Водяной генератор электрического тока своими руками: 6 конструкций с пошаговой инструкцией

6 конструкций с пошаговой инструкцией

Содержание

1. Водяной генератор на 220 В: как сделать в домашних условиях?
2. Домашний агрегат, работающий на дровах
3. Из электродвигателя
4. Самодельный из магнитов
5. Бензиновая модификация
6. Вертикальный ветряной генератор электрического тока
7. Полезное видео

В наше время генераторы все чаще используются в быту. Рост такой популярности связан с развитием их конструкции. Современные устройства компактные, экономичные и производительные. Есть много разных моделей, отличающихся мощностью, током, уровнем мобильности и приводом.

Водяной генератор на 220 В: как сделать в домашних условиях?

Для отопления частных домов применяют разные методы. Они отличаются друг от друга передачей тепла и видом энергоносителя. В процессе использования водяного отопления применяются разные виды котлов в зависимости от типа топлива:

• Твердотопливные — в этом случае применяют для работы твердое топливо.
• Электрические — в таких котлах тепло преобразуется с помощью преобразования электричества.
• Газовые — в таких котлах теплоотдача происходит в момент сгорания газа.

Водяной генератор представляет собой емкость с водой, в которой находятся электроды для преобразования воды в кислород и водород. Чтобы сделать самостоятельно водяной генератор, потребуются:

• лист нержавеющей стали;
• пластина из оргстекла;
• трубки из резины для подвода воды и отвода газа;
• листы резины;
• источник напряжения, который должен обеспечивать поступление тока в 5–8 А.

Чтобы собрать водяной генератор, необходимо:

• Сначала нарезать нержавеющие пластины на прямоугольные листы.
• Уголки на них срезать, чтобы в дальнейшем стянуть устройство болтами.
• В каждой пластине просверлить отверстие в 5 мм на расстоянии 3 см от низа пластины для поступления и отвода воды.
• Кроме того, к пластинам следует припаять провод, чтобы присоединить его к источнику питания.

Прежде чем собрать генератор из резины, сначала нарезают кольца с диаметром 200 × 190 мм. Готовят две пластины из оргстекла с размерами 200 × 200 мм, при этом нужно заранее просверлить в них отверстия по всем сторонам под болты М8.

Собирать водяной генератор начинают так: сначала кладут первую пластину, затем резиновое кольцо, промазанное герметиком, и так далее по такой же схеме. После этого всю конструкцию стягивают болтами и пластинами из оргстекла.

В последних нужно просверлить отверстия: в одной пластине внизу, чтобы проходила жидкость, в другой — наверху для отвода газа. Туда следует вставить штуцер. На эти штуцера нужно одеть полихлорвиниловые трубки.

Справка! Чтобы газ не попал обратно в газогенератор, на пути от него к горелке нужно установить водяной затвор.

Из достоинств данного вида отопления выделяют следующие:

• экологический тип отопления, ведь при сгорании водорода в кислороде появляется вода в виде пара, при этом нет выбросов вредных веществ в атмосферу;
• можно не переделывая подключить генератор к уже существующей системе водяного отопления;
• установка работает без шума, поэтому ей не требуется какое-то специальное помещение.

К недостаткам водяного генератора относятся:

• Водород имеет большую температуру горения, поэтому простой котел может быстро сломаться.
• Во время работы с газом Брауна необходимо быть осторожным, так как он взрывоопасный.
• При работе водяного генератора необходимо применение дистиллированной воды.

Домашний агрегат, работающий на дровах

Самостоятельная сборка такой модели не представляет трудностей. При его создании необходимо купить или изъять из старого холодильника элемент Пельтье. Он представляет собой тонкостенный пластинчатый квадрат. Одна его панель производится из меди, а другая из никеля.

На них закрепляются контактные зажимы, которые подключаются к сети. Работа такого генератора заключается в том, что в момент прохождения тока сквозь металлические поверхности одна его сторона нагревается, а вторая остывает.

Во время работы генератора на твердом топливе используется обратный способ действия: одна пластина нагревается благодаря сжиганию дров, а другая охлаждается кулером и радиатором, подключенным к агрегату. В этот момент между деталями образуется электрический ток, который и нужно было получить.

Кроме элемента Пельте в процессе сборки генератора потребуются:

• металлический лист для корпуса;
• деталь, которая стабилизирует напряжение;
• кулер и радиатор;
• теплопроводящая паста;
• прибор для установки заклепок;
• ножницы по металлу;
• клепки, дрель и паяльник.

Справка: после подготовки всех необходимых инструментов и материалов можно приступать к сборке механизма. В продаже бывают готовые наборы электроинструментов.

Для начала нужно изготовить металлический корпус в форме цилиндра. Отверстия для поступления воздуха нужно устроить снизу, а сверху установить подставку с емкостью под воду.

Радиатор термопастой закрепляется с холодной стороны. С другого края закрепляется основной нагревательный элемент. При сборке еще потребуется стабилизатор электричества с USB-разъемом. Данное приспособление создаст напряжение и позволит готовить еду и заряжать разные электроприборы. Стабилизирующую часть нужно изолировать и спаять с основным элементом с учетом полюсов.

При подробном рассмотрении данного устройства есть один большой изъян — высокая цена для многих туристов и дачников. Но при частом применении стоимость оправдывается экономией на топливе. Дрова стоят дешевле в отличие от дизельного топлива и бензина.

Кроме этого, при работе такого электрогенератора в помещении нужно установить дымоход. Он выбрасывает в атмосферу продукты сгорания. Но, несмотря на эти недостатки, прибор на дровах имеет и достоинства:

• способен отопить дом до 50 метров кубических;
• может использоваться как плита для приготовления еды;
• у прибора небольшие размеры, поэтому его можно установить в небольших помещениях;
• продолжительный срок службы;
• небольшой вес;
• отсутствие шума при работе;
• экономность в применении топлива.

Из электродвигателя

Для преобразования электромотора в функционирующий генератор необходимо использовать неполярные конденсаторные батареи, поэтому электролитические конденсаторы лучше не применять.

В моторе подключить конденсатор можно по двум схемам:

• «Звезда» — с ее помощью можно провести генерацию при наименьшем количестве оборотов, но с низким напряжением на выходе.
• «Треугольник» — работает на больших оборотах, поэтому вырабатывает больше напряжения.

Мнение эксперта

Иван Зайцев

Специалист по освещению, консультант в отделе строительных материалов крупной сети магазинов

Задать вопрос эксперту

Можно создать свое устройство из однофазного мотора при условии, что оно будет оборудовано ротором. Для запуска разработки нужно использовать фазосдвигающий конденсатор. Однофазный для переделки не подойдет.

Создать генератор просто, главное, иметь под рукой все необходимые компоненты в виде:

• асинхронного мотора;
• тахометра;
• емкости под конденсатор;
• самого конденсатора;
• набор инструментов.

В процессе сборки потребуется выполнить следующие действия:

1. Для начала нужно подсоединить электродвигатель к сети и завести его. Далее тахометром определить скорость его вращения.
2. Узнав скорость, нужно к полученному значению надбавить еще 10 %.
3. Далее нужно выбрать емкость под конденсаторы.

Важно! Если емкость будет большая, то генератор быстро нагреется. Нужно подобрать такие, которые обеспечат необходимую скорость вращения.

Генератор с короткозамкнутым ротором создает высокое напряжение, поэтому если нужен показатель в 220 В, то потребуется установка понижающего трансформатора.

Основное преимущество данного аппарата состоит в том, что имеющиеся конденсаторы не требуют обслуживания, ведь вся энергия ротора передается от магнитного поля ротора и тока, вырабатываемого в процессе работы генератора.

Но есть и некоторые недостатки:

• В процессе работы нет возможности обеспечения промышленных параметров электрического тока, который вырабатывается генератором.
• Высокая чувствительность даже к небольшим перепадам рабочих нагрузок.
• При высоких нагрузках на генератор происходит нехватка электричества, после чего подзарядка становится невозможной, и генератор перестает работать.

Самодельный из магнитов

Магнитный генератор немного отличается от предыдущего. К примеру, ему не нужна установка компенсаторных батарей. Магнитное поле, которое создает электричество в обмотке статора, образуется благодаря неодимовым магнитам.

Как же создать такой тип генератора:

1. Нужно открутить имеющиеся крышки двигателя.
2. Вытащить ротор.
3. Ротор нужно проточить, при этом снять верхний слой необходимой толщины. Самостоятельно сделать такую процедуру без токарного оборудования сложно.
4. Сделать шаблон для круглых магнитов на листе бумаги. Подбирать необходимый размер нужно в зависимости от размеров ротора. Далее закрепить созданный шаблон на ротор и установить магниты полюсами и под углом в 20 градусов к оси ротора.
5. Должно получиться четыре группы полос с расстоянием в два диаметра магнита, а между ними в группе один диаметр. За счет такого расположения ротор не станет залипать к статору.
6. После установки всех магнитов нужно залить ротор эпоксидной смолой. Когда она высохнет, следует покрыть цилиндрическую часть стекловолокном и опять смолой. Благодаря такому креплению магниты крепко зафиксируются.
7. При просушке ротора его можно поставить на место и прикрутить две крышки двигателя.

Многие специалисты полагают, что для обеспечения электричеством загородного дома достаточно будет маятника с осью длиной 6 м.

В этом случае электромагниты будут толкать неодимовые магниты с силой больше 100 кг. Достоинства данного устройства заключаются в том, что оно не зависит от солнца и ветра. Кроме того, генератор не нуждается в дорогостоящих аккумуляторах как другие генераторы энергии.

Но во время его использования не исключены и некоторые проблемы:

• в процессе движения маятника в обратную сторону может поменяться полярность магнитов;
• в момент зависания маятника в верхней точке может образоваться эффект пульсации в сети.

Внимание! С ферритовыми магнитами данный проект реализовать не удастся из-за их технических характеристик.

Бензиновая модификация

Есть две конструкции бензинового генератора, изготовленного своими руками на базе двигателя от триммера и генератора от машины.

Для сборки первого генератора потребуются:

• бензиновый двигатель от триммера, желательно 4-тактный;
• рабочий автомобильный генератор;
• аккумулятор 12 В, необязательно мощный, он будет использоваться только для запуска; без него генератор не сможет вырабатывать электричество, так как на коллектор нужно будет подать начальное напряжение для первого возбуждения.

Устройство с прямой подачей простое и незамысловатое. Единственный сложный этап — подготовка вала под сверлильный патрон.

• Сначала вал обрезают и точат на станке, а затем нарезают резьбу под патрон.
• Затем навинчивают патрон, в который зажимают вал электрогенератора.
• Дальше все крепится на деревянную поставку.
• Теперь нужно запустить бензиновый движок и подключить генератор к аккумулятору. Вольтмер с лампочкой проверит его работу.

Второй способ сборки генератора чем-то похож на первый, только для процесса вращения применяется ремень. На вал триммера крепится шкив, и все соединяется ремнем. Далее все крепится на деревянное основание. Запускается триммер, и проверяется работа устройства.

Что касается достоинств бензиновых устройств, то их немало:

• Сфера использования устройства практически не ограничена. Его используют для электроснабжения загородного дома, дачного участка, при аварийном отключении электричества в больницах, аптеках и торговых точках.
• Бензиновое устройство имеет небольшие размеры и вес. Его малогабаритность обеспечивает мобильность: удобно брать с собой и перевозить в багажнике.
• Низкий уровень шума отличает бензиновые устройства от дизельных или газовых.
• Бензиновые генераторы экономичны в плане расхода топлива, его можно купить на любой заправке.

К недостаткам данного типа генераторов относятся:

• Основной минус заключается в высокой цене. Газ и дизель обходятся дешевле. Поэтому частое использование подобного устройства невыгодно в финансовом плане.
• Обладает низкой продолжительностью непрерывной работы, которая не превышает 8 часов. Но этого времени достаточно для энергоснабжения или проведения работ на участке.

Вертикальный ветряной генератор электрического тока

Сделать своими руками ветряное устройство с вертикальной осью вращения несложно. Достаточно купить обязательные составляющие детали, собрать их правильно и установить агрегат на выбранное место.

Для изготовления ветряного устройства потребуются следующие материалы:

• Осевая мачта — несущая конструкция в виде пирамиды, имеющая высоту 5 метров. На ней закрепляются генератор и лопасти.
• Лопасти ловят потоки ветра.
• Статор включает в себя фазы из катушек.
• Ротор является подвижной частью ветряка.
• Контроллер замедляет работу устройства, когда тот развивает большую мощность.
• Инвертер выдает переменный ток, а аккумулятор накапливает энергию.

Для изготовления лопастей потребуется качественный пластик. Подойдут даже пластиковые трубы. В этом случае к каждой стороне трубы закрепляются жестяные фрагменты.

Для ротора потребуются два ферритовых диска, диаметр которых 32 см. Для статора следует сделать девять катушек с 60 витками меди.

Форму для катушек нужно сделать из фанеры и выложить стекловолокном.

Собирать ветряной генератор нужно следующим образом:

• сверху в роторе проделать отверстие для шпилек.
• В статоре проделать отверстия для закрепления к подставке.
• Уложить нижний диск ротора на подставку магнитами наверх.
• Здесь же установить статор и закрепить шпильками в пластину.
• Накрыть конструкцию еще одним диском.
• С помощью вращения шпилек следует добиться равномерного сближения верхнего и нижнего дисков, после чего шпильки с пластиной аккуратно убрать.
• Закрепить генератор гайками.
• Готовое устройство прикрутить к осевой мачте.

Электричество запускается в последнюю очередь: энергия от устройства попадает на контроллер, далее собирается на аккумуляторе и превращается в переменный ток инвертором.

Вертикальный генератор превращает ветер в энергетический ресурс. Для хорошей работы ему не нужны дополнительные устройства, которые определяют направление ветра.

Для его обслуживания не требуются приспособления, обеспечивающие безопасное проведение ремонтных работ.

Полезное! Минимальное количество движущихся деталей делают такую установку надежной и устойчивой.

Аппарат работает без шума, не мешает соседям и хозяевам, не образует вредные выбросы в атмосферу и надежно служит долгие годы.

Полезное видео

Посмотрите интересный видео ролик про асинхронный электрогенератор на магнитах:

принцип действия, инструкция по сборке в домашних условиях

Очень часто любителям отдыха на природе не хочется отказываться от удобств повседневной жизни. Поскольку большинство из этих удобств связано с электричеством, появляется необходимость в таком источнике энергии, который можно было бы взять с собой. Кто-то покупает электрогенератор, а кто-то решается сделать генератор своими руками. Задача не из лёгких, но вполне выполнимая в домашних условиях для любого, кто обладает техническими навыками и нужным оборудованием.

• Выбор типа генератора
• Конструкция и принцип работы
• Порядок сборки агрегата
  • Устройство из автомобильного двигателя
  • Ветряная динамо-машина

Выбор типа генератора

Прежде чем решиться сделать самодельный генератор на 220 В, стоит подумать о целесообразности такого решения. Необходимо взвесить все за и против и определить, что подойдет вам больше — заводской образец или самодельный. Вот

основные достоинства промышленных аппаратов:

• Надёжность.
• Высокая производительность.
• Гарантия качества и возможность получения технического обслуживания.
• Безопасность.

Однако у промышленных образцов есть один существенный недостаток — очень высокая цена. Не всем по карману такие агрегаты, поэтому стоит подумать и о достоинствах самодельных устройств:

• Низкая цена. В пять раз, а иногда и больше, меньшая цена по сравнению с заводскими электрогенераторами.
• Простота устройства и хорошее знание всех узлов аппарата, так как всё собрано собственноручно.
• Возможность модернизировать и улучшать технические данные генератора под свои потребности.

Сделанный своими руками в домашних условиях электрогенератор вряд ли будет отличаться высокой производительностью, но обеспечить минимальные запросы вполне способен. Ещё один минус самоделки — это электробезопасность.

Не всегда она отличается высокой надёжностью, в отличие от промышленных образцов. Поэтому следует очень серьезно подойти к выбору вида генератора. От этого решения будет зависеть не только экономия денежных средств, но и жизнь, здоровье близких и самого себя.

Конструкция и принцип работы

Электромагнитная индукция лежит в основе работы любого генератора, вырабатывающего ток. Всем, кто помнит закон Фарадея из курса физики за девятый класс, понятен принцип преобразования электромагнитных колебаний в постоянный электроток. Также очевидно, что создать благоприятные условия для подачи достаточного напряжения не так уж просто.

Любой электрогенератор состоит из двух основных частей.

Они могут иметь разную модификацию, но присутствуют в любой конструкции:

• Статор. Это статичная часть генератора. В ней находится двигатель, металлический регулятор электромагнитного поля, другие вспомогательные приспособления и крепления.
• Ротор. Подвижная часть с равноудалёнными от середины магнитами. Его роль заключается в создании электромагнитного поля.

Существуют две основных разновидности генераторов в зависимости от типа вращения ротора: асинхронные и синхронные. Выбирая одну из них, учитывают преимущества и недостатки каждой. Чаще всего выбор народных умельцев падает на первый вариант. Для этого есть веские причины:

• Генераторы из первой группы обладают более простой конструкцией, поэтому их проще собрать в домашних условиях.
• Потери КПД у первой группы ниже, чем во второй на 5−6%.
• У асинхронных генераторов есть выпрямитель и они более устойчивы к перепадам напряжения, что защищает подключённые электроприборы от поломок.
• Простой корпус позволяет быстрее и качественнее обслуживать агрегат, в отличие от синхронного аналога.
• Асинхронные электрогенераторы можно подключать к компьютеру и другим электроприборам, высокочувствительным к перепадам электронапряжения.
• Низкий процент нагрева корпуса тоже говорит в пользу асинхронного варианта.
• Детали, из которых собирают асинхронный аппарат, могут служить до 15 лет при должном уходе, с приборами из второй группы в этом отношении всё намного сложнее.

В связи с приведёнными доводами, наиболее вероятным выбором для самостоятельного изготовления является асинхронный генератор. Остается только найти подходящий образец и схему его изготовления.

Порядок сборки агрегата

Для начала следует оборудовать рабочее место необходимыми материалами и инструментами. Рабочее место должно соответствовать правилам техники безопасности при работе с электроприборами. Из инструментов понадобится всё, что связано с электрооборудованием и техобслуживанием автомобилей. По сути, хорошо оснащенный гараж вполне годится для создания своего генератора. Вот что понадобится из основных деталей:

• Источник энергии. Здесь выбор огромный: от ветряной мельницы до солнечных батарей, но наиболее приемлемым является жидкое топливо.
• Двигатель. Опять же всё зависит от выбора источника энергии. Мотор для генератора кто-то решается сделать собственноручно, обычно переделав или починив сломанный двигатель.
  А кто-то берёт электромотор от испорченного бытового прибора, например, от стиральной машины или насоса.
• Статор и ротор. Лучший вариант — найти готовые, чтобы не заниматься перемоткой и очень сложными работами по их подгонке. Обычно в электродвигателе всё уже есть.
• Электропровода и различные клеммы для крепления. Кроме того, понадобится изоляция.
• Выпрямитель или трансформатор для регулирования выходящего тока.
• Дополнительные электроприборы и датчики для контроля работы агрегата.

Собрав необходимые материалы, приступают к расчёту будущей мощности аппарата. Для этого необходимо выполнить три операции:

1. Тахометром замерить скорость вращения двигателя.
2. К полученному результату добавить 10% и записать полученное значение. Это число показывает предел перегрева двигателя.
3. Используя специальную таблицу, подобрать конденсаторы для увеличения или уменьшения мощности, если в этом есть необходимость.

Когда конденсаторы припаяны на места, и на выходе получается нужное напряжение, производят сборку конструкции.

При этом следует учитывать повышенную электроопасность таких объектов. Важно продумать правильное заземление генератора и тщательно изолировать все соединения. От выполнения этих требований зависит не только срок службы прибора, но и здоровье тех, кто им будет пользоваться.

Устройство из автомобильного двигателя

Пользуясь схемой сборки приспособления для получения тока, многие придумывают собственные невероятные конструкции. Например, генератор на велосипедной или водяной тяге, ветряной мельнице. Однако есть вариант, который не требует особых конструкторских навыков.

В любом двигателе автомобиля есть электрогенератор, который чаще всего вполне исправен, даже если сам движок уже давно отправлен в утиль. Поэтому разобрав двигатель, можно воспользоваться готовым изделием для своих целей.

Решить проблему с вращением ротора намного проще, чем думать, как его сделать заново. Можно просто восстановить поломанный двигатель и использовать его, как генератор. Для этого из двигателя удаляются все лишние узлы и приспособления.

Ветряная динамо-машина

В местах, где ветра дуют, не прекращая, неугомонным изобретателям не даёт покоя пустая трата энергии природы. Многие из них решаются на создание маленькой ветряной электростанции. Для этого нужно взять электродвигатель и переоборудовать его в генератор. Последовательность действий будет следующей:

1. Достать ротор и проточить его под установку магнитов.
2. Используя шаблон, приклеить эпоксидной смолой магниты к ротору.
3. Перемотать двигатель более толстым проводом для поднятия силы тока и уменьшения напряжения.
4. Собрать генератор и проверить электродрелью его работоспособность. Для этого можно подключить лампочку или прибор для замера силы тока.
5. Можно приступать к изготовлению лопастей ветряка. Для этого нужно взять трубу ПВХ (160 мм) и вырезать из неё лопасти по чертежу.
6. Взять винт 1,7 мм диаметром и приварить к нему широкую шляпку для крепления лопастей.
7. Приклеить лопасти к винту.
8. Закрутить винт в ротор генератора.
9. Сделать металлическую подставку для динамо-машины. Её оснащают хвостом и подшипником для вращения по ветру.
10. Установить стойку для подъёма конструкции и удержания. Её делают из металлической трубы среднего диаметра.
11. Подключить контролёр и другие приборы для более эффективной работы.

Сделав свой ветряк с маленьким электрогенератором или генератор из автомобильного двигателя своими руками, хозяин может быть спокоен во время непредвиденных катаклизмов: в его доме всегда будет электрический свет. Даже выехав на природу, он сможет продолжать пользоваться удобствами, которые обеспечивает электрооборудование.

Системы микрогидроэнергетики | Министерство энергетики

Энергосбережение

Изображение

Микрогидроэнергетика может быть одной из самых простых и последовательных форм возобновляемой энергии на вашем участке.

Если через вашу собственность протекает вода, вы можете подумать о строительстве небольшой гидроэлектростанции для выработки электроэнергии. Микрогидроэлектростанции обычно вырабатывают до 100 киловатт электроэнергии. Большинство гидроэнергетических систем, используемых домовладельцами и владельцами малого бизнеса, включая фермеров и владельцев ранчо, можно квалифицировать как микрогидроэнергетические системы. Но 10-киловаттная микрогидроэлектростанция обычно может обеспечить достаточно энергии для большого дома, небольшого курорта или хобби-фермы.

Микрогидроэнергетическая система нуждается в турбине, насосе или водяном колесе для преобразования энергии текущей воды в энергию вращения, которая преобразуется в электричество.

На нашей странице о планировании системы микрогидроэнергетики есть дополнительная информация.

Как работает система микрогидроэнергетики

Компоненты системы микрогидроэнергетики

Русловые микрогидроэлектростанции состоят из следующих основных компонентов:

• Водопровод — канал, трубопровод или напорный трубопровод (водовод), который доставляет воду
• Турбина, насос или водяное колесо — преобразует энергию текущей воды в энергию вращения
• Генератор переменного тока или генератор — преобразует энергию вращения в электричество
• Регулятор — управляет генератором
• Электропроводка — подает электричество.

Изображение

Имеющиеся в продаже турбины и генераторы обычно продаются в комплекте. Системы «сделай сам» требуют тщательного согласования генератора с мощностью и частотой вращения турбины.

Многие системы также используют инвертор для преобразования низковольтного электричества постоянного тока (DC), производимого системой, в 120 или 240 вольт переменного тока (AC). (В качестве альтернативы вы можете купить бытовые приборы, работающие от постоянного тока.)

Будет ли микрогидроэнергетическая система подключена к сети или будет автономной, будет определяться баланс многих ее системных компонентов.

Например, некоторые автономные системы используют батареи для хранения электроэнергии, вырабатываемой системой. Однако, поскольку гидроэнергетические ресурсы, как правило, носят более сезонный характер, чем ветряные или солнечные ресурсы, батареи не всегда могут быть практичными для микрогидроэнергетических систем. Если вы все же используете аккумуляторы, они должны располагаться как можно ближе к турбине, потому что трудно передавать низковольтную мощность на большие расстояния.

Типы турбин

Импульсные турбины

Импульсные турбины, имеющие наименее сложную конструкцию, чаще всего используются в высоконапорных микрогидросистемах. Они полагаются на скорость воды, чтобы двигать турбинное колесо, которое называется бегунком. Наиболее распространенные типы импульсных турбин включают колесо Пелтона и колесо Турго.

• Колесо Пелтона — использует концепцию реактивной силы для создания энергии. Вода подается в напорный трубопровод с узким соплом на одном конце. Вода струей брызжет из сопла, ударяя в двухчашечные ведра, прикрепленные к колесу. Воздействие струйной струи на изогнутые ковши создает силу, которая вращает колесо с высоким коэффициентом полезного действия 70–9.0%. Колесные турбины Пелтона доступны в различных размерах и лучше всего работают в условиях низкого расхода и высокого напора.
• Импульсное колесо Turgo — модернизированная версия Pelton. В нем используется та же концепция струйного распыления, но струя Turgo, которая вдвое меньше Pelton, расположена под углом, так что струя струи попадает сразу в три ведра. В результате колесо Turgo вращается в два раза быстрее. Он также менее громоздкий, требует мало передач или вообще не нуждается в них, и имеет хорошую репутацию благодаря безотказной работе. Turgo может работать в условиях низкого расхода, но требует среднего или высокого напора.
• Турбина Кролика Джека — турбина типа «капля в ручье», которая может генерировать энергию из ручья с глубиной воды всего 13 дюймов и без напора. Выходная мощность кролика Джека составляет максимум 100 Вт, поэтому в среднем дневная мощность составляет 1,5–2,4 киловатт-часа, в зависимости от вашего объекта. Иногда его называют погружным гидрогенератором Aquair UW.

Реакционные турбины

Реактивные турбины, которые обладают высокой эффективностью, зависят от давления, а не скорости для производства энергии. Все лопасти реактивной турбины постоянно контактируют с водой. Эти турбины часто используются на крупных гидроэлектростанциях.

Из-за своей сложности и высокой стоимости реактивные турбины обычно не используются в проектах микрогидроэнергетики. Исключением является пропеллерная турбина, которая имеет множество различных конструкций и работает так же, как гребной винт на лодке.

Пропеллерные турбины имеют от трех до шести обычно неподвижных лопастей, установленных под разными углами на рабочем колесе. Бульбовая, трубчатая и трубчатая Каплана являются вариантами пропеллерной турбины. Турбина Каплана, представляющая собой легко адаптируемую пропеллерную систему, может использоваться для микрогидроэлектростанций.

Насосы и водяные колеса

Обычные насосы могут использоваться вместо гидравлических турбин. Когда действие насоса меняется на противоположное, он работает как турбина. Поскольку насосы выпускаются серийно, вы найдете их легче, чем турбины. Насосы также дешевле. Однако для адекватной производительности насоса ваша микрогидроэлектростанция должна иметь достаточно постоянный напор и расход. Насосы также менее эффективны и более подвержены повреждениям.

Водяное колесо — старейший компонент гидроэнергетической системы. Водяные колеса все еще доступны, но они не очень практичны для производства электроэнергии из-за их низкой скорости и громоздкой конструкции.

• Узнать больше
• Ссылки

Микрогидроэнергетические системы

Планирование системы микрогидроэнергетики Узнать больше

Снижение потребления электроэнергии и затрат Узнать больше

Планирование домашних систем возобновляемой энергии Узнать больше

Оборудование баланса системы, необходимое для систем возобновляемой энергии Узнать больше

Автономные или автономные системы возобновляемой энергии Узнать больше

• Основы микрогидроэнергетики
• Национальная гидроэнергетическая ассоциация

Малая гидроэнергетика для гидроэлектростанций

Малая гидроэлектростанция для дома

Как правило, малая гидроэнергетика является важным источником энергии с многочисленными преимуществами по сравнению с другими формами возобновляемой энергии, если она спроектирована и установлена ​​правильно. Кинетическая энергия движущейся воды легкодоступна 24 часа в сутки, малых гидроэлектростанций могут использовать эту бесплатную энергию, обеспечивая недорогой и надежный источник «зеленой электроэнергии».

Как правило, все, что вам нужно для «малой гидроэлектростанции», — это ручей или река с достаточным количеством воды, протекающей по ней, с нужным объемом или давлением, которое может питать водяную турбину, подключенную к генератору, который будет снабжать электроэнергией ваш дом. . Точно так же, как вы можете использовать солнечную энергию или систему возобновляемых источников энергии ветра, вы также можете спроектировать небольшую гидроэнергетическую систему, которая либо подключена к сети, либо к сети с резервным аккумулятором, либо автономна.

Но что мы подразумеваем под «малой гидросистемой». Малые гидроэлектростанции представляют собой уменьшенные версии гораздо более крупных гидроэлектростанций, которые мы видим, используя большие плотины и водохранилища для снабжения энергией миллионов людей. В зависимости от физического размера, высоты напора и мощности по выработке электроэнергии, малые гидроэлектростанции можно разделить на малые, мини- и микромасштабные гидроэлектростанции следующим образом: (киловатты) и 1 МВт (мегаватт), подавая эту генерируемую энергию непосредственно в коммунальную сеть или как часть большой автономной схемы, обеспечивающей питанием более одного домохозяйства.

Миниатюрная гидроэлектростанция: это схема, которая вырабатывает мощность от 5 кВт до 100 кВт, подавая ее непосредственно в коммунальную сеть или как часть автономной системы с зарядкой аккумулятора или с питанием от переменного тока.

Гидроэлектростанции микромасштаба: обычно это классификация, присваиваемая небольшой самодельной схеме руслового типа, в которой используются конструкции генератора постоянного тока для производства электроэнергии от нескольких сотен ватт до 5 кВт в составе автономной системы зарядки аккумуляторов. .

Малая ГЭС

Малые гидроэнергетические системы , а также мини-гидросистемы или микро-гидросистемы могут быть спроектированы с использованием водяных колес или импульсной турбины.

Генерирующий потенциал конкретного участка будет зависеть от величины расхода воды, доступного напора, который, в свою очередь, зависит от условий и местоположения участка, а также характеристик осадков на участке.

При наличии достаточного напора и расхода малые гидроэлектростанции могут приводиться в действие непосредственно от реки или ручья, что называется «русловой» системой, встроенной в реку или ручей или на их берегу без необходимости перекрывать, отводить или каким-либо образом изменять поток воды. Делая их самым дешевым решением для производства электроэнергии.

В русловой гидросистеме расход воды не изменяется, поэтому его минимальный расход должен быть таким же или выше, чем предлагаемая выходная мощность турбины, обеспечивающая максимальную эффективность. В результате затраты, связанные со схемой русла реки, намного ниже и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем другие малые гидроэлектростанции. Недостатком является то, что расход воды меняется в течение года, и система не может накапливать энергию воды.

Разработка маломасштабных гидроэнергетических схем, в которых используется небольшая плотина или водослив, водохранилище (водохранилище) или требуется отвод речного стока через туннели или каналы, требует гораздо большего использования воды в целом, а также более комплекс строительных и наземных инженерных работ в соответствии с высотой участка, не говоря уже о воздействии на окружающую среду, пропорциональном размеру схемы.

Однако система водохранилища или система с высоким напором имеет гораздо более высокий потенциал выработки электроэнергии, чем у гораздо меньшей схемы русла реки, из-за увеличенного объема и скорости пригодной для использования воды, что компенсирует большие капиталовложения, но затраты можно снизить за счет простой конструкции и практичных, легко возводимых строительных и механических работ.

Сколько энергии может дать малая гидроэлектростанция Извлечение

Водяные колеса и гидротурбины отлично подходят для любой небольшой гидроэлектростанции, поскольку они извлекают кинетическую энергию из движущейся воды и преобразуют эту энергию в механическую энергию, которая приводит в действие электрический генератор, производящий выходная мощность.

Максимальное количество электроэнергии, которое можно получить из реки или потока проточной воды, зависит от количества энергии проточной воды в данной конкретной точке. Когда вода движется, гидроэнергетическая система преобразует эту кинетическую входную мощность в выходную электрическую мощность.

Для определения силового потенциала воды, текущей в реке или ручье, необходимо определить как расход воды, проходящей через точку в заданное время, так и вертикальную высоту напора, через которую вода должна падать . Теоретическая мощность в воде может быть рассчитана следующим образом:

Мощность (P) = Расход (Q) x Напор (H) x Сила тяжести (г) x Плотность воды (ρ)

Где Q в м ³ /с, H в метрах и g — гравитационная постоянная, 90,81 м/с ² и ρ — плотность воды, 1000 кг/м ³ или 1,0 кг/л.

Тогда мы видим, что максимальная теоретическая мощность, доступная в воде, пропорциональна произведению «Напор x Поток», так как сила тяжести на воде и плотность воды всегда постоянны. Следовательно, P = 1,0 x 9,81 x Q x H (кВт).

Но водяная турбина не идеальна, и часть входной мощности теряется внутри турбины из-за трения и других подобных неэффективностей. Большинство современных гидротурбин имеют рейтинг эффективности от 80 до 9.5%, в зависимости от типа, реакция или импульс , поэтому эффективная мощность малой гидроэнергетической системы может быть определена как:

Доступная мощность гидросистемы

Где: турбина или водяное колесо.

Малая гидроэлектростанция Пример №1

Небольшой ручей падает на 20 метров вниз по склону горы, производя расход воды 500 литров в минуту мимо фиксированной точки. Сколько энергии может генерировать малая гидроэлектростанция в киловаттах, если используемый тип гидротурбины имеет максимальный КПД (η) 85%.

Приведены данные: напор = 20 м, расход = 500 л/мин, КПД = 0,85 и сила тяжести = 9,81 м/с ² . Но сначала мы должны перевести расход воды 500 литров в минуту в м ³ /сек.

1000 литров равно 1 м ³ , поэтому 500 литров равно 0,5 м ³ . Одна минута равна 60 секундам, тогда расход 0,5 м ³ в минуту равен 0,00833 м ³ в секунду.

Мощность (P) = η × g × Q × H (кВт)

P = 0,85 × 9,81 м/с ² × 0,00833 м ³ /с × 20 м

∴ P = 1,4 кВт

1,4 кВт в секунду может показаться не таким уж большим, но это эквивалентно 1,84 МВт (1,4 × 60 × 60 × 24 × 365) бесплатной гидроэлектроэнергии в год. Поскольку мощность пропорциональна произведению «напор x расход», увеличение любого из этих двух факторов и/или эффективности гидросистемы приведет к увеличению вырабатываемой мощности. Тем не менее, годовое производство электроэнергии зависит от наличия достаточного количества воды в течение года.

Компоненты схемы малой гидроэнергетики

Типичная схема малой гидроэлектростанции требует водотока, водозаборной системы для отвода воды, канала или канала, называемого водоводом, для отвода отводимой воды, водяной турбины. или водяное колесо для преобразования кинетической энергии воды в механическую энергию вращения и электрический генератор для преобразования этой энергии вращения колеса в электричество.

Хотя фактические компоненты будут различаться для каждой схемы малой гидроэнергетики, тип выбранной схемы будет определять необходимость строительства отводной плотины, плотины или залива, что в конечном итоге будет зависеть от доступного «статического напора» воды. и показана типичная маломасштабная гидросхема.

Если вы не уверены в географическом окружении, приобретите карту местности, которая позволит вам получить представление о количестве напора от реки до турбины, измерив детали контуров на карте.

Схемы с низким напором до 20 метров (65 футов) позволяют использовать различные варианты гидроэнергетики от одиночной пластиковой водопроводной трубы до желоба, идущего вниз по склону от отводного водозабора над подачей воды непосредственно на турбину (вероятно, типа Пелтона), с турбиной, вращающей генератор.

Тогда малые гидроэнергетические системы состоят из канала, трубопровода или напорного трубопровода (водопровода), по которому подается вода. Турбина или водяное колесо преобразует энергию текущей воды в энергию вращения, а генератор переменного тока или генератор преобразует энергию вращения в электричество.

Малые гидрогенераторы

Наряду со строительными работами, одной из самых сложных частей проектирования малых, мини- или микрогидросистем для производства электроэнергии является выбор правильного генератора, который будет сочетаться с водяной турбиной или водяным колесом. Вообще говоря, водяные колеса вращаются с более низкой скоростью, чем водяные турбины, поэтому, если выбран высокоскоростной генератор, может потребоваться редуктор или система шкивов с использованием ремня или замены.

Существует много доступных электрических машин, и все они имеют свои преимущества и недостатки, но генераторы переменного тока с постоянными магнитами, безусловно, являются наиболее популярным выбором в успешных проектах малых гидроэлектростанций.

Уже в продаже

Руководство по проектированию микро-ГЭС: руководство по маломасштабным…

Малые гидрогенераторы постоянного тока – их мощность варьируется от нескольких сотен ватт до более 3 000 ватт, и их можно использовать для зарядки аккумуляторных батарей для хранения электроэнергии, вырабатываемой система, аналогичная зарядке автомобильного аккумулятора. Наиболее распространенным типом генератора постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) является Динамо . Динамо — хороший выбор для новичков в гидроэнергетике, поскольку они большие, тяжелые и обычно имеют очень хорошие подшипники на валу шкива.

Дизельные динамо-машины старого образца для грузовиков или автобусов являются лучшим выбором для водяных колес, поскольку они предназначены для создания необходимого напряжения и тока на более низких скоростях с упором на эффективность, а не на максимальную мощность. Кроме того, большинство динамо-машин для автобусов и грузовиков могут генерировать мощность до 500 Вт при напряжении 24 вольта, чего более чем достаточно для зарядки аккумуляторов и питания небольших гидросистем низкого напряжения.

Если в конструкцию малой гидроэлектростанции включены аккумуляторные батареи, их следует размещать как можно ближе к генератору, так как передача энергии низкого напряжения на большие расстояния может быть затруднена. Кроме того, небольшие гидрогенераторы всегда вырабатывают мощность при вращении, даже если батареи полностью заряжены, тогда требуется фиктивная резистивная нагрузка, такая как элемент электрического огня, для поглощения и рассеивания этой избыточной мощности. Эта фиктивная резистивная нагрузка может рассеивать много энергии, поэтому потенциально может сильно нагреваться, поэтому ее следует размещать так, чтобы к ней нельзя было прикоснуться.

Автомобильные генераторы переменного тока также являются популярным выбором среди многих самодельщиков для низковольтных турбогенераторов, однако они требуют высоких скоростей вращения и не всегда очень эффективны. Автомобильным генераторам переменного тока также требуется внешний источник питания для питания электромагнитов, создающих магнитное поле.

Автомобильные генераторы переменного тока ограничивают собственный ток с помощью встроенной схемы регулятора. Это предотвратит перезарядку подключенных аккумуляторов генератором. Тем не менее, автомобильный генератор переменного тока никогда не следует подключать к аккумуляторной батарее в обратном направлении или запускать генератор на высоких скоростях без подключенной батареи, поскольку выходное напряжение поднимется до высокого уровня (намного больше 12 вольт) и разрушит внутренний выпрямитель.

Многие системы постоянного тока также используют выпрямители для преобразования электроэнергии постоянного тока низкого напряжения (DC), производимой системой, в электроэнергию переменного тока напряжением 120 или 240 вольт для бытовых приборов и телевизоров, работающих от сети переменного тока.

Генераторы постоянного тока могут снабжать электроэнергией систему, подключенную к сети, через инвертор и стабилизатор напряжения, но для системы, постоянно подключенной к сети, лучше установить гидрогенератор переменного тока.

Малые гидрогенераторы переменного тока — используются для схем, подключенных к сети, и могут быть однофазными или трехфазными машинами. Гидрогенераторы переменного тока имеют мощность от 500 Вт до 10 кВт с использованием высокоскоростных синхронных или индукционных машин. Гидрогенераторы переменного тока постоянно подключены к системе электропроводки дома, напрямую питая нагрузки. Система должна включать стабилизатор мощности, чтобы обеспечить постоянную подачу электроэнергии в коммунальную сеть с правильным напряжением и частотой, независимо от скорости вращения турбины.

Если вам посчастливилось жить рядом с рекой или ручьем, вложение средств в малую гидроэнергетическую систему может снизить вашу потребность в ископаемом топливе, помогая уменьшить загрязнение воздуха. Существует множество факторов, которые следует учитывать при проектировании гидроэнергетической системы, но при правильном выборе площадки и оборудования, тщательном планировании и детальном внимании к местным законам и требуемым разрешениям малые гидроэнергетические системы могут обеспечить вам чистоту, надежность и техническое обслуживание.