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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Central hidroeléctrica Garland. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía El suministro de energía para radiocentros rurales de baja potencia y la iluminación de escuelas, hospitales y bibliotecas en zonas no electrificadas se puede lograr a partir de una simple central hidroeléctrica, cuya construcción es más barata por kilovatio de potencia que todas las centrales eléctricas existentes. Las centrales hidroeléctricas descritas en el artículo no requieren presa y pueden instalarse en ríos de más de 25 cm de profundidad con una velocidad de flujo superior a 1 m/s.
La central hidroeléctrica consta de turbinas ligeras: hélices hidráulicas, colgadas en forma de guirnalda de un cable tirado a través del río. Un extremo del cable se fija en el cojinete de soporte y el otro hace girar el rotor del generador. En este caso, el cable desempeña el papel de una especie de eje, cuyo movimiento de rotación se transmite al generador. La potencia P que se puede obtener de una central hidroeléctrica de este tipo se calcula mediante la fórmula: P=0,15*DLV3K, donde P es la potencia en kW, D es el diámetro de la hélice en m, L es la longitud activa de la guirnalda en m, V es la velocidad del flujo en m/s, K es el número de guirnaldas. El número de revoluciones n de la guirnalda del rotor alar es aproximadamente igual a n=0,3*V/D Cada hélice hidráulica consta de dos semicilindros desplazados entre sí 11. Cuando la hélice hidráulica se sumerge en un flujo de agua, debido a la diferencia de presión hidráulica en su superficie, se crea un par (con respecto al eje de rotación) . Al mismo tiempo, la hélice hidráulica también proporciona una importante resistencia frontal al flujo, por lo que el cable de guirnalda 1 se estira y se dobla en la dirección del flujo del río. Las hélices hidráulicas están unidas al cable en pares, teniendo cada par un punto de fijación común 13, 14, y en cada uno de ellos una hélice hidráulica gira 90° con respecto a la otra. Esto es necesario para crear una rotación uniforme del cable y, por lo tanto, del eje del generador. La reacción de las fuerzas de tensión del cable se percibe a través de los soportes costeros, que constan de tablas de soporte 6 fijadas en el suelo y listones de soporte 3, que tienen orificios a través de los cuales se introducen en el suelo cuñas 4,5 que sujetan los soportes. Las partes de la instalación de caja de cambios y generador se instalan en el bastidor 18. El soporte libre en la orilla opuesta tiene un gancho 7 y un conjunto de cojinete de soporte 6, 9, 10, que asegura la libre rotación del cable en diferentes ángulos con respecto a la dirección del flujo de agua. La fijación del segundo extremo del cable también está articulada. Al retirar el cable del soporte, durante los primeros 20 - 30 segundos no debes levantarlo, ya que puede desenrollarse bruscamente. El segundo extremo del cable se pasa sobre la polea 17 y se fija con bridas. La polea se fija al eje de la caja de cambios (mecanismo de accionamiento) mediante un soporte 16 y pernos. El cable funciona mediante torsión, y sólo en este caso transmite energía desde las turbinas al generador. Una serie de turbinas proporciona energía desde varias decenas de vatios hasta 5-15 kilovatios. Puede combinar guirnaldas, obligándolas a trabajar para una carga común y aumentando así la potencia de la estación hidráulica. En este caso, el conjunto de soporte libre (Fig. 1 en el marco) consta de perfiles rígidos 14, interconectados por revestimientos 15 y asegurados con estacas 17, y las estacas descansan sobre vigas de madera excavadas 13. En el soporte libre, el Las guirnaldas se fijan mediante ganchos 16 y abrazaderas del cojinete de empuje 18. Esta unidad es similar a la unidad de fijación para una guirnalda. El generador está instalado en el sitio 11, ubicado al costado de la primera línea. La plataforma está conectada rígidamente al cuerpo del bastidor 8 del eje de transmisión 5, el eje 5 está conectado al bastidor mediante soportes 4. La rotación del cable de guirnalda se transmite a lo largo del eje de transmisión mediante una cubierta de correa semicruzada eje 5 y polea 1. Sin embargo, para la instalación de estaciones hidráulicas de alta potencia, es mejor utilizar el engranaje a través de pares de engranajes cónicos. El generador 2 está unido directamente a través del acoplamiento adaptador al eje de transmisión 5 o tiene una etapa de reducción 3. El resto del dispositivo se desprende de los dibujos. Para utilizar un generador ubicado verticalmente, que se puede instalar a una altura segura cuando sube el nivel del agua, los engranajes 3 se pueden hacer biselados, con un ángulo de enganche de 45°. Toda la transmisión y el generador pueden alojarse en un recinto impermeable tipo campana de aire. La tabla muestra los nombres y datos básicos de los generadores más habituales que se pueden utilizar en las microcentrales hidroeléctricas.
Un ejemplo de las microcentrales hidroeléctricas descritas es una central instalada a 1,5 km debajo de la ciudad de Staraya Ruza en el río Moscú. En este lugar la velocidad media del flujo es de 1,5 m/s, la profundidad es de 40-50 cm, la longitud activa de la guirnalda es de 47 m, la longitud de los rotores laterales en pareja es de 1 m, teniendo en cuenta el espacio libre, el diámetro de la guirnalda era de 0,3 m, desarrollaba una potencia de 8,6-8,8 kW y hacía girar un generador de 6 kW a plena carga (MP 543 1/2, n=428 rpm). La eficiencia del generador fue de 0,7, el diámetro de la guirnalda fue de 17,3 mm, Para centrales hidráulicas menos potentes (1-2 kW), que funcionan a velocidades de 1,5-2 m·s, se puede utilizar un cable con un diámetro de 10-12 mm. Presentamos datos de cálculo para dicha central eléctrica. Para hacer girar el generador GPM-130 (del aerogenerador VE-2) se requiere una potencia de 260 W. A una velocidad de rotación de 500 rpm y una velocidad de flujo del río de 1,5 m/s, la longitud de la guirnalda debe ser de 3 m, el diámetro de cada hélice debe ser de 200 mm y la longitud debe ser de 450 mm. Para proporcionar la potencia requerida, necesitará 3 pares de hélices hidráulicas instaladas a una distancia de 50 mm entre sí; la velocidad de rotación de la guirnalda será igual a 135 rpm y, por lo tanto, se necesita una caja de cambios que aumente la velocidad. en 3.7 veces. Las figuras muestran dibujos de piezas y ensamblajes de una central hidroeléctrica guirnalda.
El diseño de componentes y piezas individuales se puede cambiar sin sufrir daños. El marco (parte 18) de un generador, por ejemplo, puede estar hecho de vigas de madera, la configuración de la parte 17 se puede simplificar haciendo una polea de tres discos remachados entre sí, etc. Las Figuras 1, 2, 3 muestran una central hidroeléctrica de múltiples guirnaldas y sus nodos individuales.
Autor: V.Blinov
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