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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Wasserkraftwerk Garland. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Die Versorgung ländlicher Radiozentren mit geringem Stromverbrauch, Beleuchtungsschulen, Krankenhäusern und Bibliotheken in nicht elektrifizierten Gebieten kann aus dem einfachsten Wasserkraftwerk erfolgen, dessen Bau pro Kilowatt Leistung billiger ist als alle bestehenden Kraftwerke. Die im Artikel beschriebenen Wasserkraftwerke benötigen keinen Damm und können an Flüssen mit einer Tiefe von mehr als 25 cm und einer Fließgeschwindigkeit von mehr als 1 m/s installiert werden.
Das Wasserkraftwerk besteht aus leichten Turbinen – Hydro-Venrotoren, die in Form einer Girlande an einem über den Fluss geworfenen Kabel aufgereiht sind. Ein Ende des Kabels ist im Stützlager befestigt, das andere Ende dreht den Generatorrotor. Das Kabel übernimmt in diesem Fall die Rolle einer Art Welle, deren Drehbewegung auf den Generator übertragen wird. Die Leistung P, die aus einem solchen Wasserkraftwerk gewonnen werden kann, berechnet sich nach der Formel: P=0,15*DLV3K, Dabei ist P die Leistung in kW, D der Durchmesser des Flügelbrenners in m, L die aktive Länge der Girlande in m, V die Strömungsgeschwindigkeit in m/s, K die Anzahl der Girlanden. Die Drehzahl n der Flügelrotorgirlande ist etwa gleich n=0,3*V/D Jeder Hydraulikmotor besteht aus zwei gegeneinander versetzten Halbzylindern 11. Wenn der Hydraulikmotor in den Wasserstrom eingetaucht ist, entsteht aufgrund der Differenz der Hydraulikdrücke ein Drehmoment an seiner Oberfläche (relativ zur Drehachse). . Gleichzeitig übt der hydraulische Brenner auch einen erheblichen frontalen Widerstand gegen die Strömung aus, wodurch das Kabel der Girlande 1 in Richtung der Flussströmung gedehnt und gebogen wird. Hydraulikbrenner werden paarweise am Kabel befestigt, wobei jedes Paar einen gemeinsamen Befestigungspunkt 13, 14 hat und bei jedem von ihnen ein Hydraulikrotor um 90° relativ zum anderen gedreht ist. Dies ist notwendig, um eine gleichmäßige Drehung des Kabels und damit der Generatorwelle zu erzeugen. Die Reaktion der Zugkräfte des Kabels wird von den Küstenstützen wahrgenommen, die aus im Boden befestigten Haltebrettern 6 und Stützbändern 3 mit Löchern bestehen, durch die Keile 4,5 in den Boden getrieben werden und die Stützen halten. Auf dem Rahmen 18 sind die Getriebe- und Generatorteile der Anlage montiert. Die freie Halterung am gegenüberliegenden Ufer weist einen Haken 7 und eine Drucklageranordnung 6, 9, 10 auf, die eine freie Drehung des Kabels in verschiedenen Winkeln zur Richtung des Wasserflusses gewährleistet. Die Befestigung des zweiten Kabelendes erfolgt ebenfalls gelenkig. Wenn Sie das Kabel in den ersten 20 bis 30 Sekunden von der Halterung entfernen, sollten Sie es nicht in die Hand nehmen, da es sich sonst plötzlich abwickeln kann. Das zweite Ende des Seils wird über die Rolle 17 geworfen und mit Kabelbindern gesichert. Die Riemenscheibe wird mit Hilfe der Klammer 16 und Schrauben an der Achse des Getriebes (Antriebsmechanismus) befestigt. Das Kabel dient zum Verdrehen und überträgt nur in diesem Fall Strom von den Turbinen zum Generator. Eine Turbinengirlande liefert eine Leistung von mehreren zehn Watt bis 5-15 Kilowatt. Sie können Girlanden kombinieren, um sie für eine gemeinsame Last arbeiten zu lassen und so die Leistung des Wasserkraftwerks zu erhöhen. In diesem Fall besteht die freie Stützanordnung (Abb. 1 im Rahmen) aus starren Profilen 14, die durch Auflagen 15 miteinander verbunden und mit Pfählen 17 befestigt sind, und die Pfähle ruhen auf eingegrabenen Holzbalken 13. An der freien Stütze sind die Girlanden angebracht werden mit Haken 16 und Klammern des Gegenlagers 18 befestigt. Dieser Knoten ähnelt dem Befestigungspunkt einer Girlande. Der Generator ist am Standort 11, auf der Seite der ersten Leitung, installiert. Die Plattform ist starr mit dem Körper des Rahmens 8 der Übertragungswelle 5 verbunden, die Welle 5 ist über Stützen 4 mit dem Rahmen verbunden. Die Drehung des Girlandenseils wird entlang der Übertragungswelle durch eine Halbwelle übertragen. Kreuzriemen, der die Welle 5 und die Riemenscheibe 1 abdeckt. Zahnräder. Der Generator 2 ist entweder direkt über den Adapter an der Getriebewelle 5 befestigt, oder verfügt über eine Untersetzungsstufe 3. Der Rest der Vorrichtung ist aus den Zeichnungen ersichtlich. Um einen vertikalen Generator zu verwenden, der bei steigendem Wasserspiegel in sicherer Höhe installiert werden kann, können die Zahnräder 3 abgeschrägt ausgeführt werden, mit einem Eingriffswinkel von 45°. Das gesamte Getriebe und die Lichtmaschine können in einem wasserdichten Luftglockengehäuse untergebracht werden. Die Tabelle zeigt die Namen und Grunddaten der gängigsten Generatoren, die für Kleinstwasserkraftwerke eingesetzt werden können.
Als Beispiel für die beschriebenen Mikrowasserkraftwerke kann ein Kraftwerk dienen, das 1,5 km unterhalb der Stadt Staraya Ruza an der Moskwa installiert wurde. An dieser Stelle beträgt die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit 1,5 m/s, die Tiefe beträgt 40-50 cm. Die aktive Länge der Girlande betrug 47 m, die Länge der Flügelrotoren im Paar betrug 1 m, unter Berücksichtigung der Durchfahrtshöhe, Der Durchmesser der Girlande betrug 0,3 m. Die Girlande entwickelte eine Leistung von 8,6–8,8 kW und drehte sich mit einem Volllastgenerator von 6 kW (MP 543 1/2, n=428 U/min). Der Wirkungsgrad des Generators betrug 0,7, der Durchmesser der Girlande betrug 17,3 mm, Bei weniger leistungsstarken Wasserkraftwerken (1–2 kW), die mit Geschwindigkeiten von 1,5–2 m/s arbeiten, kann ein Kabel mit einem Durchmesser von 10–12 mm verwendet werden. Wir geben die Berechnungsdaten für ein solches Kraftwerk an. Um den GPM-130-Generator (von der Windkraftanlage VE-2) zu drehen, ist eine Leistung von 260 W erforderlich. Bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 500 U/min und einer Flussgeschwindigkeit von 1,5 m/s sollte die Länge der Girlande 3 m, der Durchmesser jedes Flügelrotors 200 mm und die Länge 450 mm betragen. Um die erforderliche Leistung bereitzustellen, sind 3 Paare hydraulischer Brenner erforderlich, die im Abstand von 50 mm voneinander installiert sind. Die Rotationsgeschwindigkeit der Girlande beträgt 135 U/min. Daher ist ein Getriebe erforderlich, das die Anzahl erhöht Umdrehungen um das 3.7-fache. Die Figuren zeigen Zeichnungen von Teilen und Baugruppen eines Girlanden-Wasserkraftwerks.
Das Design einzelner Komponenten und Teile kann ohne Beschädigung geändert werden. Der Rahmen (Teil 18) für den Generator kann beispielsweise aus Holzbalken bestehen, der Aufbau von Teil 17 kann vereinfacht werden, indem eine Riemenscheibe aus drei miteinander vernieteten Scheiben hergestellt wird usw. Abbildung 1, 2, 3 zeigt ein Wasserkraftwerk mit mehreren Girlanden und seinen einzelnen Knoten.
Autor: V.Blinov
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