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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA No harina, sino corriente. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Para desarrollar e implementar un proyecto de planta de energía casera, un diseñador aficionado primero deberá analizar las características de un objeto que debe ser alimentado con electricidad (un edificio separado, una casa, una base turística, varias casas, etc.), así como un caudal de agua y la posibilidad de obtener un desnivel mediante equipos hidráulicos. Si resulta que una micro HPP debe funcionar a una carga constante, con un consumo de energía constante (durante el día), el flujo de agua se regula mediante un limitador de débito. En el caso más sencillo, puede ser una placa (tablero, etc.) fijada entre dos guías. Dependiendo de la situación actual, se coloca fácilmente en una posición por debajo o por encima de la "norma". Y no hay necesidad urgente de usar baterías de almacenamiento. En el caso de una diferencia significativa en el consumo de electricidad (especialmente cuando las "tijeras" superan un kilovatio-hora), una batería se vuelve muy deseable. El caudal de agua y la altura desde la que se precipita el caudal hacia la turbina son los factores principales en la potencia entregada por la central hidroeléctrica a la carga. Sin ellos, y en nuestros cálculos, como dicen, no podemos hacer. La medición del caudal de agua se realiza mediante un cronómetro y un flotador, en un tramo fijo del río (canal, etc.). La longitud de referencia de este tramo es de unos 10 m. Y el valor cronometrado, durante el cual el flotador pasará estos 10 m, facilitará el cálculo de la velocidad del propio flujo. Pero, ¿cuál es la sección transversal del canal? Las medidas apropiadas se realizan en tres puntos. De acuerdo con los datos promediados, se encuentra la sección transversal. Conociendo, además, la velocidad, se calcula el propio débito.
Crear la diferencia de nivel de agua deseada (canal de transporte) requiere ciertos trabajos de ingeniería hidráulica; Estructuras correspondientes bastante voluminosas, pero absolutamente necesarias (ver Fig.). El potencial de energía del hidroflujo se calcula mediante la fórmula: Wn=mgh, donde Wn - energía potencial; m es la masa de agua que cae sobre la turbina en un segundo (¡aquí es donde la tasa de flujo encontrada anteriormente es útil!); g - aceleración de caída libre igual a 9,8 m/s2; h es la altura de la caída de agua (antes de que salga la turbina). La potencia que idealmente se puede obtener de una turbina ofrecida para autofabricación es de aproximadamente 10 kW. Trabajando en una micro central hidroeléctrica real, cuya variante se muestra en la figura, dicha turbina es capaz de entregar 800 W a la carga (teniendo en cuenta las pérdidas inevitables aquí). En base a esto, también se seleccionó el generador. Tiene los siguientes parámetros: 800 W, 24 V, 700 rpm. Si tenemos en cuenta el hecho de que por la tarde y por la noche, la electricidad se usa principalmente para la iluminación (no se consume solo durante 3-4 horas), y durante el día se usa para alimentar 1-2 refrigeradores, eso es , aparentemente tiene sentido acumularlo en baterías, conectadas para carga y funcionamiento en una red con un voltaje de 24 V. Pero se requiere que las baterías estén ubicadas lo más cerca posible del tablero de distribución. Después de todo, las pérdidas aquí crecen en proporción a la longitud de la línea y la sección transversal del cable eléctrico. Afortunadamente, no van más allá de la "norma" en nuestra línea de 150 metros, que utiliza un cable con una sección total de conductores de aluminio de 25 mm2. Para que no se pierda ni un solo vatio de la energía del agua en una microcentral hidroeléctrica, se recurre a que la turbina se alimenta con álabes fijados en un ángulo que favorece el máximo aprovechamiento de la cinética del flujo descendente. Las cuchillas que se suceden una tras otra no pueden ser ralentizadas por el agua "cansada", agotada. Y la fricción se mantiene al mínimo. Después de todo, la superficie interior de cada una de las palas (paletas) y el tambor de la turbina (una especie de "tazón") se pule cuidadosamente. Las pérdidas en la transmisión por correa trapezoidal, que lleva el número de revoluciones del generador al valor óptimo, también son extremadamente reducidas. Todos los ejes están sobre rodamientos de bolas. Las correas no resbalan (su tensión se ajusta según el lugar donde se fijen los soportes). Ahora, sobre otros detalles del diseño propuesto. Una turbina de trescientos kilogramos (ver Fig. ) está hecha de dos coronas anulares (chapa de acero), doce palas (acero inoxidable), un tambor de hojalata, ocho radios de refuerzo de acero (26 mm de diámetro) y un cubo buje montado en el eje de trabajo con la ayuda de dos conexiones atornilladas M12. El eje gira sobre dos cojinetes de bolas autoalineables (y necesariamente sellados, para proteger contra el agua). Todo esto se ubica sobre dos soportes que pueden soportar cargas de hasta una tonelada. Estos últimos están montados en cuatro, clavados en el suelo por 1,5 metros, pilas con un diámetro de 200-250 mm (de acacia). Se coloca un volante (de 700 mm de diámetro, con un peso aproximado de 80 kg) en el eje de la turbina, que también es la polea impulsora de una transmisión de correa en V de dos etapas. Su velocidad de rotación es de 80 rpm (ralentí) y 60 rpm (bajo carga). Para obtener las 700 rpm que requiere el generador, se introdujo un eje intermedio con poleas: conducido (D = 150 mm) y delantero (D = 350 mm). Desde el último, el par ya se transmite al eje del generador de CC. La polea aquí se puede considerar en marcha (Z=130). Y por eso es mejor llevarlo listo para nuestra microcentral hidroeléctrica. Por ejemplo, elija uno adecuado de la maquinaria agrícola fuera de servicio. Como, sin embargo, y todas las anteriores. Pero también puedes hacer el tuyo propio. De acuerdo con la metodología, publicada repetidamente y con suficiente integridad en la revista y, por lo tanto, bien conocida por muchos de nuestros aficionados al bricolaje. El resto de la construcción bajo consideración, creo, se desprende claramente de las ilustraciones mismas. También cabe señalar que este desarrollo de una microcentral hidroeléctrica (para 24 V y 800 W) se implementó con éxito en el territorio de la silvicultura de Koshava para proporcionar electricidad a las carpas de la base forestal turística en el valle de Shasa (600 metros sobre el nivel del mar). Por supuesto, hay otros desarrollos igualmente valiosos. Incluidos los fabricados en Rusia. Pero aquí, el pensamiento técnico se ha dirigido desde la antigüedad al uso de la energía del agua que fluye libremente sin presas. En particular, una serie de documentos que datan del siglo XVI indican la construcción de molinos en asentamientos cosacos en el Don, girados por la fuerza de la corriente del río. La rueda de estos molinos, sumergida 1/4 en los rápidos, iba montada sobre un eje entre dos canoas o canoas. Por el nombre de la base flotante, estas estructuras se han llamado desde entonces "canoa". Además, el mayor desarrollo del pensamiento técnico en esta dirección fue estimulado por la emergente y creciente influencia de la ingeniería eléctrica en la economía nacional. Desafortunadamente, la Primera Guerra Mundial y luego la Guerra Civil interrumpieron la investigación científica en esta área. Y solo en 1926 (con el crecimiento de la industria) la idea de una central eléctrica sin represas de creación rápida y económica, que utiliza la energía de la corriente del río para abastecer granjas colectivas, granjas estatales y arteles campesinos, recibió su desarrollo práctico en el diseño. del "ingeniero de la central hidroeléctrica de canoa B. Kazhinskiy". Para el período de 1926 a 1930, se construyeron 4 centrales eléctricas de este tipo (ver Fig. 11) Además, de acuerdo con un proyecto bastante accesible para que lo repitan los aficionados al bricolaje de hoy.
Con una rueda de agua de 6 metros de diámetro con 24 palas (su longitud y anchura son respectivamente 4,5 y 1,0 m) en los ríos rusos (con un caudal de 1 ... 1,5 m / s), el "corazón" es tan pequeño central hidroeléctrica hace 10-12 revoluciones por minuto, desarrollando una potencia de hasta 6 kW en el eje. Este último (gracias al multiplicador de correa trapezoidal) ya se transfiere al generador eléctrico.
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