提供电流的花环。方案、说明

提供电流的花环。无线电电子电气工程百科全书

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远离电网的荒地上别墅甚至农场的出现，燃料和电价的飞速上涨，使人们普遍利用太阳、风和水等自然能源，实现了自主供电的旧观念。特别是，人们对小型和微型水力发电站的兴趣有所增加。

被检查的原型是 V. Blinov 的自由流动（1964 年型号）花环水力发电站。

将讨论的水力发电厂是自由流动的，具有相当原始的涡轮机，该涡轮机来自所谓的萨沃纽斯转子，串在公共（可能是柔性的复合材料）工作轴上。它们的安装不需要水坝和其他大型水工结构。即使在浅水中也能充分高效地工作，再加上设计的简单性、紧凑性和可靠性，使这些水力发电厂对于那些土地位于小水道（河流、溪流）附近的农民和园丁来说非常有前景。和沟渠）。

米。 1、自制花环微水电站用Savonius转子（点击放大）：a、b——叶片； 1 - 横向，2 - 端部

与水坝不同，自由流动的水力发电厂仅利用流水的动能。为了确定功率，这里有一个公式：

N=0,5*p*V³*F*n(1),

式中，N为工作轴上的功率（W），p为水的密度（1000 kt/m³）、V——河水流速（m/s），F——水力机工作体活动（潜）部分截面积（m²)，n——能量转换效率。

从式1可以看出，在河速为1m/s时，水力机工作部分每平方米横截面，理想情况下（当n=1时）功率仅等于500W 。对于工业用途来说，这个值显然很小，但对于农民或夏季居民的附属地块来说已经足够了。此外，还可以通过多个“水能花环”的并行运行来增加能量。

还有一个微妙之处。河流在不同地方的流速是不同的。因此，在开始建设微型水力发电站之前，有必要使用 1996 年杂志第一期中概述的简单方法来确定河流的能源潜力。让我们记住，测量浮子所经过的距离除以它经过的时间将对应于该区域的平均流速。还应该注意的是：该参数会根据一年中的时间而变化。因此，设计计算应根据微水电站计划运行期间的平均河流流量进行。

接下来，您需要确定液压机活动部分的尺寸及其类型。由于整个微水力发电站的制造应尽可能简单、不复杂，因此最合适的转换器类型是末端设计的萨沃纽斯转子。当完全浸入水中工作时，F值可取转子直径D与其长度L的乘积，n=0,5。使用以下公式以实践可接受的精度确定旋转频率 f：

f=48V/3,14D (rpm) (2)。

为了使水力发电厂尽可能紧凑，计算中指定的功率应与实际负载相关，其电源应由微型水力发电站提供（因为与风力涡轮机不同，电流将是持续供应给消费者网络）。通常，这些电力用于照明、电视、收音机和冰箱的供电。而且，只有后者是全天不断投入运行的。其余电器主要在晚上工作。基于此，建议将一个“水能花环”的最大功率集中在250-300W左右，借助微型水力发电站充电的电池来覆盖峰值负载。

从水力发电厂的工作轴到发电机皮带轮的扭矩传递通常采用中间变速器来进行。然而，严格来说，如果微型水力发电站设计中使用的发电机的运行转速低于750转/分，则可以排除该因素。然而，你常常不得不拒绝直接沟通。事实上，绝大多数国产发电机，开始输出功率时的工作转速都在1500-3000转/分之间。这意味着水力发电厂和发电机之间需要额外的协调。

好了，初步的理论部分结束了，我们来考虑一下具体的设计，它们各有千秋。

米。 2、卧式横置式转子潜水电站（点击放大）：1-底梁（横梁150x100，2块），2-下横梁（板150x45，2块），3-中横梁构件（梁 150x120，2 件），4 - 立管（直径 100 的圆木，4 件），5 上翼梁（板 150x45，2 件），6 - 上横梁（板 100x40，4 件） .)、7-中间轴（不锈钢、直径为30的杆）、8-滑轮组、9-直流发电机、10-带有瓷辊和两芯绝缘线的“甘德”、11-基板（200x40 板）、12 - 驱动滑轮、13 - 木制组装轴承（2 个）、14 - “水能花环”转子（D600、L1000，2 个）、15 个圆盘（由 20-40 毫米厚的板敲入）盾牌，3 个）；金属紧固件（包括延伸件、外盘的轮毂）通常未示出

以半固定自由流微型水力发电站为例，该电站水平布置两个同轴、相对旋转90°（以利于自启动）且刚性连接的横向萨沃纽斯转子。而且，这座自制水电站的主要零部件均采用木材作为最实惠、最“听话”的建筑材料。

拟议的微型 HPP 是潜水式的。也就是说，其支撑框架位于底部的水道对面，并用拉索或杆子加固（例如，如果附近有走道、船坞等）。这样做是为了避免水道本身夹带结构。

当然，微水电站安装地点的河流深度必须小于支架的高度。否则，很难（如果不是不可能的话）避免水进入发电机。那么，如果微型水力发电站所在的地方深度超过1,5m，或者水量大、流速一年四季变化大（顺便说一句，对于雪水浇灌的水道来说非常典型），那么建议为这种设计配备浮子。这也使得它在安装在河流上时可以轻松移动。

微型水力发电站的支撑框架是用木材、木板和小原木制成的矩形框架，并用钉子和铁丝（电缆）紧固。如果可能的话，结构的金属部件（钉子、螺栓、夹具、角钢等）应由不锈钢或其他耐腐蚀合金制成。

好吧，由于在俄罗斯条件下，这种微型水力发电站通常只能季节性运行（由于大多数河流结冰），因此在运行期满后，上岸的整个结构都要接受彻底检查。尽管采取了预防措施，但腐烂的木质元件和生锈的金属部件仍会被及时更换。

我们的微型水力发电站的主要部件之一是由两个刚性固定（并在工作轴上形成单个单元）转子组成的“水能花环”。它们的圆盘可以很容易地用 20-30 毫米厚的木板制成。为此，请使用圆规制作一个直径为 600 毫米的圆，并用它们制作盾牌。之后，根据在其上获得的曲线切割每块板。将工件敲击在两条条带上（以提供所需的刚性）后，根据所需圆盘的数量，将所有步骤重复三次。

至于刀片，建议用屋顶铁制成。或者更好的是，由尺寸合适并切成两半（沿轴线）的圆柱形不锈钢容器（桶）制成，通常在其中储存和运输农业肥料和其他腐蚀性材料。在极端情况下，刀片可以由木头制成。但它们的体重（尤其是在水中长时间停留后）会显着增加。在漂浮物上建造微型水力发电厂时应该记住这一点。

尖刺支架固定在“水能花环”的末端。事实上，这些是带有宽凸缘和用于钥匙的端槽的短圆柱体。法兰用四个螺栓连接到相应的转子盘上。

米。 3. 滑动轴承组件（点击放大）： 1 ;- 压接支架（St3，条 50x8，4 件），2 - 中间框架横梁，3 - 压接插件（硬木制成，2 件），4可更换嵌件（硬木制成，2 件），5 - M10 螺栓，带 Grover 螺母和垫圈（4 套），6 - M8 螺柱，带两个螺母和垫圈（2 件）

为了减少摩擦，中间横杆上设有轴承。由于普通的滚珠或滚柱轴承不适合在水中工作，因此他们使用......自制的木制轴承。它们的设计均由两个夹子和插入板组成，插入板带有一个孔，供钉子支撑件通过。此外，中间轴瓦的定位使得木纤维与轴平行。此外，还采取了特殊措施来确保插入板牢固固定，防止横向位移。借助拧紧螺栓来完成此操作。

任何汽车发电机均可用作所考虑的微型水力发电站中的发电机。它们产生 12-14 V 直流电，可以轻松连接到电池和电器。这些机器的功率约为300瓦。

提供电流的花环
米。 4.端型转子垂直布置的微型水力发电站：1-支撑杆，2-下轴承组件，3-“水能花环”盘（3个），4-转子（D600，2个）、5-上轴承总成、6-工作轴、7-传动装置、8-发电机、9-带有瓷辊和两芯绝缘线的“鹅头”、10-发电机安装夹、11-活动导板； a、b - 叶片：支撑杆上端的延伸部分通常未示出

“花环”和发电机垂直布置的便携式微型水力发电站的设计也完全可以自行生产。据该开发项目的作者称，这样的水电站是材料密集度最低的。该装置的支撑结构将其位置固定在河床上，是一根空心钢棒（例如，来自管段）。它的长度是根据水道底部的性质和水流的速度来选择的。而且，将杆的尖端打入底部，可以保证微型水力发电站的稳定性和不受水流的干扰。也可以使用额外的妊娠纹。

通过式（1）确定了转子的有效表面，并测量了微水力发电站安装地点的河流深度，很容易计算出此处使用的Savonius转子的直径。为了使设计简单并自启动，建议制作一个由两个连接的转子组成的“液压花环”，使第一个转子的叶片相对于第二个转子（沿旋转轴）移动 90°。而且，为了提高工作效率，迎流侧结构设有护罩，起到导流叶片的作用。那么，工作轴安装在上、下支架的滑动轴承中。原则上，微型水力发电站运行时间较短（例如野营旅行），也可以使用大直径滚珠轴承。但是，如果水中有沙子或淤泥，则每次使用后，必须用清水清洗这些装置。

根据“水能花环”的重量以及将其拆卸成零件的需要，支架通过螺栓固定并焊接到杆上。液压机工作轴的上端也是倍增器的输入轴，它（最简单，技术最先进）可用作皮带倍增器。

发电机又被汽车取代。可以很容易地用夹子将其固定到支撑杆上。来自发电机的电线本身必须具有可靠的防水功能。在插图中，中间传动装置的精确几何比例并未按惯例显示，因为它们取决于您所拥有的特定发电机的参数。传输带可以用旧的汽车摄像头制成，将其切成 20 毫米宽的带子，然后扭成捆。

对于小村庄的供电，V. Blinov 设计的花环微型水力发电站很合适，它只不过是一串直径为 300-400 毫米的桶形 Savonius 转子，连接到一根伸展的柔性电缆上过河。电缆的一端连接到铰接支架，另一端通过简单的倍增器连接到发电机轴。在 1,5-2,0 m/s 的流速下，转子链的转速高达 90 rpm。而“水能花环”元件尺寸较小，使得这种微型水力发电站可以在水深不足一米的河流上运行。

我必须说，在 1964 年之前，V. Blinov 成功地建造了几座自己设计的便携式和固定式微型水力发电厂，其中最大的是在波罗日基村（特维尔州）附近建造的水力发电厂。这里的一对花环驱动两台标准自动拖拉机发电机，总功率为 3,5 kW。

作者：I.Dokukin

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