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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Nicht Mehl, sondern aktuell. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Um ein selbstgebautes Kraftwerksprojekt zu entwickeln und umzusetzen, muss ein Amateurdesigner zunächst die Merkmale des Objekts analysieren, das mit Strom versorgt werden muss (ein separates Gebäude, ein Anwesen, eine Touristenbasis, mehrere Häuser usw.). sowie der Wasserdurchfluss und die Möglichkeit, mithilfe hydraulischer Geräte einen Niveauunterschied zu erzielen. Stellt sich heraus, dass ein Kleinstwasserkraftwerk mit konstanter Last und konstanter (tagsüber) Verbrauchsleistung betrieben werden muss, wird der Wasserdurchfluss durch einen Durchflussbegrenzer reguliert. Im einfachsten Fall kann es sich um eine zwischen zwei Führungen befestigte Platte (Brett etc.) handeln. Je nach aktueller Situation kann es problemlos unterhalb oder oberhalb der „Norm“ platziert werden. Und hier besteht keine dringende Notwendigkeit, Akkumulatoren einzusetzen. Bei erheblichen Unterschieden im Stromverbrauch (insbesondere wenn die „Schere“ eine Kilowattstunde überschreitet) ist ein Akku äußerst wünschenswert. Die Durchflussmenge des Wassers und die Höhe, aus der das Wasser zur Turbine strömt, sind die Hauptfaktoren für die Leistung, die das Wasserkraftwerk an die Last liefert. Wie sie sagen, können wir in unseren Berechnungen nicht auf sie verzichten. Der Wasserdurchfluss wird mit einer Stoppuhr und einem Schwimmer an einem festen Flussabschnitt (Kanal usw.) gemessen. Die Referenzlänge dieses Abschnitts beträgt etwa 10 m. Der auf den Stromschnellen installierte Messschwimmer (Lichtball, Schaumstoffstück usw.) bewegt sich, ohne an Hindernisse zu stoßen. Und der Zeitwert, während dem der Schwimmer diese 10 m zurücklegt, ermöglicht es, die Geschwindigkeit der Strömung selbst leicht zu berechnen. Aber welchen Querschnitt hat der Kanal? Die entsprechenden Messungen werden an drei Punkten durchgeführt. Anhand der gemittelten Daten wird der Querschnitt ermittelt. Wenn auch die Geschwindigkeit bekannt ist, wird die Durchflussmenge selbst berechnet.
Die Schaffung des erforderlichen Wasserspiegelunterschieds (Transportkanal) erfordert bestimmte wasserbauliche Arbeiten; recht voluminöse, aber unbedingt notwendige entsprechende Strukturen (siehe Abb.). Das Energiepotential des hydraulischen Flusses wird nach folgender Formel berechnet: Wn=mg, wobei Wn potentielle Energie ist; m ist die Wassermasse, die in einer Sekunde auf die Turbine fällt (hier kommt die zuvor ermittelte Durchflussrate zum Einsatz!); g – Beschleunigung des freien Falls gleich 9,8 m/s2; h ist die Höhe des Wasserfalls (vor dem Austritt aus der Turbine). Die Leistung, die idealerweise aus einer zur Eigenproduktion angebotenen Turbine gewonnen werden kann, beträgt ca. 10 kW. In einem echten Kleinwasserkraftwerk, dessen Version in der Abbildung dargestellt ist, kann eine solche Turbine 800 W an die Last liefern (unter Berücksichtigung der hier unvermeidlichen Verluste). Auf dieser Grundlage wurde der Generator ausgewählt. Es hat folgende Parameter: 800 W, 24 V, 700 U/min. Wenn wir die Tatsache berücksichtigen, dass Strom abends und nachts hauptsächlich für die Beleuchtung verwendet wird (er wird nicht nur für 3-4 Stunden verbraucht) und tagsüber für die Stromversorgung von 1-2 Kühlschränken verwendet wird, dann anscheinend Es ist sinnvoll, es in Batterien zu speichern, die zum Laden und Betrieb an ein 24-V-Netz angeschlossen werden. Es ist jedoch erforderlich, dass sich die Batterien so nah wie möglich am Verteiler befinden. Denn hier wachsen die Verluste proportional zur Leitungslänge und zum Querschnitt des Elektrokabels. Glücklicherweise gehen sie in unserer 150-Meter-Linie, die ein Kabel mit einem Gesamtquerschnitt der Aluminiumadern von 25 mm2 verwendet, nicht über die „Norm“ hinaus. Damit in einem Kleinwasserkraftwerk kein einziges Watt an Wasserenergie verloren geht, ist die Turbine mit Schaufeln ausgestattet, die in einem Winkel angebracht sind, der die Kinetik der Abwärtsströmung optimal nutzt. Die aufeinander folgenden Rotorblätter können nicht durch „müdes“, verbrauchtes Wasser gebremst werden. Und die Reibung wird hier minimiert. Schließlich wird die Innenfläche jeder der Turbinenschaufeln (Schaufeln) und der gebildeten Trommel (eine Art „Schalen“) sorgfältig poliert. Auch Verluste im Keilriemengetriebe werden extrem reduziert, wodurch die Generatordrehzahl auf den optimalen Wert gebracht wird. Alle Wellen sind kugelgelagert. Die Gurte verrutschen nicht (ihre Spannung wird an der Stelle eingestellt, an der die Stützen befestigt sind). Nun zu den weiteren Besonderheiten des vorgeschlagenen Entwurfs. Eine dreihundert Kilogramm schwere Turbine (siehe Abb.) besteht aus zwei Ringringen (Stahlblech), zwölf Schaufeln (Edelstahl), einer Blechtrommel, acht Speichen aus Stahlverstärkung (Durchmesser 26 mm) und einer Nabe. Nabe mit zwei M12-Schraubverbindungen an der Arbeitswelle befestigt. Die Welle dreht sich auf zwei selbstausrichtenden (und zum Schutz vor Wasser unbedingt abgedichteten) Kugellagern. All dies befindet sich auf zwei Stützen, die einer Belastung von bis zu einer Tonne standhalten. Letztere werden auf vier Pfählen mit einem Durchmesser von 1,5–200 mm (aus Akazie) montiert und 250 Meter in den Boden gerammt. Auf der Turbinenwelle befindet sich ein Schwungrad (Durchmesser 700 mm, Gewicht ca. 80 kg), das gleichzeitig die Antriebsscheibe eines zweistufigen Keilriemengetriebes ist. Seine Drehzahl beträgt 80 U/min (Leerlauf) und 60 U/min (unter Last). Um die vom Generator benötigten 700 U/min zu erreichen, wurde eine Zwischenwelle mit Riemenscheiben eingeführt: angetrieben (D=150 mm) und antreibend (D=350 mm). Von letzterem wird das Drehmoment auf die Welle des Gleichstromgenerators übertragen. Die Riemenscheibe kann hier als laufende Riemenscheibe betrachtet werden (Z=130). Daher ist es besser, es für unser Mikrowasserkraftwerk vorzubereiten. Wählen Sie zum Beispiel aus ausgemusterten Landmaschinen eine passende aus. Wie eigentlich alles bisherige. Man kann es aber auch selbst herstellen. Nach einer Methode, die bereits mehrfach und ausführlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde und daher vielen unserer Heimwerker bekannt ist. Der Rest der betrachteten Konstruktion geht, denke ich, aus den Illustrationen selbst hervor. Es ist auch anzumerken, dass diese Entwicklung eines Mikrowasserkraftwerks (24 V und 800 W) erfolgreich auf dem Gebiet der Forstwirtschaft Koshava umgesetzt wurde, um die Zelte der Touristenwaldbasis im Shasa-Tal (600 Meter über dem Meeresspiegel) mit Strom zu versorgen Meereshöhe). Natürlich gibt es auch andere, ebenso wertvolle Entwicklungen. Einschließlich der in Russland hergestellten. Aber hier war das technische Denken seit der Antike auf die dammlose Nutzung der Energie frei fließenden Wassers ausgerichtet. Insbesondere eine Reihe von Dokumenten aus dem 1. Jahrhundert weisen auf den Bau von Mühlen in Kosakensiedlungen am Don hin, die durch die Kraft der Flussströmung angetrieben wurden. Das Rad dieser Mühlen, das zu 4/XNUMX in die Stromschnellen eintauchte, war an einer Welle zwischen zwei Kanus oder Kanus befestigt. In Anlehnung an den Namen der schwimmenden Basis werden solche Bauwerke seitdem „Kanu“-Bauwerke genannt. Darüber hinaus wurde die Weiterentwicklung des technischen Denkens in dieser Richtung durch die aufkommende Elektrotechnik angeregt, die zunehmend ihren Einfluss auf die Volkswirtschaft geltend machte. Leider wurde die wissenschaftliche Forschung auf diesem Gebiet durch den Ersten Weltkrieg und dann durch den Bürgerkrieg unterbrochen. Und erst 1926 (mit dem Wachstum der Industrie) erhielt die Idee eines kostengünstigen, schnell errichteten dammlosen Kraftwerks, das die Energie von Flussflüssen zur Energieversorgung von Kollektivwirtschaften, Staatswirtschaften und Bauernartels nutzte, ihre praktische Entwicklung Entwurf des „Kanu-Wasserkraftwerks des Ingenieurs B. Kazhinsky“. Im Zeitraum von 1926 bis 1930 wurden 4 solcher Kraftwerke (siehe Abb. 11) gebaut, und zwar nach einem Entwurf, der von heutigen Heimwerkern problemlos nachgeahmt werden konnte.
Bei einem Wasserraddurchmesser von 6 Metern mit 24 Schaufeln (deren Länge und Breite betragen jeweils 4,5 bzw. 1,0 m) auf russischen Flüssen (mit einer Fließgeschwindigkeit von 1...1,5 m/s) ist das „Herz“ so groß Das Mini-Wasserkraftwerk macht 10-12 Umdrehungen pro Minute und entwickelt eine Wellenleistung von bis zu 6 kW. Letzterer wird (dank des Keilriemenmultiplikators) auf den elektrischen Generator übertragen.
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