หากมีแม่น้ำหรือลำธารเล็ก ๆ ไหลใกล้บ้านของคุณ คุณจะได้รับไฟฟ้าฟรีด้วยความช่วยเหลือของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบโฮมเมด บางทีนี่อาจไม่ใช่การเพิ่มงบประมาณมากนัก แต่การตระหนักว่าคุณมีไฟฟ้าใช้เองจะมีค่าใช้จ่ายมากกว่ามาก ตัวอย่างเช่นถ้าที่เดชาไม่มีแหล่งจ่ายไฟส่วนกลางก็จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ดังนั้นในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบโฮมเมดจำเป็นต้องมีเงื่อนไขอย่างน้อยสองประการ - ความพร้อมของแหล่งน้ำและความปรารถนา

หากมีทั้งสองอย่าง สิ่งแรกที่ต้องทำคือวัดความเร็วของการไหลของแม่น้ำ มันง่ายมากที่จะทำ - โยนกิ่งไม้ลงไปในแม่น้ำแล้ววัดเวลาที่มันลอยได้ 10 เมตร การหารเมตรต่อวินาทีจะได้ความเร็วปัจจุบันเป็นเมตร/วินาที หากความเร็วน้อยกว่า 1 m/s โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่มีประสิทธิผลจะไม่ทำงาน ในกรณีนี้ คุณสามารถลองเพิ่มความเร็วในการไหลได้โดยการลดช่องทางให้แคบลงหรือสร้างเขื่อนเล็กๆ หากคุณกำลังเผชิญกับลำธารเล็กๆ

เพื่อเป็นแนวทาง คุณสามารถใช้ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วการไหลในหน่วย m/s และกำลังไฟฟ้าที่ดึงออกจากเพลาใบพัดในหน่วย kW (เส้นผ่านศูนย์กลางของสกรู 1 เมตร) ข้อมูลนี้เป็นข้อมูลเชิงทดลอง ในความเป็นจริงแล้วพลังงานที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่ก็เหมาะสำหรับการประเมิน ดังนั้น:

• 0.5 ม./วินาที – 0.03 กิโลวัตต์
• 0.7 ม./วินาที – 0.07 กิโลวัตต์
• 1 ม./วินาที – 0.14 กิโลวัตต์
• 1.5 ม./วินาที – 0.31 กิโลวัตต์
• 2 เมตร/วินาที – 0.55 กิโลวัตต์
• 2.5 ม./วินาที – 0.86 กิโลวัตต์
• 3 เมตร/วินาที -1.24 กิโลวัตต์
• 4 เมตร/วินาที – 2.2 กิโลวัตต์ ฯลฯ

พลังของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบโฮมเมดนั้นแปรผันตามลูกบาศก์ของความเร็วการไหล ตามที่ระบุไว้แล้วหากความเร็วการไหลไม่เพียงพอให้ลองเพิ่มความเร็วแบบเทียมหากเป็นไปได้

ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

มีตัวเลือกหลักหลายประการสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบโฮมเมด


นี่คือวงล้อที่มีใบพัดติดตั้งตั้งฉากกับผิวน้ำ ล้อจมอยู่ในกระแสน้อยกว่าครึ่ง น้ำกดบนใบพัดและหมุนวงล้อ นอกจากนี้ยังมีล้อกังหันพร้อมใบมีดพิเศษที่ปรับให้เหมาะกับการไหลของของเหลว แต่สิ่งเหล่านี้เป็นการออกแบบที่ค่อนข้างซับซ้อน โดยผลิตจากโรงงานมากกว่าทำเองที่บ้าน

เป็นโรเตอร์แกนตั้งที่ใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้า โรเตอร์แนวตั้งที่หมุนเนื่องจากความแตกต่างของแรงดันบนใบพัด ความแตกต่างของความดันเกิดขึ้นเนื่องจากการไหลของของเหลวรอบพื้นผิวที่ซับซ้อน ผลลัพธ์จะคล้ายกับการยกของไฮโดรฟอยล์หรือการยกปีกเครื่องบิน การออกแบบนี้ได้รับการจดสิทธิบัตรโดย Georges Jean-Marie Darrieux วิศวกรการบินชาวฝรั่งเศสในปี 1931 มักใช้ในการออกแบบกังหันลม

พวงมาลัยสถานีไฟฟ้าพลังน้ำประกอบด้วยกังหันเบา - ใบพัดไฮดรอลิกที่ร้อยและยึดอย่างแน่นหนาในรูปแบบของพวงมาลัยบนสายเคเบิลที่โยนข้ามแม่น้ำ ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลได้รับการแก้ไขในแบริ่งรองรับส่วนอีกด้านจะหมุนโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในกรณีนี้สายเคเบิลมีบทบาทเป็นเพลาชนิดหนึ่งซึ่งการเคลื่อนที่แบบหมุนจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การไหลของน้ำหมุนโรเตอร์ โรเตอร์หมุนสายเคเบิล

ยังยืมมาจากการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังงานลม ซึ่งเป็น “กังหันลมใต้น้ำ” ที่มีโรเตอร์แนวตั้ง ใบพัดใต้น้ำต่างจากใบพัดอากาศตรงที่มีใบพัดที่มีความกว้างน้อยที่สุด สำหรับน้ำ ความกว้างของใบมีดเพียง 2 ซม. ก็เพียงพอแล้ว ด้วยความกว้างดังกล่าว จะมีความต้านทานน้อยที่สุดและความเร็วในการหมุนสูงสุด ความกว้างของใบมีดถูกเลือกให้มีความเร็วการไหล 0.8-2 เมตรต่อวินาที ที่ความเร็วสูง ขนาดอื่นๆ อาจเหมาะสมที่สุด ใบพัดเคลื่อนที่ไม่ได้เกิดจากแรงดันน้ำ แต่เกิดจากการสร้างแรงยก เหมือนปีกเครื่องบินเลย ใบพัดจะเคลื่อนที่ไปตามกระแสน้ำแทนที่จะถูกลากไปในทิศทางของกระแสน้ำ

ข้อดีและข้อเสียของระบบสถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบโฮมเมดต่างๆ

ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังน้ำพวงมาลัยนั้นชัดเจน: การใช้วัสดุสูง, อันตรายต่อผู้อื่น (สายเคเบิลใต้น้ำยาว, โรเตอร์ที่ซ่อนอยู่ในน้ำ, ปิดกั้นแม่น้ำ), ประสิทธิภาพต่ำ โรงไฟฟ้าพลังน้ำการ์แลนด์เป็นเขื่อนขนาดเล็กชนิดหนึ่ง แนะนำให้ใช้ในพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีคนอาศัยและมีสัญญาณเตือนที่เหมาะสม อาจต้องได้รับอนุญาตจากเจ้าหน้าที่และนักสิ่งแวดล้อม ตัวเลือกที่สองคือลำธารเล็กๆ ในสวนของคุณ

โรเตอร์ Daria คำนวณและผลิตได้ยาก เมื่อเริ่มงานคุณต้องผ่อนคลายมัน แต่ก็น่าสนใจเพราะแกนโรเตอร์อยู่ในแนวตั้งและสามารถถอดกำลังออกเหนือน้ำได้โดยไม่ต้องใช้เกียร์เพิ่มเติม โรเตอร์ดังกล่าวจะหมุนเมื่อทิศทางการไหลเปลี่ยนแปลง - นี่เป็นข้อดี

การออกแบบที่แพร่หลายที่สุดสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบโฮมเมดคือใบพัดและกังหันน้ำ เนื่องจากตัวเลือกเหล่านี้ค่อนข้างง่ายในการผลิต ต้องใช้การคำนวณเพียงเล็กน้อย และนำไปใช้ด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด มีประสิทธิภาพสูง ตลอดจนกำหนดค่าและดำเนินการได้ง่าย

ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กอย่างง่าย

โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ง่ายที่สุดสามารถสร้างได้อย่างรวดเร็วจากจักรยานธรรมดาที่มีไฟหน้าแบบไดนามิก ต้องเตรียมใบมีดหลายใบ (2-3) จากเหล็กชุบสังกะสีหรืออลูมิเนียมแผ่นบาง ใบมีดควรมีความยาวจากขอบล้อถึงดุมล้อ และกว้าง 2-4 ซม. ติดตั้งใบมีดเหล่านี้ไว้ระหว่างซี่ล้อโดยใช้วิธีใดก็ได้ที่มีอยู่หรือใช้ตัวยึดที่เตรียมไว้ล่วงหน้า

หากคุณใช้ใบมีดสองใบ ให้วางไว้ตรงข้ามกัน หากคุณต้องการเพิ่มใบมีด ให้แบ่งเส้นรอบวงของล้อด้วยจำนวนใบมีดแล้วติดตั้งตามระยะเวลาที่เท่ากัน คุณสามารถทดลองความลึกของการจุ่มล้อด้วยใบมีดในน้ำได้ โดยปกติแล้วจะจุ่มหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่ง

ก่อนหน้านี้มีการพิจารณาทางเลือกของโรงไฟฟ้าพลังงานลมเคลื่อนที่

สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กดังกล่าวไม่ใช้พื้นที่มากนักและจะให้บริการนักปั่นจักรยานได้อย่างสมบูรณ์แบบ - สิ่งสำคัญคือการมีลำธารหรือลำธาร - ซึ่งโดยปกติจะเป็นสถานที่ตั้งแคมป์ สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กจากจักรยานสามารถส่องสว่างเต็นท์และชาร์จโทรศัพท์มือถือหรืออุปกรณ์อื่นๆ

อธิบายรายละเอียดสิ่งที่คุณต้องการ สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กไม่มีประเด็น - คำตอบสำหรับคำถามนี้ชัดเจน สมมติว่าเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่รู้จักกันดี เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม และโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ซึ่งแหล่งพลังงานอย่างหลังนี้อาจเป็นแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า นอกจากนี้คุณไม่ต้องขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านสภาพอากาศ - ลมหรือแสงแดด

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบโฮมเมดก็คือความเลวและความพร้อมใช้งานของวัสดุ การซื้อโรงไฟฟ้าพลังน้ำจากโรงงานอาจมีราคา 1,000-10,000 ดอลลาร์

อย่างไรก็ตาม เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่ออกแบบและผลิตได้ยากที่สุด โดยเฉพาะสำหรับผู้ที่ไม่ได้รับการฝึกอบรม ตัวอย่างเช่น ผู้คลั่งไคล้ Lukmon Akhmedov (ทาจิกิสถาน) ใช้เวลาประมาณ 2 ปีในการผลิตโรงไฟฟ้าในเวอร์ชันของเขาเอง เมื่อเขียนบทความนี้ เราพยายามร่างกระบวนการทั้งหมดอย่างละเอียดเพียงพอและชัดเจนทีละขั้นตอน เราหวังว่าด้วยความช่วยเหลือของเรา คุณจะใช้เวลาน้อยลงมาก

ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

ให้เราทราบทันทีว่าในบทความนี้เราจะพูดถึงการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบไร้เขื่อนด้วยมือของคุณเอง การสร้างเขื่อนเป็นงานที่ซับซ้อนและมีราคาแพง และคุณจะต้องใช้เวลาอย่างมากในการขออนุมัติจากทางการ ด้วยโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ไม่มีเขื่อนทุกอย่างจะง่ายกว่ามาก: เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าและข้อเสียเปรียบหลัก - พลังงานที่ต่ำกว่า - ไม่สำคัญเพราะเราต้องการพลังงานสำหรับความต้องการส่วนตัวและค่อนข้างเล็ก

เราสังเกตว่า "โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก" หมายถึงหน่วยที่มีความจุสูงถึง 100 กิโลวัตต์

ดังนั้นโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบไม่มีเขื่อนมีอยู่ 4 ประเภท ได้แก่ “พวงมาลัย” สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ “กังหันน้ำ” โรเตอร์ดาร์เรียส และ “ใบพัด” นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำไร้เขื่อนมักถูกเรียกว่า "ไหล" หรือ "ไหลอิสระ"

• โรงไฟฟ้าพลังน้ำ Garland ได้รับการพัฒนาโดยวิศวกรชาวโซเวียต Blinov ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ประกอบด้วยกังหันขนาดเล็ก - ใบพัดไฮดรอลิกที่ร้อยเป็นลูกปัดบนสายเคเบิลที่โยนข้ามแม่น้ำ ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลติดอยู่กับแบริ่งรองรับและอีกด้านหนึ่งจะหมุนเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สายเคเบิลในยูนิตนี้ทำหน้าที่ของเพลาซึ่งการหมุนจะถูกส่งไปยังเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังน้ำพวงมาลัย ได้แก่ ค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง อันตรายต่อผู้อื่น (มีแนวโน้มว่าโครงการดังกล่าวจะต้องประสานงานกับเจ้าหน้าที่และเพื่อนบ้าน) และกำลังไฟฟ้าต่ำ
• กังหันน้ำถูกติดตั้งในแนวตั้งฉากกับผิวน้ำและจุ่มอยู่ในน้ำน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง เปิดใช้งานได้สองวิธี: การไหลของน้ำกดบนใบพัดที่ด้านล่างของวงล้อ ทำให้มันหมุน หรือการไหลของน้ำตกบนวงล้อจากด้านบน (ดูรูปด้านล่าง) ประสิทธิภาพของตัวเลือกหลังนั้นสูงกว่ามาก เมื่อผลิตกังหันประเภทนี้ ปัญหาหลักคือการเลือกใช้รูปทรงของใบพัดให้เหมาะสม ซึ่งจะช่วยให้ใช้พลังงานน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
• โรเตอร์ Darrieus เป็นโรเตอร์แนวตั้งพร้อมใบพัดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ด้วยเหตุนี้การไหลของน้ำจึงกดบนใบมีดด้วยแรงที่แตกต่างกันเนื่องจากการหมุนเกิดขึ้น ผลกระทบนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับการยกของปีกเครื่องบิน ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของแรงกดด้านบนและด้านล่างปีก
• ใบพัดมีการออกแบบคล้ายกับใบพัดของเครื่องกำเนิดลม (ตามความเป็นจริงคือชื่อ) หรือใบพัดของเรือ อย่างไรก็ตาม ใบพัดใต้น้ำโดยทั่วไปจะแคบกว่ามาก ทำให้สามารถใช้พลังงานการไหลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น สำหรับแม่น้ำที่มีความเร็วกระแสน้ำ 1-2 เมตร/วินาที ความกว้าง 2 เซนติเมตรก็เพียงพอแล้ว การออกแบบนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแม่น้ำที่รวดเร็วและลึก จุดสำคัญ: เพื่อความปลอดภัยของนักว่ายน้ำและนักท่องเที่ยวต้องติดตั้งสิ่งกีดขวางและทุ่นเตือน เครื่องหมุนค่อนข้างเร็วและอาจส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บสาหัสได้

ในความคิดของเราสำหรับการทำ สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่ต้องทำด้วยตัวเองวิธีที่ดีที่สุดคือใช้แบบใบพัดหรือแบบ "กังหันน้ำ" โปรดทราบว่าในหน่วยที่ผลิตในโรงงาน กังหันทั้งสองประเภทมีรูปร่างค่อนข้างซับซ้อน (เรียกว่า "กังหัน Kaplan", "กังหัน Pelton" ฯลฯ ) ซึ่งทำให้สามารถรับประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการไหลประเภทต่างๆ อย่างไรก็ตาม การผลิตกังหันดังกล่าวในการผลิต "ที่บ้าน" เป็นเรื่องยาก

ทฤษฎีเล็กๆ น้อยๆ เกี่ยวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและการคำนวณพื้นฐาน

ขั้นตอนต่อไปคือการคำนวณและวัดอัตราการไหล การตัดสินด้วยตาเปล่านั้นมีความเสี่ยงมาก - เป็นเรื่องง่ายมากที่จะทำผิดพลาด ดังนั้นให้วัดตามแนวชายฝั่ง 10-20 เมตร โยนทุ่น (ชิป ลูกบอลเล็ก) ลงไปในน้ำ และวัดเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ชิปไปถึง ลอยระยะทาง หารระยะทางตามเวลา - เราได้ความเร็วของกระแส ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ ถ้ามันน้อยกว่า 1 m/s การสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กในกระแสที่กำหนดอาจไม่ยุติธรรม หากเราวางแผนที่จะได้รับพลังงานเนื่องจากส่วนสูงที่แตกต่างกัน สามารถคำนวณกำลังได้โดยประมาณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

กำลัง N=k*9.81*1000*Q*H

โดยที่ k คือประสิทธิภาพของระบบ (ปกติ 20%-50%) 9.81 (ม./วินาที) - ความเร่งในการตกอย่างอิสระ; H – ส่วนสูงต่างกัน

Q—การไหลของน้ำ (ลบ.ม./วินาที); 1,000 คือความหนาแน่นของน้ำ (กก./ลบ.ม.)

ดังที่เห็นได้จากสูตร กำลังเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็ว หากแม่น้ำมีหลายกิ่ง ก็ควรวัดความเร็วในแม่น้ำทั้งหมดและเลือกกระแสน้ำที่มีความเร็วและความลึกสูงสุด โปรดทราบว่าการวัดจะต้องดำเนินการในสภาพอากาศสงบ

จงหาความกว้างและความลึกของแม่น้ำเป็นเมตร อย่างง่าย เราถือว่าการไหลในส่วนตัดขวางมีรูปร่างเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า จากนั้นเมื่อคูณพื้นที่หน้าตัดด้วยความเร็ว เราจะได้อัตราการไหล:

ถาม = ก*ข*วี เพราะ ในความเป็นจริงหน้าตัดของการไหลของน้ำมีพื้นที่น้อยกว่าจึงควรคูณค่าผลลัพธ์ด้วย 70% -80%

หากเรามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำเร็จรูปอยู่แล้ว เราก็สามารถประมาณรัศมีการทำงานของล้อที่เป็นไปได้และตัวคูณการคูณที่ต้องการได้

รัศมีล้อ (m) = ความเร็วการไหล (m/s) / ความเร็วล้อ (Hz) เราสามารถประมาณความเร็วในการหมุนของล้อได้โดยการทราบความถี่การทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (โดยปกติจะเป็น "รอบต่อนาที") และอัตราส่วนการลดที่คาดหวัง

แนวปฏิบัติ: สร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กด้วยตัวเราเอง

ตอนนี้ถึงเวลาออกแบบและผลิตกังหันแล้ว ด้านล่างนี้เราจะอธิบายคุณสมบัติของการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กประเภท "กังหันน้ำ" การออกแบบนี้มีประโยชน์ต่อการใช้งานหากเรามีโอกาสที่จะจัดส่วนต่างของความสูงสำหรับการไหล (หรือความแตกต่างดังกล่าวมีอยู่แล้ว เช่น ท่อระบายน้ำจากบ่อ) ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับรูปร่างของใบมีด หากคุณใช้ล้อที่มีใบมีดในรูปแบบของแม่พิมพ์ (ดูรูปด้านล่างในกรณีนี้ใบมีดจะติดตั้งที่มุม 45 องศา) ประสิทธิภาพของการติดตั้งดังกล่าวจะต่ำมาก

ควรใช้ใบมีดรูปทรงเว้าซึ่งสามารถหาได้เช่นจาก PVC หรือท่อโลหะโดยตัดตามยาวออกเป็น 2 หรือ 4 ส่วน ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ ควรมีใบมีดอย่างน้อย 16 ใบ หากต้องการตัดท่อให้ตรงที่สุด ให้วาดเส้นทำเครื่องหมายตามพื้นผิว คุณยังสามารถติดบล็อกไม้ขนานกัน 2 บล็อกและใช้เป็นแนวทางได้ ควรขัดพื้นผิวของใบมีด ไม่เช่นนั้นพลังงานน้ำส่วนหนึ่งจะสูญเปล่าเนื่องจากการเสียดสี

คุณสามารถใช้รีลสายเคเบิลเปล่าเป็นล้อ หรือเพียงสร้างจานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมก็ได้ ระยะห่างระหว่างดิสก์สอดคล้องกับความยาวของใบมีด เราเชื่อมต่อดิสก์เข้าด้วยกันและตัดร่องครึ่งวงกลมเพื่อติดตั้งใบมีด หรือจะเชื่อมใบมีดก็ได้ หากโครงสร้างมีขนาดเล็กก็สามารถใช้ตาข่ายติดหน้าล้อเพื่อป้องกันเศษซากได้ ในกรณีที่น้ำตกลงบนใบมีดจากด้านบน แต่กระแสน้ำกว้างเพียงพอ การสร้างหัวฉีด (ดูรูปด้านล่าง) เหมาะสมแล้ว เนื่องจากพลังงานทั้งหมดของกระแสจะถูกนำมาใช้ ในภาพด้านบนจะเห็นว่าท่อของเสียนั้นแคบจึงไม่จำเป็นต้องใช้หัวฉีด ไม่ว่าในกรณีใดกระแสน้ำควรตกลงบนกังหันน้ำจากด้านบนเวลาประมาณ 10 โมงหากคุณจินตนาการถึงวงล้อในรูปของหน้าปัดนาฬิกา

โครงโลหะเชื่อมสามารถใช้เป็นโครงสร้างรองรับได้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ หากเป็นไปได้ ลองเปลี่ยนตำแหน่งของล้อ: ชิดมากขึ้น สูงขึ้น-ต่ำลงโดยสัมพันธ์กับการไหลที่เข้ามา

ตอนนี้เราต้องติดตั้งกระปุกเกียร์แบบสเต็ปอัพ (ตัวคูณ) เหมาะทั้งเกียร์และโซ่ ตัวคูณใดที่จะใช้และค่าสัมประสิทธิ์การลดที่จำเป็นนั้นขึ้นอยู่กับกำลังการไหล ลักษณะการทำงานของล้อและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์นั้นง่ายมาก - หารจำนวนรอบการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยจำนวนรอบการหมุนของล้อต่อนาที บางครั้งคุณต้องใช้กระปุกเกียร์ 2 แบบที่แตกต่างกัน ในการส่งการหมุนจากล้อไปยังกระปุกเกียร์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะใช้ท่อเพลาขับหรือองค์ประกอบอื่นที่คล้ายคลึงกัน

เครื่องยนต์ที่เหมาะสมใด ๆ จะถูกเลือกเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเป็นที่พึงปรารถนาที่จะเป็นแบบซิงโครนัส สำหรับอะซิงโครนัส คุณจะต้องเพิ่มตัวเก็บประจุที่ทำงานในวงจรแบบสตาร์หรือเดลต้า ลักษณะของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายและพารามิเตอร์ของมอเตอร์ ปัญหาหลักเมื่อใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำคือการรักษาจำนวนการปฏิวัติให้คงที่ หากมีการเปลี่ยนแปลงคุณจะต้องเปลี่ยนตัวเก็บประจุด้วยซึ่งอาจเป็นปัญหาได้มาก

สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กเป็นสถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อย

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กไม่แตกต่างจากหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ น้ำในแหล่งน้ำ แม่น้ำ ทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ ภายใต้อิทธิพลของแรงกดดันที่สร้างโดยมวลของมัน เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดและเข้าสู่ใบพัดของกังหันไฮดรอลิก กังหันจะส่งการเคลื่อนที่แบบหมุนไปยังการเคลื่อนที่แบบหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้า
แรงดันน้ำเกิดจากการสร้างเขื่อนหรือโดยการไหลของน้ำตามธรรมชาติ หรือทั้งสองอย่าง

การจำแนกประเภทอุปกรณ์

โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ผลิตไฟฟ้าได้ถึง 5.0 เมกะวัตต์ ถือว่ามีขนาดเล็ก
โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่มีอยู่จำแนกตาม:

1. หลักการทำงาน

• การใช้ "กังหันน้ำ" - ในกรณีนี้ วงล้อรับจะถูกวางไว้ในสภาพแวดล้อมทางน้ำขนานกับผิวน้ำ แต่จะจมอยู่ใต้น้ำเพียงบางส่วนเท่านั้น มวลน้ำที่ออกแรงกดบนใบพัดล้อทำให้น้ำหมุนซึ่งถูกส่งไปยังการเคลื่อนที่แบบหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• การออกแบบพวงมาลัย - ในอุปกรณ์เวอร์ชันนี้จะมีการวางสายเคเบิลจากด้านตรงข้ามซึ่งโรเตอร์ติดอยู่อย่างแน่นหนา มวลน้ำที่เคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ จะหมุนโรเตอร์ การเคลื่อนที่แบบหมุนของโรเตอร์จะถูกส่งไปยังสายเคเบิลซึ่งจะหมุนและส่งการเคลื่อนที่แบบหมุนไปยังการเคลื่อนที่แบบหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนฝั่ง
• ด้วยโรเตอร์ Darrieus - พื้นฐานสำหรับการทำงานของอุปกรณ์ประเภทนี้คือความแตกต่างของแรงดันบนใบพัดโรเตอร์ ความแตกต่างของแรงดันเกิดขึ้นจากน้ำที่ไหลผ่านพื้นผิวที่ซับซ้อนของโรเตอร์
• ด้วยใบพัด - หลักการทำงานคล้ายกับการทำงานของเครื่องกำเนิดลมโดยมีความแตกต่างว่าในกรณีของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กใบพัดจะถูกวางไว้ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ

2. ความเป็นไปได้ในการสมัคร

• ใช้ในอุตสาหกรรม (180 กิโลวัตต์ขึ้นไป) - ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับองค์กรหรือขายให้กับผู้บริโภค
• ใช้ในเชิงพาณิชย์ (สูงถึง 180 กิโลวัตต์) - องค์กรขนาดเล็กที่ใช้พลังงานสูงและกลุ่มบ้านใช้ในการจ่ายไฟฟ้า
• ใช้ในครัวเรือน (สูงถึง 15 kW) - ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับบ้านแต่ละหลังและสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดเล็ก

3. ตามการออกแบบกังหัน

• ตามแนวแกน - ในหน่วยของการออกแบบนี้ น้ำจะเคลื่อนที่ไปตามแกนของกังหันและกระทบกับใบพัดซึ่งเริ่มหมุน
• Radial-axis - ในการออกแบบนี้ เริ่มแรกน้ำจะเคลื่อนที่ในแนวรัศมีสัมพันธ์กับแกนของกังหัน จากนั้นตามแกนของการหมุน
• ถัง - น้ำเข้าสู่พื้นผิวของถัง (ใบมีด) ผ่านหัวฉีดซึ่งต้องขอบคุณความเร็วของน้ำที่เพิ่มขึ้นมันกระทบกับใบพัดกังหันกังหันหมุนใบพัดถัดไปเริ่มทำงานและกระบวนการดำเนินต่อไป
• ใบพัดหมุน - ใบพัดหมุนรอบแกนพร้อมกับการหมุนของกังหัน

4. ตามเงื่อนไขการติดตั้ง

ข้อดีข้อเสียของอุปกรณ์

ประโยชน์ของการใช้งาน ได้แก่ :

• ความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมของการติดตั้งเพื่อสิ่งแวดล้อม
• แหล่งพลังงานที่ไม่สิ้นสุด
• ต้นทุนพลังงานที่สร้างขึ้นต่ำ
• ความเป็นอิสระของการติดตั้ง
• ความน่าเชื่อถือของการติดตั้ง
• อายุการใช้งานยาวนาน

ข้อเสียของการใช้งาน ได้แก่ :

• อันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับผู้อยู่อาศัยในแหล่งน้ำ
• ความเป็นไปได้ที่จำกัดของเงื่อนไขการติดตั้งของการติดตั้ง

ผู้ผลิตโรงงานและอุปกรณ์

องค์กรจำนวน จำกัด ทั้งในประเทศของเราและต่างประเทศมีส่วนร่วมในการผลิตอุปกรณ์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก สิ่งนี้อธิบายได้จากการใช้โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กอย่างจำกัด เนื่องจากมีแหล่งน้ำที่จำเป็นไม่เพียงพอ รวมถึงแนวโน้มการพัฒนาพลังงานในประเทศต่างๆ

ของบริษัทต่างชาติที่ประสบความสำเร็จในการดำเนินธุรกิจในด้านนี้ ได้แก่

• "CINK Hydro-Energy" สาธารณรัฐเช็ก - ดำเนินงานครบวงจรตั้งแต่การออกแบบและจัดหาอุปกรณ์ไปจนถึงการติดตั้งและการว่าจ้างการติดตั้ง
• "พลังงานน้ำขนาดเล็ก" ประเทศจีน - ผลิตและจำหน่ายชุดอุปกรณ์สำหรับการติดตั้งขนาดเล็กสำหรับใช้ภายในประเทศ
• บริษัท วิศวกรรมและเทคนิค LLC "Gidroponics", บิชเคก, คีร์กีซสถาน บริษัทผลิตและจำหน่ายเครื่องเติมไฮโดรเจนสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

ในรัสเซียพวกเขาทำงานในตลาดนี้

• AEnergy LLC, มอสโก บริษัทมีส่วนร่วมในการสนับสนุนการพัฒนาแหล่งพลังงานทดแทน ในด้านไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก บริษัทนำเสนอบริการครบวงจรตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการบำรุงรักษาการติดตั้งที่เสร็จสมบูรณ์
• สมาคมวิทยาศาสตร์และเทคนิคระหว่างอุตสาหกรรม "MNTO INSET", เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก บริษัทดำเนินธุรกิจเกี่ยวกับการออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก การผลิต และติดตั้งผลิตภัณฑ์ของบริษัท สายผลิตภัณฑ์ประกอบด้วย:
  • สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กพร้อมใบพัดใบพัดกำลังตั้งแต่ 5.0 ถึง 100 กิโลวัตต์
  • สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กพร้อมใบพัดแนวทแยงกำลัง 20.0 kW;
  • สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กพร้อมใบพัดถังที่มีกำลังสูงถึง 180 กิโลวัตต์
  • หน่วยไฮดรอลิกสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก
• บริษัท "NPO Inversiya" เยคาเตรินเบิร์ก บริษัทผลิตอุปกรณ์และชุดอุปกรณ์สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่มีกำลังสูงถึง 10 kW

สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่ต้องทำด้วยตัวเอง

เพื่อที่จะสร้างมันขึ้นมาเอง คุณต้องมีความเฉลียวฉลาด ความสามารถในการทำงานด้วยมือและร่างกายของน้ำ
และของเล็กๆ น้อยๆ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของรถยนต์ ล้อของยานพาหนะใดๆ และกลไกการส่งกำลัง (รอก เกียร์ เกียร์)

ก่อนอื่นคุณต้องสร้างกังหันน้ำ โดยถอดล้อจากจักรยาน มอเตอร์ไซค์ หรือรถยนต์ ใบมีดติดอยู่ตามเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อ ในการทำเช่นนี้คุณสามารถใช้วัสดุใดก็ได้ตราบใดที่มีความทนทานและไม่โค้งงอ - เหล็ก, ไม้อัด, พลาสติกแข็ง, ไม้มะเกลือ ฯลฯ ทางที่ดีควรขันให้แน่นด้วยการเชื่อมต่อแบบเกลียวเพื่อให้สามารถเปลี่ยนใบมีดที่เสียหายระหว่างการใช้งานได้ ใบมีดอยู่ห่างจากกันเท่ากัน

มีการสร้างเฟรมซึ่งติดตั้งล้อ ที่จุดยึดกับเฟรมจำเป็นต้องจัดให้มีการติดตั้งแบริ่งที่ใส่แกนหมุนของล้อ รอกขนาดใหญ่หรือเฟืองขนาดใหญ่ติดตั้งอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของเพลา รอกขนาดเล็กหรือเฟืองเล็กกว่าติดตั้งอยู่บนเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ตัวเลือกสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบโฮมเมดพร้อมการติดตั้งล้อแนวตั้ง

ล้อวางอยู่ในน้ำ ซึ่งอาจเป็นการติดตั้งในแนวตั้งในระนาบที่ตั้งฉากกับผิวน้ำ หรือแนวนอน - เมื่อล้อจมอยู่ในน้ำจนหมด ในกรณีที่สองจำเป็นต้องคำนึงว่าควรแช่ล้อในน้ำไม่เกิน 2/3 ของความหนาของจาน
รอกเชื่อมต่อถึงกันด้วยสายพาน และเฟืองโซ่เชื่อมต่อกัน

ระบบพร้อมใช้งานแล้ว

ลำดับถัดไปคือการออกแบบต้นแบบซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำพวงมาลัยแบบไหลอิสระ (รุ่นปี 1964) ของ V. Blinov

โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่จะกล่าวถึงเป็นแบบไหลอิสระ โดยมีกังหันแบบดั้งเดิมที่ทำจากสิ่งที่เรียกว่าโรเตอร์ซาโวเนียส ซึ่งพันอยู่บนเพลาทำงานทั่วไป (อาจยืดหยุ่นได้ ประกอบเข้าด้วยกัน) พวกเขาไม่ต้องการเขื่อนหรือโครงสร้างไฮดรอลิกขนาดใหญ่อื่น ๆ ในการติดตั้ง พวกเขาสามารถทำงานได้เต็มประสิทธิภาพแม้ในน้ำตื้น ซึ่งเมื่อรวมกับความเรียบง่าย ความกะทัดรัด และความน่าเชื่อถือของการออกแบบ ทำให้โรงไฟฟ้าพลังน้ำเหล่านี้มีแนวโน้มที่ดีสำหรับเกษตรกรและชาวสวนที่มีที่ดินตั้งอยู่ใกล้แหล่งน้ำขนาดเล็ก (แม่น้ำ ลำธารและคูน้ำ)

โรงไฟฟ้าพลังน้ำไหลอิสระต่างจากเขื่อนตรงที่ใช้พลังงานจลน์ของน้ำไหลเท่านั้น การกำหนดกำลังมีสูตรดังนี้

N=0.5*p*V3*F*n (1)

N - กำลังบนเพลาทำงาน (W)
- p - ความหนาแน่นของน้ำ (1,000 kt/m3)
- V - ความเร็วการไหลของแม่น้ำ (m/s)
- F - พื้นที่หน้าตัดของส่วนที่ใช้งาน (ใต้น้ำ) ของตัวเครื่องทำงานของเครื่องไฮดรอลิก (m2)
- n - ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน

ดังที่เห็นได้จากสูตร 1 ที่ความเร็วแม่น้ำ 1 เมตร/วินาที ต่อพื้นที่ตัดขวางของชิ้นส่วนที่ทำงานอยู่ของเครื่องไฮดรอลิกต่อตารางเมตร ตามหลักการแล้ว (เมื่อ n=1) จะมีกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 500 วัตต์เท่านั้น . เห็นได้ชัดว่าค่านี้มีขนาดเล็กสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม แต่เพียงพอสำหรับแปลงย่อยของเกษตรกรหรือผู้อยู่อาศัยในช่วงฤดูร้อน ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการทำงานแบบขนานของ "มาลัยพลังงานน้ำ" หลายอัน

และความละเอียดอ่อนอีกอย่างหนึ่ง ความเร็วของแม่น้ำในส่วนต่าง ๆ นั้นแตกต่างกัน ดังนั้น ก่อนที่จะเริ่มการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก จำเป็นต้องพิจารณาศักยภาพพลังงานของแม่น้ำของคุณโดยใช้วิธีง่ายๆ ที่อธิบายไว้ ขอให้เราระลึกไว้ว่าระยะทางที่ลอยวัดเดินทางและหารด้วยเวลาที่ผ่านไปจะสอดคล้องกับความเร็วการไหลเฉลี่ยในพื้นที่นี้ ควรสังเกตด้วย: พารามิเตอร์นี้จะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี

ดังนั้นการคำนวณการออกแบบควรคำนวณตามความเร็วการไหลของแม่น้ำโดยเฉลี่ย (ตลอดระยะเวลาที่วางแผนไว้ของการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก)

รูปที่ 1. โรเตอร์ Savonius สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กพวงมาลัยแบบโฮมเมด:

a, b - ใบมีด; 1 - ขวาง 2 - ปลาย

ถัดไปคุณจะต้องกำหนดขนาดของชิ้นส่วนที่ใช้งานของเครื่องไฮดรอลิกและประเภทของมัน เนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กทั้งหมดควรมีความเรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และไม่ซับซ้อนในการผลิต ตัวแปลงประเภทที่เหมาะสมที่สุดก็คือโรเตอร์ Savonius ของการออกแบบขั้นสุดท้าย เมื่อทำงานโดยจุ่มน้ำจนมิด ค่า F จะเท่ากับผลคูณของเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ D และความยาว L และ n=0.5 ความถี่การหมุน f ถูกกำหนดด้วยความแม่นยำที่ยอมรับได้สำหรับการฝึกใช้สูตร:

f=48V/3.14D (รอบต่อนาที) (2)

เพื่อให้โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีขนาดกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กำลังไฟฟ้าที่ระบุในการคำนวณควรสัมพันธ์กับโหลดจริง ซึ่งโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กควรจัดหาแหล่งจ่ายไฟ (เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่เหมือนกับกังหันลม จะถูกส่งไปยังเครือข่ายผู้บริโภคอย่างต่อเนื่อง) ตามกฎแล้ว ไฟฟ้านี้ใช้สำหรับให้แสงสว่าง จ่ายไฟให้กับทีวี วิทยุ และตู้เย็น ยิ่งไปกว่านั้น มีเพียงส่วนหลังเท่านั้นที่ถูกนำไปใช้งานอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวัน เครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆทำงานช่วงเย็นเป็นหลัก จากนี้ ขอแนะนำให้มุ่งเน้นไปที่พลังงานสูงสุดจาก "พวงมาลัยพลังงานน้ำ" หนึ่งอันประมาณ 250-300 W ซึ่งครอบคลุมโหลดสูงสุดด้วยแบตเตอรี่ที่ชาร์จจากสถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

การส่งแรงบิดจากเพลาทำงานของโรงไฟฟ้าไฮดรอลิกไปยังรอกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักจะดำเนินการโดยใช้ระบบส่งกำลังระดับกลาง อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบนี้สามารถแยกออกอย่างเคร่งครัดหากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ในการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมีความเร็วในการหมุนในการทำงานน้อยกว่า 750 รอบต่อนาที อย่างไรก็ตาม คุณมักจะต้องปฏิเสธการสื่อสารโดยตรง แท้จริงแล้ว สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตในประเทศส่วนใหญ่ ความเร็วในการหมุนในการทำงานเมื่อเริ่มต้นการส่งออกพลังงานจะอยู่ในช่วง 1,500-3,000 รอบต่อนาที ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีการประสานงานเพิ่มเติมระหว่างปล่องของโรงไฟฟ้าพลังน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ตอนนี้ส่วนทางทฤษฎีเบื้องต้นอยู่ข้างหลังเราแล้ว เรามาดูการออกแบบเฉพาะกันกันดีกว่า

ตัวอย่างเช่น ที่นี่คือโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบไหลอิสระกึ่งอยู่กับที่ซึ่งมีการจัดเรียงแนวนอนของโคแอกเซียลสองตัว หมุน 90° สัมพันธ์กัน (เพื่ออำนวยความสะดวกในการสตาร์ทด้วยตนเอง) และโรเตอร์ Savonius ชนิดแนวขวางที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนา นอกจากนี้ชิ้นส่วนหลักและส่วนประกอบของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบโฮมเมดนี้ทำจากไม้ซึ่งเป็นวัสดุก่อสร้างที่ราคาไม่แพงและ "เชื่อฟัง" ที่สุด

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่นำเสนอเป็นแบบจุ่มใต้น้ำ กล่าวคือ โครงรองรับตั้งอยู่พาดผ่านลำน้ำที่ด้านล่าง และเสริมด้วยเชือกหรือเสา (เช่น หากมีทางเดิน ท่าเทียบเรือ ฯลฯ ในบริเวณใกล้เคียง) สิ่งนี้ทำเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้โครงสร้างถูกกระแสน้ำพัดพาไป

รูปที่ 2. สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กใต้น้ำพร้อมโรเตอร์ขวางแนวนอน:
1 - สปาร์ฐาน (คาน 150x100, 2 ชิ้น), 2 - ไม้กางเขนล่าง (บอร์ด 150x45, 2 ชิ้น), 3 - ไม้กางเขนกลาง (คาน 150x120, 2 ชิ้น), 4 - ตัวยก (ไม้กลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ชิ้น 4 ชิ้น) สปาร์ด้านบน 5 อัน (บอร์ด 150x45 2 ชิ้น) 6 - คานขวางด้านบน (บอร์ด 100x40 4 ชิ้น) 7 - เพลากลาง (สแตนเลส คันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30) , 8 - บล็อกรอก, 9 - กระแสของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคงที่, 10 - "ห่านตัวผู้" พร้อมลูกกลิ้งพอร์ซเลนและลวดหุ้มฉนวนสองคอร์, 11 - แผ่นฐาน (บอร์ด 200x40), 12 - รอกขับ, 13 - ชุดลูกปืนไม้ (2 ชิ้น) 14 - โรเตอร์ "พวงมาลัยพลังน้ำ" (D600, L1000, 2 ชิ้น), 15 ดิสก์ (จากบอร์ดหนา 20-40 มม. กระแทกเข้ากับเกราะ 3 ชิ้น) ส่วนประกอบยึดที่เป็นโลหะ (รวมถึงเหล็กค้ำยัน ดุมของจานด้านนอก) จะไม่แสดง

แน่นอนว่าความลึกของแม่น้ำ ณ สถานที่ติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กควรน้อยกว่าความสูงของโครงรองรับ มิฉะนั้นจะเป็นเรื่องยากมาก (หากเป็นไปไม่ได้) ที่จะป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า คือถ้าสถานที่ซึ่งควรจะตั้งโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมีความลึกมากกว่า 1.5 เมตร หรือมีปริมาณน้ำและความเร็วน้ำไหลปริมาณมากเปลี่ยนแปลงอย่างมากตลอดทั้งปี (ซึ่งโดยหลักแล้วคือ ค่อนข้างปกติสำหรับแหล่งน้ำที่เลี้ยงด้วยหิมะ) ขอแนะนำให้ติดตั้งการออกแบบนี้ด้วยการลอยตัว นอกจากนี้ยังช่วยให้เคลื่อนย้ายได้ง่ายเมื่อติดตั้งบนแม่น้ำ

โครงรองรับของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กเป็นโครงสี่เหลี่ยมที่ทำจากไม้ ไม้กระดาน และท่อนไม้ขนาดเล็ก ยึดด้วยตะปูและลวด (สายเคเบิล) หากเป็นไปได้ ชิ้นส่วนโลหะของโครงสร้าง (ตะปู สลักเกลียว แคลมป์ มุม ฯลฯ) ควรทำจากสแตนเลสหรือโลหะผสมอื่นๆ ที่ทนต่อการกัดกร่อน

เนื่องจากการดำเนินงานของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมักจะเป็นไปได้ในสภาพของรัสเซียตามฤดูกาลเท่านั้น (เนื่องจากการแช่แข็งของแม่น้ำส่วนใหญ่) จากนั้นหลังจากสิ้นสุดระยะเวลาการดำเนินงาน โครงสร้างทั้งหมดที่ถูกดึงขึ้นฝั่งจะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียด ชิ้นส่วนไม้ที่เน่าเสียและชิ้นส่วนโลหะที่เป็นสนิมจะถูกเปลี่ยนทันทีแม้จะใช้ความระมัดระวังแล้วก็ตาม

หนึ่งในองค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กของเราคือ "พวงมาลัยพลังงานน้ำ" ของโรเตอร์สองตัวที่ยึดติดไว้อย่างแน่นหนา (และรวมกันเป็นหนึ่งเดียวบนเพลาทำงาน) ดิสก์สามารถทำได้อย่างง่ายดายจากบอร์ดที่มีความหนา 20-30 มม. เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ให้ใช้เข็มทิศสร้างวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 600 มม. โดยใช้เข็มทิศ หลังจากนั้นแต่ละกระดานจะถูกตัดตามส่วนโค้งที่ได้รับ เมื่อเคาะชิ้นงานเข้าด้วยกันเป็นสองแถบ (เพื่อให้มีความแข็งแกร่งตามที่ต้องการ) ให้ทำซ้ำทุกอย่างสามครั้ง - ตามจำนวนดิสก์ที่ต้องการ

สำหรับใบมีดแนะนำให้ทำจากเหล็กมุงหลังคา หรือดีกว่านั้นจากภาชนะสแตนเลสทรงกระบอก (ถัง) ขนาดที่เหมาะสมและผ่าครึ่ง (ตามแกน) ซึ่งมักจะจัดเก็บและขนส่งปุ๋ยทางการเกษตรและวัสดุที่มีฤทธิ์รุนแรงอื่น ๆ ในกรณีที่รุนแรง ใบมีดสามารถทำจากไม้ได้ แต่น้ำหนักของพวกเขา (โดยเฉพาะหลังจากอยู่ในน้ำเป็นเวลานาน) จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และสิ่งนี้ควรจดจำไว้เมื่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กบนลอยตัว

ส่วนรองรับที่ถูกแทงจะติดอยู่ที่ปลายของ "พวงมาลัยพลังงานน้ำ" โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งเหล่านี้คือกระบอกสูบสั้นที่มีหน้าแปลนกว้างและช่องปลายสำหรับใส่กุญแจ หน้าแปลนติดอยู่กับดิสก์โรเตอร์ที่สอดคล้องกันด้วยสลักเกลียวสี่ตัว

เพื่อลดแรงเสียดทานจึงมีลูกปืนอยู่ที่คานตรงกลาง และเนื่องจากตลับลูกปืนเม็ดกลมหรือลูกกลิ้งธรรมดาไม่เหมาะกับการทำงานในน้ำ จึงใช้... ตลับลูกปืนที่ทำจากไม้ทำเอง การออกแบบของแต่ละอันประกอบด้วยที่หนีบสองตัวและแผงแทรกที่มีรูสำหรับผ่านของส่วนรองรับเดือย นอกจากนี้ เปลือกลูกปืนตรงกลางยังอยู่ในตำแหน่งเพื่อให้เส้นใยไม้วิ่งขนานไปกับเพลา นอกจากนี้ ยังมีการใช้มาตรการพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าแผงแทรกยึดแน่นกับการเคลื่อนไหวด้านข้าง ทำได้โดยใช้สลักเกลียวให้แน่น

รูปที่ 3 ชุดตลับลูกปืนเลื่อน:
1 - ขายึดแบบย้ำ (St3, แถบ 50x8, 4 ชิ้น), 2 - คานขวางโครงกลาง, 3 - ตัวตอก (ทำจากไม้เนื้อแข็ง 2 ชิ้น), ใบมีดแบบถอดเปลี่ยนได้ 4 อัน (ทำจากไม้เนื้อแข็ง, 2 ชิ้น) , สลักเกลียว M10 5 - M10 พร้อมน็อตโกรเวอร์และแหวนรอง (4 ชุด), สลักเกลียว 6 - M8 พร้อมน็อตสองตัวและแหวนรอง (2 ชิ้น)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ใด ๆ จะถูกใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง 12-14 V และสามารถต่อเข้ากับแบตเตอรี่และเครื่องใช้ไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย กำลังของเครื่องเหล่านี้ประมาณ 300 วัตต์

การออกแบบโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบพกพาที่มีการจัดเรียงแนวตั้งของ "พวงมาลัย" และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็ค่อนข้างเป็นที่ยอมรับสำหรับการผลิตด้วยตนเอง ตามที่ผู้เขียนโครงการกล่าวว่าสถานีไฟฟ้าพลังน้ำดังกล่าวใช้วัสดุน้อยที่สุด โครงสร้างรองรับการติดตั้งซึ่งกำหนดตำแหน่งในก้นแม่น้ำนั้นเป็นแท่งเหล็กกลวง (เช่นจากส่วนท่อ) ความยาวจะถูกเลือกโดยธรรมชาติของก้นแม่น้ำและความเร็วของกระแสน้ำ ยิ่งไปกว่านั้น การที่ปลายแหลมของแท่งเหล็กซึ่งดันลงไปด้านล่าง จะรับประกันความเสถียรของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก และการไม่หยุดชะงักของกระแสไฟฟ้า สามารถใช้เครื่องหมายยืดเพิ่มเติมได้
เมื่อพิจารณาพื้นผิวแอคทีฟของโรเตอร์โดยใช้สูตร (1) และวัดความลึกของแม่น้ำที่จุดติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก ทำให้ง่ายต่อการคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์ Savonius ที่ใช้ที่นี่ เพื่อให้การออกแบบเรียบง่ายและเริ่มต้นได้เอง แนะนำให้สร้าง "พวงมาลัยพลังงานน้ำ" ของโรเตอร์สองตัวที่เชื่อมต่อกัน เพื่อให้ใบพัดของใบพัดตัวแรกถูกชดเชย 90° สัมพันธ์กับใบพัดที่สอง (ตามแกนของการหมุน) นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน โครงสร้างด้านข้างของการไหลที่ไหลสวนมายังติดตั้งเกราะที่ทำหน้าที่เป็นใบพัดนำทาง เพลาทำงานนั้นติดตั้งอยู่ในตลับลูกปืนเลื่อนของตัวรองรับส่วนบนและล่าง ตามหลักการแล้ว ในช่วงเวลาสั้นๆ ของการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก (เช่น ในการเดินป่า) สามารถใช้ตลับลูกปืนเม็ดกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ได้ อย่างไรก็ตามหากมีทรายหรือตะกอนอยู่ในน้ำ อุปกรณ์เหล่านี้จะต้องล้างด้วยน้ำสะอาดหลังการใช้งานแต่ละครั้ง

ข้าว. 4. สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กที่มีการจัดเรียงโรเตอร์แบบปลายแนวตั้ง:
1 - แกนรองรับ, 2 - ชุดแบริ่งล่าง, 3 - ดิสก์ "พวงมาลัยพลังน้ำ" (3 ชิ้น), 4 - โรเตอร์ (D600, 2 ชิ้น), 5 - ชุดแบริ่งบน, 6 - เพลาทำงาน, 7 - เกียร์, 8 - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, 9 - "ห่านตัวผู้" พร้อมลูกกลิ้งพอร์ซเลนและลวดหุ้มฉนวนสองแกน, 10 - แคลมป์ยึดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, 11 - แผงนำทางแบบเคลื่อนย้ายได้; a, b - ใบมีด: วงเล็บปีกกาที่ปลายด้านบนของราวค้ำจะไม่แสดง

ส่วนรองรับนั้นถูกยึดด้วยสลักเกลียวและเชื่อมเข้ากับแกน ขึ้นอยู่กับน้ำหนักของ "พวงมาลัยพลังงานน้ำ" และความจำเป็นในการถอดแยกชิ้นส่วนออกเป็นชิ้น ๆ ปลายด้านบนของเพลาทำงานของเครื่องไฮดรอลิกยังเป็นเพลาอินพุตของตัวคูณซึ่งสามารถใช้สายพาน (เนื่องจากเป็นสายพานที่ง่ายที่สุดและก้าวหน้าที่สุดทางเทคโนโลยี)

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกนำมาจากรถยนต์อีกครั้ง ง่ายต่อการติดเข้ากับแกนรองรับด้วยแคลมป์ และสายไฟที่มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องมีการกันซึมที่เชื่อถือได้ ในภาพประกอบ สัดส่วนทางเรขาคณิตที่แน่นอนของการส่งสัญญาณระดับกลางจะไม่แสดง เนื่องจากสัดส่วนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของเครื่องกำเนิดเฉพาะที่คุณมี สายพานส่งกำลังสามารถทำจากยางในของรถยนต์เก่าได้โดยตัดเป็นแถบกว้าง 20 มม. แล้วบิดเป็นมัด

สำหรับการจ่ายไฟให้กับหมู่บ้านเล็ก ๆ โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กพวงมาลัยที่ออกแบบโดย V. Blinov นั้นเหมาะสมซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าโซ่ของโรเตอร์ Savonius รูปทรงถังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300-400 มม. ซึ่งติดอยู่กับสายเคเบิลยืดหยุ่นที่ยืดออก ข้ามแม่น้ำ. ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลติดอยู่กับส่วนรองรับแบบบานพับและอีกด้านหนึ่งผ่านตัวคูณอย่างง่ายกับเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ที่ความเร็วการไหล 1.5-2.0 ม./วินาที โซ่ของโรเตอร์จะมีความเร็วสูงสุด 90 รอบต่อนาที และองค์ประกอบที่มีขนาดเล็กของ "พวงมาลัยพลังงานน้ำ" ทำให้สามารถใช้งานโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กบนแม่น้ำที่มีความลึกน้อยกว่าหนึ่งเมตรได้

ต้องบอกว่าก่อนปี 1964 V. Blinov สามารถสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบพกพาและแบบอยู่กับที่หลายแห่งตามการออกแบบของเขาเอง ซึ่งใหญ่ที่สุดคือโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่สร้างขึ้นใกล้หมู่บ้าน Porozhki (ภูมิภาคตเวียร์) พวงมาลัยคู่หนึ่งที่นี่ขับเคลื่อนรถยนต์มาตรฐานสองเครื่องและเครื่องปั่นไฟรถแทรกเตอร์ด้วยกำลังรวม 3.5 กิโลวัตต์

MK 10 1997 I. Dokunin

ประวัติความเป็นมาของไฟฟ้าพลังน้ำเริ่มต้นด้วยกังหันน้ำธรรมดาซึ่งบรรพบุรุษของเราเกิดแนวคิดที่จะติดตั้งบนกระแสน้ำเชี่ยว ในตอนแรกมันถูกใช้สำหรับโรงโม่ ดังนั้นจึงอำนวยความสะดวกในการทำงานของโรงโม่. ต่อมา ผู้คนได้เรียนรู้ที่จะใช้พลังของน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การทำกระดาษ เลื่อยท่อนไม้ การตีเหล็ก และแม้แต่การต้มเบียร์ ความสำเร็จอันยอดเยี่ยมของการสร้างสรรค์คือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับกังหัน นี่คือลักษณะของโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งเป็นหลักการที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับการประดิษฐ์ในบ้านรวมถึงผลิตภัณฑ์โฮมเมดในปัจจุบันด้วย
ผู้เขียนสามารถประกอบมันขึ้นมาได้อย่างแท้จริงจากเครื่องซักผ้าเก่า โดยปรับปรุงให้ทันสมัยขึ้นเล็กน้อย และใช้ทรัพยากรของแม่น้ำที่ใกล้ที่สุดในพื้นที่ชานเมืองของเขาอย่างชาญฉลาด เขาอ้างว่าเขาใช้ชีวิตโดยไม่มีการเชื่อมต่อไฟฟ้ามาหลายปีแล้วและไม่ต้องจ่ายค่าไฟฟ้าแม้แต่บาทเดียว พลังงานจากเครื่องเติมไฮโดรเจนนั้นเพียงพอที่จะจ่ายไฟฟ้าไม่เพียงแต่ให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดในบ้านเท่านั้น แต่ยังสนับสนุนการทำงานของเวิร์กช็อปด้วยเครื่องมือไฟฟ้าอีกด้วย สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไร? เรามาดูพร้อมๆ กันเลยครับ

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ

การพัฒนาบ้านนี้ใช้ตัวเครื่องเครื่องซักผ้าเดิม เครื่องยนต์จะติดตั้งใหม่ในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและนำกลับไปไว้ที่เบาะนั่ง ล้อ Pelton ถูกใช้เป็นกังหันขับเคลื่อนที่สะสมการไหลของน้ำและถ่ายเทพลังงานจลน์ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ 3 เฟสที่ได้รับที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านวงจรเรียงกระแสซึ่งประกอบด้วยไดโอดบริดจ์สามตัว กระแสตรงจะถูกจ่ายเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ผ่านตัวควบคุม และจากแบตเตอรี่ไปยังอินเวอร์เตอร์ 12V/220V เพื่อรับความถี่ตัวแปรอีกครั้ง

วัสดุเครื่องมือ

วัสดุ:

• เครื่องซักผ้าเก่าพร้อมมอเตอร์อินเวอร์เตอร์
• เพลตันวีล;
• กันสาดชิ้นเล็ก ๆ
• ไม้อัด;
• ลูกแก้วหรือลูกแก้ว;
• ซิลิโคน;
• กันซึมสำหรับพลาสติก - สีหรือสีเหลืองอ่อน
• สกรูเกลียวปล่อย น็อต แหวนรอง สลักเกลียว และกระดาษทราย

เครื่องมือ:

• เจาะด้วยเครื่องตัดแกน สว่าน และอุปกรณ์ยึดสำหรับสกรูเกลียวปล่อย
• เลื่อยลูกสูบหรือจิ๊กซอว์
• เครื่องมือช่าง: ประแจ คีม มีดทาสี และปืนซิลิโคน

การประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ

งานเตรียมการรื้อถอน
ก่อนอื่นเราต้องถอดแยกชิ้นส่วนเครื่องซักผ้าให้เหลือเฉพาะส่วนที่เราต้องการเท่านั้น

เครื่องเป็นแบบแนวตั้ง ดังนั้นเราจึงถอดฝาครอบปลายออกจากด้านหน้า และถอดแผงควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับโหมดการซักออก

เรานำดรัมด้านนอกออกแล้วถอดปั๊มและท่อจ่ายน้ำส่วนเกินออก

เราไม่จำเป็นต้องมีมู่เล่ในการซัก และไม่จำเป็นต้องมีภาชนะเหล็กด้านในสำหรับซักผ้า

สิ่งที่ควรคงเหลือไว้คือดรัมพลาสติกด้านนอกและมอเตอร์บนเพลา

ดังที่เราเห็น มอเตอร์อินเวอร์เตอร์ที่ติดตั้งใหม่จะผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อเพลาหมุน

ตอนนี้คุณต้องถอดแยกชิ้นส่วนเครื่องยนต์เหลือเพียงเพลาที่มีลูกปืนอยู่บนตัวเรือน

การผลิตกังหันไฮดรอลิก

ปะเก็นยางที่ตัดจากห้องเก่าจะช่วยซีลเพลาของเรา เราทำรูตรงกลางแล้ววางไว้บนแกนเพลาให้แน่น

ล้อ Pelton ขนาดเล็กจะรวบรวมน้ำ สิ่งประดิษฐ์นี้มีอายุเกือบหนึ่งร้อยห้าร้อยปีแล้ว แต่ยังคงมีความเกี่ยวข้องและนำไปใช้แม้ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำบางแห่ง ต้องยึดไว้กับเพลาเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและไม่สัมผัสตัวเครื่อง

เราทำเครื่องหมายหลุมไว้ในตัวเรือนเพื่อจ่ายน้ำแล้วเจาะด้วยเลื่อยเจาะรู

ใช้เลื่อยจิ๊กซอว์หรือเลื่อยลูกสูบสร้างรูระบายน้ำเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแล้วปิดด้วยสกรูเกลียวปล่อยพร้อมกันสาดกันน้ำ มันควรมีลักษณะเช่นนี้ (ภาพถ่าย)

ต่อไปเราต้องสร้างปลั๊กสำหรับถังของกังหันไฮดรอลิกของเรา เราทำจากแผ่นไม้อัดกันความชื้นโดยใช้เลื่อยจิ๊กซอว์ตัดเป็นวงกลมเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของดรัม เราทำการเจาะรูในปลั๊กเพื่อตรวจสอบการทำงานของตัวเครื่อง ซึ่งจากนั้นก็จะถูกหุ้มด้วยลูกแก้ว

เราเคลือบปลายไม้อัดด้วยซิลิโคนแล้วดันเข้าไปด้านใน เรายึดมันด้วยสกรูเกลียวปล่อยผ่านตัวเรือนกังหัน

เราตัดปะเก็นสำหรับลูกแก้วออกจากวัสดุยางแล้วติดเข้ากับไม้อัดด้วยซิลิโคน

เราเจาะสี่รูที่ด้านข้างของสี่เหลี่ยมหน้าต่างและวางสลักเกลียวยึดไว้ด้านใน เราจะติดลูกแก้วเข้ากับพวกมันเพื่อให้สามารถถอดออกได้ในกรณีที่เกิดการพังที่ไม่คาดคิด

เราปิดผนึกข้อต่อระหว่างปลั๊กและตัวเครื่องด้วยซิลิโคน

เพื่อปกป้องชิ้นส่วนไฟฟ้าของตัวเครื่อง ผู้เขียนได้ติดตั้งปลอกพลาสติกเพิ่มเติมที่ขอบของกังหันโดยใช้สกรูเกลียวปล่อย ตัวกล่องพลาสติกนั้นถูกทาสีด้วยสีเพื่อป้องกันพลาสติกจากการแตกร้าว

ถึงเวลาประกอบเครื่องยนต์และติดตั้งเข้ากับตัวเครื่อง เราติดสเตเตอร์เข้ากับสลักเกลียวยึด

เพื่อให้ได้กระแสตรงสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ เราจะติดแถบไดโอดบริดจ์ 3 เส้น แต่ละอันต่อเฟส

เราคลุมเครื่องยนต์ด้วยฝาครอบโรเตอร์และอุดรูระบายส่วนเกินสำหรับท่อที่เหลืออยู่ในตัวเรือน

การติดตั้งและการเชื่อมต่อ

เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนของเราเกือบจะพร้อมแล้ว สิ่งที่เหลืออยู่คือการติดตั้งบนกรอบที่ทำจากมุมที่เชื่อมและปรับการจ่ายน้ำโดยใช้หัวจ่ายน้ำ กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถปรับได้ตามแรงกด หรือตามเส้นผ่านศูนย์กลางของรูในหัวฉีดก๊อกน้ำ ซึ่งจ่ายน้ำไปยังกังหันโดยตรง การระบายน้ำตามทิศทางจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าน้ำจะถูกส่งกลับโดยไม่ทำอันตรายต่อแม่น้ำ