Макет гэс своими руками для детей
Обновлено: 06.07.2024
Две из таких, приемлемых для постройки своими силами гидроэлектростанции: Микро ГЭС своими руками и Плавучая бесплотинная мини ГЭС . На очереди – конструкции, прообразом которых послужила свободнопоточная (образца 1964 года) гирляндная ГЭС В. Блинова.
Гидроэлектростанции, о которых пойдет речь, свободнопоточные, с довольно-таки оригинальной турбиной из так называемых роторов Савониуса, нанизанных на общий (может быть и гибким, составным) рабочий вал. Плотин и прочих крупномасштабных гидротехнических сооружений для своей установки они не требуют. Способны работать с полной отдачей даже на мелководье, что в сочетании с простотой, компактностью и надёжностью конструкции делают эти ГЭС весьма перспективными для тех фермеров и садоводов, чьи участки земли расположены вблизи небольших водотоков (речек, ручьёв и канавок).
В отличие от плотинных свободнопоточные гидроэнергетические установки, как известно, используют только кинетическую энергию текущей воды. Для определения мощности здесь существует формула:
– N – мощность на рабочем валу (Вт),
– р – плотность воды (1000 кт/м3),
– V – скорость течения реки (м/с),
– F – площадь сечения активной (погружаемой) части рабочего органа гидромашины (м2),
– n – КПД преобразования энергии.
И ещё одна тонкость. Скорость реки на разных её участках различна. А потому, прежде чем начать строительство миниГЭС, необходимо определить энергетический потенциал вашей реки по простой методике, изложенной в этой статье>>>. Напомним лишь, что дистанция, пройденная измерительным поплавком и поделённая на время его прохождения, будет соответствовать средней скорости потока на данном участке. Следует также отметить: параметр этот в зависимости от времени года будет меняться.
Поэтому расчёт конструкции следует производить, руководствуясь средней (за планируемый период эксплуатации миниГЭС) скоростью течения реки.
Рис.1. Роторы Савониуса для самодельных гирляндных миниГЭС:
а, б – лопасти; 1 – поперечный, 2 – торцевой.
Далее необходимо определить размер активном части гидромашины и её тип. Так как вся миниГЭС должна быть максимально простой и несложном в изготовлении, наиболее подходящим типом преобразователя является ротор Савониуса торцевой конструкции. При работе с полным погружением в воду величину F можно принять равной произведению диаметра ротора D на его длину L, а n=0,5. Частоту же вращения f с приемлемой для практики точностью определяют по формуле:
Ну а теперь, когда предварительная теоретическая часть позади, рассмотрим конкретные конструкции, У каждой из них свои достоинства.
Предлагаемая миниГЭС – погружная. То есть опорная рама её располагается поперёк водотока на дне и укрепляется тросами-растяжками или шестами (если рядом, например, имеются мостки, лодочный причал и т.п.). Делается это для того, чтобы избежать уноса конструкции самим водотоком.
Разумеется, что глубина реки в месте установки мини ГЭС должна быть меньше высоты опорной рамы. В противном случае весьма трудно (а то и невозможно) избежать попадания воды в электрический генератор. Ну а если место, где предполагается разместить мини ГЭС, имеет глубину более 1,5 м или там сильно меняющиеся в течение года полноводность и скорость течения (что, кстати, достаточно типично для водотоков со снеговым питанием), то данную конструкцию рекомендуется оснастить поплавками. Это позволит также легко перемещать её при установке на реке.
Опорная рама мини ГЭС представляет собой прямоугольный каркас из бруса, досок и небольших брёвен, скреплённых гвоздями и проволокой (тросами). Металлические части конструкции (гвозди, болты, хомуты, уголки и т.д.) должны быть по возможности из нержавеющей стали или других коррозионностойких сплавов.
Ну а поскольку эксплуатация подобной мини ГЭС зачастую возможна в условиях России только сезонная (из-за замерзания большинства рек), то по истечении срока работы вся вытащенная на берег конструкция подлежит тщательному осмотру. Своевременно меняют подгнившие деревянные элементы, заржавевшие, несмотря на принятые меры предосторожности, металлические детали.
Что касается лопастей, то их целесообразно сделать из кровельного железа. А лучше – из подходящих по размеру и разрезанных пополам (вдоль оси) цилиндрических нержавеющих ёмкостей (бочек), в которых обычно хранят и перевозят сельхоз удобрения, другие агрессивные материалы. В крайнем случае лопасти можно сделать и деревянными. Но вес их (особенно после длительного пребывания в воде) сильно возрастет. И об этом следует помнить при создании миниГЭС на поплавках.
Для снижения трения предусмотрены подшипники, располагающиеся на средних поперечинах. А так как обычные шариковые или роликовые подшипники для работы в воде непригодны, используются… самодельные деревянные. Конструкция каждого из них состоит из двух хомутов и дощечек-вкладышей с отверстием для прохода шиповой опоры. Причём средние вкладыши подшипника располагают так, чтобы волокна древесины здесь шли параллельно валу. Кроме того, принимают особые меры, чтобы дощечки-вкладыши были жёстко зафиксированы от боковых смещений. Делают это при помощи стягивающих болтов.
Рис.3. Подшипник скольжения в сборе:
1 – скоба обжимная (Ст3, полоса 50×8, 4 шт.), 2 – поперечина рамы средняя, 3 – вкладыш-обжимка (из твёрдых пород дерева, 2 шт.), 4 вкладыш сменный (из твёрдых пород дерева, 2 шт.), 5 – болт М10 с гайкой и шайбой Гровера (4 компл.), 6 – шпилька М8 с двумя гайками и шайбами (2 шт.).
В качестве электрогенератора в рассматриваемой микроГЭС используется любой из автомобильных. Выдают они 12-14 В постоянного тока и без труда стыкуются как с аккумуляторной батареей, так и электроприборами. Мощность у этих машин около 300 Вт.
Электрогенератор берётся опять-таки автомобильный. К стержню опоры его легко прикрепить хомутом. А сами провода, идущие от генератора, должны иметь надёжную гидроизоляцию. На иллюстрациях точные геометрические пропорции промежуточной трансмиссии условно не показаны, так как зависят от параметров конкретного, имеющегося у вас генератора. Ну а ремни для трансмиссии можно изготовить из старой автомобильной камеры, разрезав её на ленты шириной 20 мм с последующей скруткой в жгуты.
Надо сказать, что В.Блинову до 1964 года удалось создать несколько переносных и стационарных мини ГЭС своей конструкции, крупнейшей из которых была ГЭС, сооружённая у деревни Порожки (Тверская область). Пара гирлянд здесь приводила во вращение два стандартных автотракторных генератора общей мощностью 3,5 кВт.
Отец с сыном, построили своими руками мини гидроэлектростанцию на небольшой речке в лесу, и полностью обеспечивают свой дом электроэнергией.
Отец, автора, живёт в Архангельской области, в небольшом доме на окраине леса, рядом с домом протекает речушка. Чтобы обеспечить себя электричеством, умельцы сделали плотину и построили мини ГЭС.
Плотина сделана таким образом, чтобы полностью не перекрывать реку, вся рыба и прочая живность может беспрепятственно плыть по ответвлению русла реки.
В плотине проложена труба, с одной стороны сделана задвижка, чтобы можно было перекрыть поток воды для ремонта турбины. На выходе из трубы, установлена турбина, которая вращает вал.
Вал передаёт крутящий момент на шкив и генератор. Сам вал имеет несколько изгибов, сделанных из гранат от переднеприводного ВАЗа.
На фото показана самодельная ступица и крыльчатка турбины мини ГЭС. Подшипники здесь деревянные.
Направленный поток воды, попадает на крыльчатку и вращает турбину. Далее, турбина крутит вал, крутящий момент передаётся на шкив от комбайна.
От большого шкива идёт ременная передача на маленький шкив генератора.
Сам генератор, это переделанный асинхронный двигатель. Статор перемотан более толстой проволокой, а ротор переделан, установлены неодимовые магниты.
Генератор заряжает автомобильные аккумуляторы, подключённые к самодельному преобразователю. На выходе система выдаёт 220 вольт. Мощность мини ГЭС составляет 600 ватт в час.
0,6 кВт, что выдаёт электростанция, вполне достаточно для постоянно работающего холодильника, освещения в доме и на пасеке и прочих бытовых приборов.
Таким образом, отец и сын, построили собственную мини гидроэлектростанцию и обеспечили себя электричеством. Самоделка постоянно модернизируется и усовершенствуется, уже использовано несколько вариантов генераторов, в планах у умельцев, поставить более мощный генератор на 2 кВт.
Небольшой видео обзор мини ГЭС:
Секрет этого блюда в выразительном наборе специй. Тебе понадобится: 500 г мяса, 6 ст.л.
Ароматизация нижнего белья: 1. Ваша одежда и бельё будут благоухать Вашими любимыми ар.
Японский массаж лица
-Поиск по дневнику
-Интересы
-Друзья
Лопасти колеса сделали из разрезанной на 4 части 4-х дюймовой стальной трубы.
Боковые поверхности колеса – диски диаметром 12 дюймов. Мы сделали шаблон, с помощью которого разметили отверстия для ступиц (5 штук), а также позицию угла лопастей.
Мы стремились сделать нечто вроде турбины Banki — водяного колеса. В таком колесе, если посмотреть сбоку, вода бьет сверху, примерно в районе 10 часов, проходит через середину колеса и выходит внизу, на 5 часах, так что вода бьет по колесу дважды.
Мы пересмотрели массу фотографий и попытались сымитировать ширину и угол лопастей. На фото сверху – разметка для краев лопастей и отверстия для крепления колеса к генератору. В колесе 16 лопастей.
Шаблон был приклеен к одному из дисков – будущей боковой поверхности колеса, оба диска мы скрутили вместе. На фото выше – сверление маленьких отверстий для позиционирования лопастей.
Мы сделали зазор между дисками в 10 дюймов, используя шпильки со сплошной резьбой, и максимально аккуратно выровняли их перед установкой лопастей.
На этой фото – сварка колеса. Очень важно… лопасти сделаны из оцинкованной стальной трубы. Перед сваркой нам пришлось зачистить цинк с краев лопастей… при сварке гальванизированный металл выделяет токсичный газ, мы старались этого избежать.
На фото вверху – собранное колесо. На этой фото не показано (будет ниже), что на другой стороне колеса (противоположной генератору) в боковом диске есть отверстие в 4 дюйма диаметром – для удобства прикручивания к генератору, а также чтобы засунуть руку и вынуть палки и прочий мусор, который может занести внутрь вода.
Сопло имеет такую же ширину (10 дюймов), что и колесо, и около 1 дюйма высоты с того конца, где выходит вода. Площадь сопла чуть меньше, чем 4-х дюймовая труба, на которую сопло насажено. На фото наверху – мы гнем металлический лист для сопла.
На фото наверху это начинает принимать форму. Мы насадили колесо на ось, и в принципе приделали все, кроме генератора. Вся конструкция подвижная. Мы можем двигать сопло вперед, назад, вверх, вниз. Колесо и генератор могут двигаться вперед и назад.
На фото наверху – статор после заливки. Диаметр 14 дюймов, толщина полдюйма. Красиво, правда?
Я сделал шаблон из фанеры – для разметки под магниты. На фото вверху – шаблон и один из тормозных дисков (будущий ротор)
На фото наверху – магниты расставлены на места, шаблон на роторе. Магниты имеют размеры 1 х 2 дюйма и полдюйма ширины, 12 на каждом роторе.
Мы использовали полиэстеровую смолу для заливки как статора, так и магнитных роторов. Наверху смола застыла, магнитные роторы готовы.
Машина почти закончена, генератор собран.
Фото с другой стороны. Под алюминиевой крышкой – два мостовых выпрямителя из 3-х фазного переменного тока в постоянный. Шкала амперметра — до 6А. В этом состоянии, когда воздушный зазор между магнитными роторами уменьшен до предела, машина генерит 12,5 вольт при 38 об/мин.
В заднем магнитном роторе есть 3 настроечных винта для регулирования воздушного зазора, для того, чтобы в случае необходимости генератор мог вращаться быстрее, в надежде найти оптимум. Мы возимся с этой машинкой уже 3 дня. Куча удовольствия, даже если она не заработает!
Около 2-х часов мы счищали отовсюду ржавчину, грунтовали и красили. Может, это и необязательно, но так красивее.
Вот здесь все покрашено! Мы хотели соорудить экран от брызг для генератора, который вращался бы вместе с колесом, но так и не нашли подходящего материала. Мы решили сделать это потом, если машинка заработает – будет стимул.
Еще фото собранной машины. Сопло еще не установлено, оно сзади в кузове.
Фото наверху — вот здесь мы хотим ее поставить. 4-х дюймовая труба выходит снизу плотины, перепад около 3-х футов. Мы забираем только малую часть водяного потока.
Эта наша старая мини-ГЭС, проработавшая 2 г., включая зимы. Ее хватало на 1 Ампер (12 Ватт) или около того. Это беличье колесо, с ременной передачей на движок от компьютерного стримера фирмы Ametek. Натяжение ремня критично для успешной работы, его надо часто настраивать.
В настоящее время все чаще возникает необходимость использования энергии малых рек, энергии ветра для получения дешевой, доступной электроэнергии.
Данная тема может быть интересна по следующим причинам:
• возможность проектирования реальной мини-электростанций, упрощенной конструкции и достаточно высоким КПД для получения электрической энергии, используя энергию малых рек, энергию ветра;
• возможность создания действующей модели мини-электростанций для демонстрации на уроках физики при изучении принципов работы электростанций.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| izgotovlenie_deystvuyushchikh_modeley_elektrostantsiy.pptx | 2.06 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Нижнесуньская средняя общеобразовательная школа Мамадышского муниципального района РТ Изготовление действующих моделей электростанций Автор проекта: Ученик 8 класса Атуков Игорь Руководитель: С.Х. Ахатова 2013-14 уч. год.
Цель проекта : Установить целесообразность построения ветровых двигателей в Мамадышском районе Рассмотреть различные источники электрической энергии, историю развития ветродвигателей; Изучить устройство ВЭС, ГЭС, их виды и принцип работы; Изготовить модель ВЭС и ГЭС исследовать зависимость вырабатываемой ЭДС от конструкции модели; Выявить преимущества и недостатки в работе электростанций; Произвести расчет мощности ветроустановки и расчет денежного эквивалента сэкономленных средств. Задачи:
Принцип работы ТЭС На тепловых ЭС преобразуется дорогостоящая энергия топлива в электрическую . Недостатки в работе ТЭС: На тепловых электростанциях выбрасывается в атмосферу продукты горения: сажа, пепел, измельченное топливо.
На гидроЭС преобразуется механическая энергия поднятой воды в электрическую . Принцип работы ГЭС Недостатки в работе ГЭС: Уменьшается скорость течения воды; Образуется водохранилище значительных размеров; Происходит испарение большого количества воды; Повышается уровень грунтовых вод в прилегающем районе.
Принцип работы АЭС На атомныхЭС -энергия деления ядер превращается в электрическую. Недостатки в работе АЭС: Проблема хранения отходов, сохраняющих радиоактивность; Создание дорогостоящих хранилищ на Земле и на дне океана.
Достоинства Недостатки Доступность Скорость ветра может изменяться непредсказуемо, дороговизна при использовании генераторов Возобновляемость На единицу площади колеса приходится малая плотность энергии Отсутствие необходимости в транспортировке Необходимость аккумулирования произведенной энергии Не влияет на экологический баланс (нет выброса СО 2 , парникового эффекта, потребления кислорода, снижена нагрузка на водные ресурсы) Негативное влияние на телевизионную связь ; испускание инфразвука; Негативное влияние на среду обитания животных (шум, может превышать 100 дБ, травмирование). Энергия ветра
История развития ветродвигателей Корабельный парус (Древняя Греция) Ветряные мельницы (Персия) Мельницы с электроприводом (1890 г., Дания) Ветродвигатель В России ≈2500000 ветродвигателей
Горизонтальная ось вращения Вертикальная ось вращения Классификация ветродвигателей Количество лопастей
Мультиметр , установленный с измерением напряжения Модель ветроустановки , подключенная к микроэлектродвигателю постоянного тока
Практическая часть ЦЕЛЬ: Исследовать зависимость вырабатываемой ЭДС от Количества лопастей Направления ветра Мощности воздушного потока ГИПОТЕЗА: Увеличение мощности воздушного потока и угла между осью вращения и направлением ветра приведет к увеличению ЭДС; увеличение числа лопастей – к уменьшению ЭДС .
Результаты эксперимента: : Мощность воздушного потока Число лопастей ЭДС Малая мощность 2 лопасти 0, 9-1,2 Большая мощность 2 лопасти 1,5-2.8 При равном количестве лопастей с увеличением мощности воздушного потока ЭДС увеличивается.
Результаты эксперимента: : При уменьшении угла между осью вращения и направлением потока ветра ЭДС уменьшается. Изменение угла ЭДС 0 < α
МАМАДЫШСКИЙ РАЙОН 55 0 ш. 51 0 д. Ветер всех направлений с преобладанием южно-западного
Теоретические расчёты: Р - мощность ветрового потока, проходящего через площадь ометания ветроколеса
При тарифе 2,02 руб /кВтч экономия денежных средств составит от 6000 до 9000 рублей в год! Сколько стоит ветер? В зависимости от количества ветровых дней в году: 181 день 275 дней
ВЫВОДЫ: Географическое расположение города позволяет использовать энергию ветра как для зарядки аккумулятора, так и для механизации водоснабжения потребителей, орошения огородов, полей. Очевидна экономическая выгода использования ветродвигателя для фермерских хозяйств и жителей частного сектора. Теоретические предположения о взаимосвязи ЭДС, вырабатываемой ветроустановкой и её техническими характеристиками подтверждены экспериментально. Наиболее выгодно использовать ветродвигатели со следующими характеристиками: малолопастные, на подвижной опоре. Создание ветроэнергетической установки на основе изученной модели.
Читайте также: