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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Não farinha, mas atual. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Para desenvolver e implementar um projeto de usina elétrica caseira, um designer amador precisará primeiro analisar as características de um objeto que deve ser alimentado com eletricidade (um prédio separado, uma herdade, uma base turística, várias casas, etc.), bem como uma vazão de água e a possibilidade de obter um desnível usando seu equipamento hidráulico. Caso uma micro UHE deva operar com carga constante, com consumo de energia constante (durante o dia), o fluxo de água é regulado por um limitador de débito. No caso mais simples, pode ser uma placa (tábua, etc.) fixada entre duas guias. Dependendo da situação atual, é facilmente colocado em uma posição abaixo ou acima da "norma". E não há necessidade urgente de usar baterias de armazenamento. No caso de uma diferença significativa no consumo de eletricidade (especialmente quando a "tesoura" excede um quilowatt-hora), uma bateria torna-se altamente desejável. A vazão de água e a altura a partir da qual o fluxo corre para a turbina são os principais fatores na potência entregue pela usina hidrelétrica à carga. Sem eles, e em nossos cálculos, como dizem, não podemos fazer. A medição do fluxo de água é realizada com um cronômetro e uma bóia, em um trecho fixo do rio (canal, etc.). O comprimento de referência desta seção é de cerca de 10 m. E o valor cronometrado, durante o qual o flutuador passará por esses 10 m, facilitará o cálculo da velocidade do próprio fluxo. Mas qual é a seção transversal do canal? Medições apropriadas são realizadas em três pontos. De acordo com os dados médios, a seção transversal é encontrada. Sabendo, além disso, a velocidade, o próprio débito é calculado.
A criação do desnível de água desejado (canal de transporte) requer alguns trabalhos de engenharia hidráulica; estruturas correspondentes bastante volumosas, mas absolutamente necessárias (ver Fig.). O potencial de energia do hidrofluxo é calculado pela fórmula: Wn=mg, onde Wn - energia potencial; m é a massa de água que cai na turbina em um segundo (é aqui que a vazão encontrada anteriormente é útil!); g - aceleração de queda livre igual a 9,8 m/s2; h é a altura da queda d'água (antes da saída da turbina). A potência que pode ser obtida idealmente de uma turbina oferecida para fabricação própria é de aproximadamente 10 kW. Trabalhando em uma microcentral hidrelétrica real, cuja variante é mostrada na figura, essa turbina é capaz de fornecer 800 W à carga (levando em consideração as perdas inevitáveis aqui). Com base nisso, o gerador também foi selecionado. Possui os seguintes parâmetros: 800 W, 24 V, 700 rpm. Se levarmos em conta que à noite e à noite, a eletricidade é usada principalmente para iluminação (não é consumida apenas por 3-4 horas), e durante o dia é usada para alimentar 1-2 geladeiras, ou seja , aparentemente faz sentido acumulá-lo em baterias , conectadas para carregamento e operação em rede com tensão de 24 V. Mas é necessário que as baterias estejam localizadas o mais próximo possível do quadro elétrico. Afinal, as perdas aqui crescem proporcionalmente ao comprimento da linha e à seção transversal do cabo elétrico. Felizmente, eles não passam da "norma" em nossa linha de 150 metros, que utiliza um cabo com seção total de condutores de alumínio de 25 mm2. Para que não se perca um só watt de energia da água de uma microhidroelétrica, eles recorrem ao fato de a turbina ser alimentada com pás fixadas em um ângulo que favorece o máximo aproveitamento da cinética do fluxo descendente. As lâminas que seguem uma após a outra não podem ser desaceleradas por água "cansada" e esgotada. E o atrito é mínimo. Afinal, a superfície interna de cada uma das pás (palhetas) e do tambor da turbina (uma espécie de “tigela”) é cuidadosamente polida. As perdas na transmissão por correia trapezoidal, que leva o número de rotações do gerador ao valor ideal, também são extremamente reduzidas. Todos os eixos estão em rolamentos de esferas. As correias não escorregam (sua tensão é ajustada de acordo com o local de fixação dos suportes). Agora - sobre outras especificidades do projeto proposto. Uma turbina de trezentos quilos (ver Fig. ) é feita de duas coroas de anel (chapa de aço), doze pás (aço inoxidável), um tambor de estanho, oito raios feitos de reforço de aço (26 mm de diâmetro) e um cubo bucha montada no eixo de trabalho com a ajuda de duas conexões aparafusadas M12. O eixo gira em dois rolamentos de esferas autocompensadores (e necessariamente vedados - para proteção contra água). Tudo isso está localizado em dois suportes que podem suportar cargas de até uma tonelada. Estes últimos são montados em quatro, cravadas no solo por 1,5 metros, estacas com diâmetro de 200-250 mm (de acácia). Um volante (diâmetro de 700 mm, peso de cerca de 80 kg) é colocado no eixo da turbina, que também é a polia motriz de uma transmissão por correia em V de dois estágios. Sua velocidade de rotação é de 80 rpm (marcha lenta) e 60 rpm (sob carga). Para obter as 700 rpm requeridas pelo gerador, foi introduzido um eixo intermediário com polias: acionada (D = 150 mm) e dianteira (D = 350 mm). A partir do último, o torque já é transmitido para o eixo do gerador DC. A polia aqui pode ser considerada em movimento (Z=130). E, portanto, é melhor levá-lo pronto para nossa microcentral hidrelétrica. Por exemplo, pegue um adequado em máquinas agrícolas desativadas. Como, no entanto, e todos os anteriores. Mas você também pode fazer o seu próprio. De acordo com a metodologia, repetidamente e com integridade suficiente publicada na revista e, portanto, bem conhecida por muitos de nossos faça-você-mesmo. O resto da construção em consideração, eu acho, fica claro a partir das próprias ilustrações. De referir ainda que este desenvolvimento de uma micro central hidroeléctrica (para 24 V e 800 W) foi implementado com sucesso no território da silvicultura de Koshava para fornecer electricidade às tendas da base florestal turística no vale de Shasa (600 metros acima do nível do mar). Claro, existem outros desenvolvimentos igualmente valiosos. Incluindo aqueles fabricados na Rússia. Mas aqui, o pensamento técnico foi direcionado desde os tempos antigos para o uso da energia da água corrente sem represas. Em particular, vários documentos que datam do século XVI indicam a construção de moinhos em assentamentos cossacos no Don, girados pela força da corrente do rio. A roda desses moinhos, imersa 1/4 nas corredeiras, era montada em um eixo entre duas canoas ou canoas. Pelo nome da base flutuante, tais estruturas já foram chamadas de "canoa". Além disso, o desenvolvimento do pensamento técnico nessa direção foi estimulado pela emergente e crescente influência da engenharia elétrica na economia nacional. Infelizmente, a Primeira Guerra Mundial e depois a Guerra Civil interromperam a pesquisa científica nessa área. E somente em 1926 (com o crescimento da indústria) a ideia de uma usina elétrica barata e rapidamente criada, usando a energia da corrente do rio para abastecer fazendas coletivas, fazendas estatais e artels camponeses, recebeu seu desenvolvimento prático no projeto do "engenheiro da usina hidrelétrica de canoa B. Kazhinskiy". No período de 1926 a 1930, foram construídas 4 dessas usinas (ver Fig. 11), além disso, de acordo com um projeto bastante acessível para repetição pelos bricolage de hoje.
Com um diâmetro de roda d'água de 6 metros com 24 pás-pás (seu comprimento e largura são respectivamente 4,5 e 1,0 m) nos rios russos (com vazão de 1 ... 1,5 m / s) o "coração" é tão pequeno usina hidrelétrica faz 10-12 rotações por minuto, desenvolvendo uma potência de até 6 kW no eixo. Este último (graças ao multiplicador da correia em V) já é transferido para o gerador elétrico.
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