Гидрогенератор своими руками или самодельная гидроэлектростанция

Гидроэлектростанция своими руками: как соорудить автономную мини-ГЭС

Сила водного потока – это возобновляемый природный ресурс, позволяющий получать практически бесплатное электричество. Подаренная природой энергия предоставит возможность сэкономить на коммунальных услугах и решить проблему с подзарядкой техники.

Если рядом с вашим домом протекает ручей или река, ими стоит воспользоваться. Они смогут обеспечить электроэнергией участок и дом. А уж если построена гидроэлектростанция своими руками, экономический эффект возрастает в разы.

В представленной статье детально описаны технологии изготовления частных гидротехнических сооружений. Мы рассказали о том, что потребуется для устройства системы и подключения ее к потребителям. У нас вы узнаете о всех вариантах миниатюрных поставщиков энергии, собранных из подручных материалов.

Гидроэлектростанции непромышленного назначения

Гидроэлектростанции – это сооружения, способные преобразовать энергию движения воды в электричество. Альтернативные “зеленые” поставщики электроэнергии пока активно эксплуатируются только на Западе. На территории нашей страны эта перспективная отрасль лишь делает первые робкие шаги.

Небольшими частными гидроэлектростанциями могут быть плотины на больших реках, вырабатывающие от десятка до нескольких сотен мегаватт или мини-ГЭС с максимальной мощностью в 100 кВт, которых вполне достаточно для нужд частного дома. Вот о последних и узнаем подробней.

Гирляндная станция с гидровинтами

Конструкция состоит из цепи роторов, закрепленных на гибком стальном тросе, перетянутом поперек реки. Сам трос исполняет роль вращательного вала, один конец которого фиксируется на опорном подшипнике, а второй – активирует вал генератора.

Каждый гидроротор «гирлянды» способен вырабатывать около 2 кВт энергии, правда, скорость водного потока для этого должна быть не менее 2,5 метров в секунду, а глубина водоема не превышать 1,5 м.

Гирляндные станции с успехом использовались еще в середине прошлого века, но роль винтов тогда играли самодельные пропеллеры и даже консервные банки. Сегодня же производители предлагают несколько видов роторов для различных условий эксплуатации.

Они комплектуются лопастями разного размера, изготовленными из листового металла, и позволяют получить максимальный КПД от работы станции.

Но хотя в изготовлении этот гидрогенератор достаточно прост, его эксплуатация предполагает ряд специальных условий, не всегда осуществимых в реальной жизни. Такие сооружения перегораживают русло реки, и вряд ли соседи по берегу, не говоря уже о представителях экологических служб, разрешат использовать энергию потока для ваших целей.

Кроме того, в зимний период установку использовать можно только на незамерзающих водоемах, а в условиях сурового климата – консервировать или демонтировать. Поэтому гирляндные станции возводятся временно и преимущественно в безлюдной местности (например, около летних пастбищ).

Современный аналог гирляндной установки – погружные или наплывные рамные станции с поперечными роторами. В отличие от своей гирляндной предшественницы, эти конструкции не перегораживают всю реку, а задействуют только часть русла, причем установить их можно на понтоне/плоте или вовсе опустить на дно водоема.

Вертикальный ротор Дарье

Ротор Дарье – устройство турбины, которое получило название в честь своего изобретателя в 1931 г. Система состоит из нескольких аэродинамических лопастей, зафиксированных на радиальных балках, и работает за счет перепада давления по принципу «подъемного крыла», который широко задействован в кораблестроительстве и авиации.

Хотя такие установки больше используются для создания ветрогенераторов, они могут работать и с водой. Но в этом случае нужны точные расчеты, чтобы подобрать толщину и ширину лопастей в соответствии с силой водного потока.

Для создания локальных гидростанций вертикальные роторы используется редко. Несмотря на неплохие показатели КПД и кажущуюся простоту конструкции, оборудование достаточно сложное в эксплуатации.

Перед началом работы систему нужно «раскрутить», зато и остановить запущенную станцию сможет только замерзание водоема. Поэтому используется ротор Дарье преимущественно на промышленных предприятиях.

Интересное решение в сфере проектирования малых ГЭС с вертикально работающей турбиной предложил австрийский изобретатель Франц Цотлётерер:

Веским плюсом водоворотных станций вполне обоснованно считается сохранение рыбных ресурсов. Работа вертикальной турбины не наносит вреда живым организмам реки. К тому же на стенках сооружений не задерживается тина из-за специфического движения потока воды.

Подводный винтовой пропеллер

По сути, это самый простой воздушный ветряк, только устанавливается он под водой. Размеры лопастей, чтобы обеспечить максимальную скорость вращения и минимум сопротивления, рассчитываются в зависимости от силы движения потока. Например, если скорость течения не превышает 2 м/сек, то ширина лопасти должна быть в пределах 2-3 см.

Такой ветряк устанавливается «навстречу» потоку, но его лопасти работают не за счет давления водного напора, а благодаря возникновению подъемной силы (по принципу самолетного крыла или винта корабля).

Водяное колесо с лопастями

Водяное колесо – один из простейших вариантов гидравлического двигателя, известный еще со времен Римской Империи. Эффективность его работы во многом зависит от типа источника, на котором его установили.

В зависимости от глубины и русла водотока можно установить различные типы колес:

  • Подливные (или нижнебойные) – подойдут для мелководных рек с быстрым течением.
  • Среднебойные – располагаются в руслах с природными каскадами так, чтобы поток попадал приблизительно на середину вращающегося барабана.
  • Наливные (или верхнебойные) – устанавливаются под плотиной, трубой или в нижней части естественного порога, чтобы ниспадающая вода продолжила путь через вершину колеса.

Но принцип работы у всех вариантов один и тот же: вода попадает на лопасти и приводит в действие колесо, которое заставляет вращаться генератор для миниэлектростанции.

Производители гидрооборудования предлагают готовые турбины, лопасти которых специально адаптированы под определенную скорость водного потока. Но домашние умельцы изготавливают барабанные конструкции по старинке – из подручных материалов.

Ознакомиться с шагами сооружения простейшего варианта мини ГЭС поможет следующая фото-подборка:

Возможно, отсутствие оптимизации отразится на показателях КПД, зато себестоимость самодельного оборудования обойдется в разы дешевле покупного аналога. Поэтому водяное колесо наиболее популярный вариант для организации собственной мини-ГЭС.

Условия для установки гидроэлектростанции

Несмотря на заманчивую дешевизну энергии, вырабатываемую гидрогенератором, важно учесть особенности водного источника, ресурсы которого вы планируете задействовать для собственных нужд.

Ведь далеко не каждый водоток подойдет для эксплуатации мини-ГЭС, тем более круглогодичной, поэтому не помешает иметь в резерве возможность подключения к централизованной магистрали.

Несколько «за» и «против»

Основные плюсы индивидуальной гидроэлектростанции очевидны: недорогое оборудование, которое вырабатывает дешевое электричество, да еще и природе не вредит (в отличие от плотин, перекрывающих ток реки). Хотя абсолютно безопасной систему назвать нельзя – все-таки вращающиеся элементы турбин могут нанести травмы жителям подводного мира и даже людям.

  1. В отличие от других «бесплатных» энергоисточников (солнечных батарей, ветрогенераторов), гидросистемы могут работать вне зависимости от времени суток и погоды. Единственное, что может им помешать – замерзание водоема.
  2. Для установки гидрогенератора необязательно наличие большой реки – те же водяные колеса с успехом можно использовать даже в мелких (но быстрых!) ручьях.
  3. Установки не выделяют вредных веществ, не загрязняют воду и работают практически бесшумно.
  4. Для монтажа мини-ГЭС мощностью до 100 кВт не нужно оформлять разрешительную документацию (хотя все зависит от местных властей и типа установки).
  5. Избыток электричества можно продавать в соседние дома.

Что касается недостатков – серьезной помехой для продуктивной эксплуатации оборудования может стать недостаточная сила течения. В этом случае придется возводить вспомогательные сооружения, что сопряжено с дополнительными затратами.

Если потенциальной энергии расположенной рядом реки при приблизительном расчете не хватит на выработку электричества в объеме, достаточном для практического применения, стоит обратить внимание на способы сооружения ветрогенераторов. Ветряк послужит эффективным дополнением.

Измерение силы водного потока

Первое, что нужно сделать, чтобы задуматься о виде и способе монтажа станции, – измерить скорость водного потока на облюбованном источнике.

Самый простой способ – опустить на стремнину любой легкий предмет (например, теннисный мячик, кусок пенопласта или рыбацкий поплавок) и засечь секундомером время, за которое он проплывет расстояние до какого-нибудь ориентира. Стандартная дистанция для «заплыва» – 10 метров.

Теперь нужно пройденное расстояние в метрах разделить на количество секунд – это и будет скорость течения. Но если полученное значение будет меньше 1 м/сек, потребуется возвести искусственные сооружения, чтобы ускорить поток перепадами высот.

Это реально осуществить с помощью разборной плотины или неширокой сливной трубы. Но без хорошего течения от идеи с гидростанцией придется отказаться.

Изготовление ГЭС на основе водяного колеса

Разумеется, собрать «на коленке» и возвести махину, предназначенную для обслуживания предприятия или населенного пункта даже из десятка домов – идея из области фантастики. Но соорудить своими руками мини-ГЭС для экономии электричества – вполне реально. Причем задействовать можно как готовые комплектующие, так и подручные материалы.

Поэтому рассмотрим пошагово изготовление наиболее простого сооружения – водяного колеса.

Необходимые материалы и инструменты

Чтобы сделать своими руками мини-ГЭС, нужно подготовить сварочный аппарат, болгарку, дрель и набор вспомогательных инструментов – молоток, отвертку, линейку.

Из материалов понадобятся:

  • Уголки и листовой металл толщиной не менее 5 мм.
  • Трубы из ПВХ или оцинкованной стали для изготовления лопастей.
  • Генератор (можно использовать готовый покупной или сделать самому, как в данном примере).
  • Тормозные диски.
  • Вал и подшипники.
  • Фанера.
  • Полистироловая смола для заливки ротора и статора.
  • Медный провод на 15 мм для самодельного генератора.
  • Неодимовые магниты.

Учтите, что конструкция колеса будет постоянно контактировать с водой, поэтому металлические и деревянные элементы необходимо выбирать с защитой от влаги (или позаботится об их пропитке и покраске самостоятельно). В идеале, фанеру можно заменить пластиком, но деревянные детали проще достать и придать им нужную форму.

Сборка колеса и изготовление сопла

Основой для самого колеса могут стать два стальных диска одинакового диаметра (если есть возможность достать стальной барабан от кабеля – отлично, это намного ускорит процесс сборки).

Но если металла в подручных материалах не нашлось, можно вырезать круги и из водостойкой фанеры, хотя прочность и срок службы даже обработанного дерева не сравнится со сталью. Затем на одном из дисков нужно прорезать круглое отверстие под установку генератора.

После этого изготавливаются лопасти, а их понадобится не меньше 16 шт. Для этого оцинкованные трубы разрезаются вдоль на две или четыре части (зависит от диаметра). Затем места резки и саму поверхность лопастей нужно отшлифовать, чтобы уменьшить потери энергии при трении.

Расстояние между двумя боковыми дисками должно быть максимально приближено к длине лопастей. Чтобы наметить место для расположения будущих ступиц, рекомендуется сделать шаблон из фанеры, на котором будет обозначено место для каждой детали и отверстия для фиксации колеса к генератору. Готовую разметку можно прикрепить на внешней стороне одного из дисков.

Затем круги устанавливаются параллельно друг к другу с помощью стержней со сплошной резьбой, а лопасти привариваются или фиксируются болтами в нужных позициях. Барабан будет вращаться на подшипниках, а в качестве опоры используется рама из уголков или труб небольшого диаметра.

Сопло предназначено для водных источников каскадного типа – такая установка позволит использовать энергию потока по максимуму. Изготавливается этот вспомогательный элемент путем выгибания листового металла с последующей сваркой швов, а после насаживается на трубу.

Однако если в вашей местности протекает равнинная река без порогов и других высотных препятствий, в этой детали нет необходимости.

Теперь колесо нужно насадить на ось и установить на подпорку из сваренных или скрепленных болтами уголков. Осталось сделать генератор (или установить готовый) и можно отправляться к реке.

Читайте также:  Вихревой теплогенератор своими руками (чертежи и схемы)

Генератор своими руками

Для изготовления самодельного генератора нужно сделать обмотку и заливку статора, для чего понадобятся катушки со 125-ю витками медной проволоки на каждой. После их соединения вся конструкция заливается полиэстеровой смолой.

Теперь нужно подготовить фанерный шаблон, совпадающий по размерам с тормозным диском.

На деревянном кольце выполняется разметка и делаются прорези для установки магнитов (в данном случае использовались неодимовые магниты толщиной 1,3 см, шириной 2,5 см и длиной 5 см). Затем полученный ротор также заливается смолой, а после просушки – присоединяется к барабану колеса.

Последним монтируется алюминиевый кожух с амперметром, закрывающий выпрямители. Задача этих элементов – преобразовывать трехфазный ток в постоянный.

Чтобы в колесо не попадали листья, песок и другой мусор, принесенный с потоком, желательно поставить перед устройством защитную сетку.

Также можно поэкспериментировать с зазорами между магнитами и катушками с увеличенным количеством витков для увеличения КПД гидростанции.

О всех видах альтернативных источников энергии вы узнаете, ознакомившись со статьей, посвященной внедрению в быт “зеленых технологий”.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:

Видео #2. Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:

Видео #3. Станция на основе велосипедного колеса – интересный вариант решения проблемы с энергообеспечением на отдыхе вдали от цивилизации:

Как видите, построить водяную миниэлектростанцию своими руками не так уж и сложно. Но так как большинство расчетов и параметров для ее комплектующих определяется «на глазок», следует быть готовым к возможным поломкам и сопутствующим затратам.

Если вы чувствуете нехватку знаний и опыта в данной сфере, стоит довериться специалистам, которые выполнят все необходимые расчеты, посоветуют оптимальное для вашего случая оборудование и качественно произведут его установку.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Делитесь интересными сведениями и полезными рекомендациями, оставляйте тематические фото. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.

Мини ГЭС из старой стиральной машины



Для изготовления генератора автор использовал стиральную машину из современных моделей. Если у вас машинка времен СССР, то она, скорее всего, не подойдет, так как в них другой тип двигателя. В современных машинах используются моторы со статором из постоянных магнитов, ну или наоборот. Благодаря такой конструкции мы имеем и одновременно двигатель, и одновременно генератор, которому не требуется начальное напряжение для запуска. Так как двигатель работает от напряжения в 220В, то в качестве генератора такой мотор тоже будет выдавать 220В и более, если его раскрутить до нужных оборотов.

Как вариант, такой генератор без проблем можно использовать при изготовлении ветряков.

Материалы и инструменты, которые использовал автор для самоделки:

Список материалов:
– стиральная машинка автомат (двигатель с магнитами);
– болты, гайки, шайбы и прочие мелочи;
– хороший клей (силиконовый);
– материалы для изготовления турбины;
– кусок резины (от старой автомобильной камеры);
– фанера;
– оргстекло;
– контроллер зарядки, аккумуляторы и прочее.

Список инструментов:
– болгарка;
– гаечные ключи и отвертки;
– ножницы;
– дрель с битой (нужно просверлить отверстие большого диаметра);
– электролобзик ;
– шуруповерт .

Процесс изготовления ГЭС:

Шаг первый. Как все работает?
Внутри корпуса стиральной машины находится вал двигателя, на который установлена турбина (крыльчатка). В корпусе просверлено входное отверстие для воды, а также выходное окно. При подаче воды через входное отверстие турбина начинает вращаться, и двигатель-генератор производит 220В напряжения, хотя эта величина зависит от скорости и нагрузки. Дальше ток идет на контроллер, который уже и распределяет энергию по нужным местам.

Важно!
Эта конструкция, по словам автора, может выдавать достаточно энергии, чтобы нагреть воды, включить чайник и другие довольно энергозатратные приборы. Но не нагружайте генератор слишком сильно, так как он начинает греться. У автора перегрев генератора привел к тому, что оплавилась пластмасса, и генератор просто выпал из корпуса. В связи с этим придумайте для генератора защиту от перегрева, а еще лучше – сделайте систему охлаждения.


Шаг второй. Разбираем стиральную машину
Переходим к подготовке составляющих. Берем отвертку и разбираем стиральную машину. Разбираются они все по-разному, все зависит от конкретно взятой модели. Вам нужно полностью разобрать и снять верхнюю часть, остаться должна лишь емкость со всей начинкой.















Открутите от емкости абсолютно все, тут подключено много шлангов, установлен насос, барабан и так далее. В итоге у вас должен остаться внутренняя часть корпуса с двигателем. На время работ автор также снимает и двигатель. Как видно, статор тут представляет собой набор катушек, а на роторе установлены постоянные магниты. Если магнитов в двигателе нет, то для запуска такого генератора будет нужно подать на обмотку стартовое напряжение.

Шаг третий. Изготавливаем защитную прокладку
Автор решил установить на вал защитную прокладку. Зачем именно она нужна, не понятно. Вероятно для того, чтобы давление воды не воздействовало на сальник и не приводило к его быстрому износу. Прокладку делаем из старой автомобильной камеры. Вырезаем круг в соответствии с размерами крыльчатки и надеваем на вал.



Шаг четвертый. Устанавливаем крыльчатку
О том, как сделана крыльчатка, автор умолчал. В принципе, ничего сложного в конструкции нет. Вам понадобится диск подходящих размеров, на который нужно установить лопасти. Крепятся лопасти с помощью болтов с гайками. Прикручиваем крыльчатку к валу двигателя с помощью гайки.



Шаг пятый. Входные и выходные отверстия
Входное отверстие автор сверлит дрелью, используя биту. Его диаметр должен быть таким, чтобы сюда можно было вставить трубу, которая будет подавать внутрь воду.



Что касается исходящего отверстия, то оно делается довольно больших размеров, его можно вырезать болгаркой. Отверстие должно быть большим, чтобы внутрь емкости не набиралось много воды. На это окно автор устанавливает защитный щиток, чтобы вытекающая вода не брызгала в разные стороны. Щиток можно сделать из плотной пленки или другого подходящего материала. Автор прикручивает его при помощи винтов.

Шаг шестой. Закрываем емкость
Чтобы с ГЭС не летели брызги куда попало, автор закрывает емкость и оставляет только небольшое окошко, чтобы можно было наблюдать, что происходит внутри. Вырезаем из фанеры круг такого диаметра, чтобы он зашел внутрь емкости. Фанеру нужно несколько раз покрасить, а лучше использовать другой водостойкий материал. В центре вырезаем отверстие для установки окошка.






Шаг седьмой. Защитное крыло со стороны генератора
Чтобы на генератор не летели брызги, и не капал дождь, для него нужно сделать защитный щиток. Вырезаем нужный кусок от оставшихся частей стиральной машины и прикручиваем к корпусу с помощью саморезов, болтами с гайками и так далее.


Шаг восемь. Устанавливаем генератор на свое место
Пришло время установить генератор на свое место. Сперва прикрутите статор и закрепите все необходимые провода. Далее крепим ротор. Крайне желательно изготовить и установить дополнительную крыльчатку для более эффективного охлаждения генератора.




Шаг десять. Электроника…
Заводим кабель от генератора в дом и подключаем контроллер. При желании вы можете заряжать аккумуляторы и уже потом с них раздавать напряжение на свои бытовые приборы. Это хороший вариант, так как ток в таком случае не будет иметь скачков, в отличие от только что сгенерированного. Если у вас все получилось, поздравляю, удачи!

Самодельная мини-ГЭС и ее промышленные аналоги

В статье приведено описание и опыт применения различных самодельных и промышленных мини-ГЭС.

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.

При изготовлении самодельного гидрогенератора нужно больше потрудиться и выбрать более качественные материалы, чтобы обеспечить его долговечность. Зато такой генератор (при равной мощности с ветряком и солнечной батареей) выдаст, за равный промежуток времени, гораздо больше энергии.

Что и как делать?

Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств: водяное колесо, гирляндная ГЭС, ротор Дарье и пропеллер.

Типы мини-ГЭС

Водяное колесо, это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Гирляндная ГЭС представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

Ротор Дарье, это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.

Пропеллер – это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Достоинства и недостатки различных систем для создания самодельной ГЭС

Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих ( длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина. Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер. Большинство самоделок используют именно эти варианты.

С чего начать?

Если вы решились построить свою мини-ГЭС, то первое, что нужно сделать – это измерить скорость течения реки. Осуществить это довольно просто: вооружитесь секундомером, отмерьте шагами 10 метров вверх по течению, бросьте в воду щепку и замерьте время прохождения этих 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость потока. Опыт показал, что если скорость меньше 1 м/с, то эффективной ГЭС не получится.

Для примера, можно привести соотношение, полученное экспериментальным путем, между скоростью потока м/с и мощностью снимаемой с вала винта кВт (диаметр винта 1 метр). Итак: 0.5 м/с – 0.03 кВт, 0.7 м/с – 0.07 кВт, 1 – 0.14, 1.5 – 0.31, 2 – 0.55, 2.5 – 0.86, 3 -1.24, 4 – 2.2 и т.д. Мощность пропорциональна кубу скорости потока. Если скорость потока в вашем водоеме недостаточная, попробуйте организовать достаточный перепад высот для потока жидкости.

Читайте также:  Работа асинхронного двигателя в режиме генератора

Это можно сделать, установив сливную трубу из пруда или заключив ручеек в трубу и организовав плавное изменение диаметра трубы. Чем меньше будет диаметр в конце трубы, тем больше будет скорость потока. Если рядом с вами протекает только небольшой ручей, то можно сделать маленькую разборную плотину, а за плотиной поставить вашу ГЭС.

Примеры изготовления

Можно привести несколько примеров самодельных мини-ГЭС. Начнем с простейшего, который не отнимет у вас много времени, но поможет создать представление, как это работает.

Возьмем обычный велосипед с велогенератором (динамо машиной) и велофарой. Из кровельного железа или из листового алюминия вырежем несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для крепления их края загибают плоскогубцами вокруг спиц. Так как металл лопастей тонкий, это не сложно сделать.

Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки.

Такая микро ГЭС, зто большое подспорье велотуристам, если они остановились на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны. С глубиной погружения колеса можно поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

Другой пример гидрогенератора – это микро-ГЭС для электроснабжения небольшого фермерского хозяйства, мощностью 3-5 кВт. Мощность потока, вращающего колесо, составляет примерно 100 литров в секунду. Для изготовления использовались только подручные материалы, из тех. Что можно найти на свалке.

Ротор-колесо был сделан из металлического барабана от кабеля. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан разрезали болгаркой и переварили. Расстояние между щечками составило 300 мм. Под углом 45 градусов к радиусу вварили 18 лопастей. Материал лопастей – это остатки от разрезанного барабана. Барабан вращается на подшипниках, в качестве опоры для конструкции применена рама из труб или уголков.

На колесе смонтирован цепной редуктор, с коэффициентом передачи равным четырем. Далее вращение передается через карданный вал от «Жигулей» ВАЗ 2101. Кардан позволяет уменьшить вибрацию и снизить требования к соосности привода и генератора. Генератор и прочая электрика и механика, связанная с ним, закрыты водонепроницаемым кожухом (контейнером). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.

Внутри кожуха установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора примерно 3000 оборотов в минуту. Общий коэффициент редуцирования двух редукторов (цепного и шестеренчатого) 160. Таким образом, водяное колесо вращается со скоростью около 18-20 оборотов в минуту.

В качестве генератора был использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от старой списанной кормодробилки 1953 года выпуска. От генератора до фермы протянут кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закреплен на самодельных столбах.

Материалы и изготовление обошлись в 10000 рублей. Большая часть денег это зарплата рабочих и сварщика. Сумма может быть и меньше, ведь в России так много свалок, куда выбрасывают вполне работоспособное оборудование и собственные голова и руки помогут вам экономить деньги.

Что предлагает промышленность

В настоящий момент мало отечественных предприятий предлагают мини ГЭС по приемлемым ценам. Наприрмер, аналогичная миниГЭС (3-5кВт) обошлась бы в 300-400 тысяч рублей. Более подробно с конкретикой вопроса можно ознакомиться по ссылкам:

http://www.intersolar.ru/catalog/hydro/renewable/ – каталог материалов,

http://energyservice.sitecity.ru/stext_1101130058.phtml – гидророгенераторы и гидроэнергетика от ОсОО “Гидропоника”,

http://www.inversiya.com/alternativ/001.htm – мини-гидроэлектростанции от “НПО Инверсия”,

http://www.inset.ru/r_offers/MHPP-10Pr.htm – микроГЭС10Пр от “МНТО ИНСЭТ”,

http://www.avante.com.ua/rus/price/catalog/tmc_el01937.htm – микрогидроэлектростанция ПР-5-Г-20 от фирмы “Аванте”,

http://iis97.narod.ru/pr12.htm – интересные рукавные всесезонные гидроэлектростанции Луч-1 и Луч-2,

http://promcomplex.ru/rukavnaya_perenosnaya_gi – рукавная переносная гидроэлектростанция РПГЭС-1,5,

http://www.powerpal.com/ – гидрогенераторы в Канаде,

http://www.rusphysics.ru/articles/221/ – необычные бесплотинные ГЭС нового поколения,

http://www.ntpo.com/techno/techno2_2/10.shtml – ещё о бесплотинных ГЭС,

http://the-mostly.narod.ru/misc/garland_hydro_electrical_plant.html – гирляндная гэс,

http://www.sgp.uz/userfiles/MikroGES%20rus-new.pdf – пособие по применению,

http://www.lpelectric.ro/ro/products/hydro/turbine_ro.html – микро гидротурбина,

http://www.made-in-china.com/products-search/hot-china-products/Hydro_Turbine.html – гидрогенераторы, произведенные в Китае.

http://alt-energy.org.ua/2009/08/19/barzhi-generatory-gidrokineticheskoj-energii/ – баржи, генераторы гидрокинетической энергии.

Выводы

Чем дольше живешь, тем больше понимаешь, что кризис гнездится в головах наших руководителей. Россия самодостаточная страна, т.к. в ней есть все – ресурсы, талантливые люди и миллион направлений для желающих что-то изменить к лучшему. Нам есть, к чему стремится – самый длинный путь начинается с первого шага. Сделайте его и опишите свои достижения. Поделитесь своим опытом.

Мини-гидроэлектростанция для частного дома своими руками

Дата публикации: 27 марта 2019

  • Преимущества и недостатки ГЭС
  • Скорость течения и способы его усиления
  • Мини-гидроэлектростанция своими руками

Гидроэлектростанции используют силу воды для получения электрической энергии. Самостоятельно изготовленные станции решают проблему удаленности от централизованных электросетей или помогают сэкономить на электричестве.

Преимущества и недостатки ГЭС

Гидроэлектростанции обладают следующими преимуществами перед другими видами альтернативных источников энергии:

  • Не зависят от погоды и времени суток (в отличие от солнечных электростанций). Это позволяет вырабатывать большее количество энергии с предсказуемой скоростью.
  • Мощность источника (реки или ручья) можно регулировать. Для этого достаточно заузить русло плотиной либо обеспечить перепад высот воды.
  • Гидроустановки не издают никакого шума (в отличие от ветряков).
  • Для многих типов станций небольшой мощности не требуется никаких разрешений на установку.

К минусам самодельных ГЭС относится невозможность работать в мороз. Кроме того, водная среда является агрессивной, поэтому детали станции должны быть водостойкими и прочными.

Скорость течения и способы его усиления

При проектировании мини-ГЭС для использования в качестве альтернативного источника энергии для собственного дома решающими должны быть следующие факторы:

  • Близость реки к дому. Устанавливать самодельную станцию в удалении от дома не стоит. Чем дальше установка, тем ниже ее эффективность, потому что часть энергии будет потеряна при передаче. Кроме того, так сложнее уберечь вашу ГЭС от кражи или порчи.
  • Достаточная скорость течения или возможность его увеличения. Мощность станции увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении скорости воды.

Узнать скорость несложно. Бросьте кусочек пенопласта или теннисный шарик в воду и засеките время, за которое он проплывет определенную дистанцию. Затем разделите метры на секунды и вы узнаете скорость. Минимально достаточная скорость воды для самодельной ГЭС — 1 м/с.

Если скорость течения вашей реки или ручья ниже этого значения, то ее усилит маленькая плотина либо сужающаяся труба. Но эти варианты могут вызвать дополнительные трудности. Строительство плотины требует разрешения от властей, а также согласия соседей.

Мини-гидроэлектростанция своими руками

Конструкция ГЭС достаточно сложная, поэтому самостоятельно удастся построить лишь небольшую станцию, которая позволит сэкономить на электричестве или обеспечит энергией скромное хозяйство. Ниже приведены два примера реализации самодельной ГЭС.

Как сделать мини-ГЭС из велосипеда

Этот вариант ГЭС идеален для велопоходов. Он компактный и легкий, но сможет обеспечить энергией небольшой лагерь, разбитый на берегу ручья или реки. Полученного электричества хватит на вечернее освещение и зарядку мобильных устройств.

Для монтажа станции понадобится:

  • Переднее колесо от велосипеда.
  • Велогенератор, который используется для питания велосипедных фонарей.
  • Самодельные лопасти. Их вырезают заранее из листового алюминия. Ширина лопастей должна быть от двух до четырех сантиметров, а длина — от втулки колеса до его обода. Лопастей может быть любое количество, располагать их нужно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Чтобы запустить подобную станцию, достаточно погрузить колесо в воду. Глубина погружения определяется экспериментально, примерно от трети до половины колеса.

Как построить мини-ГЭС на основе водяного колеса

Для постройки более мощной станции для постоянного использования понадобятся более прочные материалы. Лучше всего подойдут металлические и пластиковые элементы, которые легче защитить от воздействия водной среды. Но годятся и деревянные детали, если пропитать их специальным раствором и покрасить водостойкой краской.

Для станции необходимы следующие элементы:

  • Стальной барабан от кабеля (2,2 метра в диаметре). Из него изготавливается ротор-колесо. Для этого барабан разрезается на части и сваривается заново на расстоянии в 30 сантиметров. Из остатков барабана делают лопасти (18 штук). Их приваривают к радиусу под углом в 45 градусов. Для поддержки всей конструкции из уголков или труб изготавливают раму. Колесо вращается на подшипниках.
  • На колесо устанавливается цепной редуктор (коэффициент передачи должен равняться четырем). Чтобы легче свести оси привода и генератора, а также снизить вибрацию, вращение передается через кардан от старого автомобиля.
  • Для генератора подходит асинхронный двигатель. К нему следует добавить еще один шестеренчатый редуктор с коэффициентом около 40. Тогда для трехфазного генератора с 3000 оборотами в секунду при общем коэффициенте редуцирования 160 количество оборотов снизится до 20 оборотов в минуту.
  • Поместите всю электрику в водонепроницаемую емкость.

Описанные исходные материалы легко найти на свалке или у знакомых. За резку стального барабана болгаркой и за сварку можно заплатить специалистам (или же сделать все самостоятельно). В итоге ГЭС мощностью до 5 кВт обойдется в незначительную сумму.

Получить электричество из воды не так и сложно. Труднее выстроить автономную систему электроснабжения на основе самодельной ГЭС, поддерживать станцию в рабочем состоянии и обеспечивать безопасность людей и животных вокруг нее.

  • Гидроэлектростанция своими руками
  • Приливную ГЭС нового типа планируют запустить в Бристольском заливе
  • Гибралтар покроет 15% своих энергопотребностей за счет энергии волн
  • Миниатюрная гидротурбина Turbulent

Редко кому удается иметь дома и пользоваться таким видом электроэнергии. необходимо, что бы все совпало и близость реки и необходимые материалы для создания ГЭС. И большим недостатком является то, что именно зимой мы нуждается в большом количестве электроэнергии, а зимой речка замерзает.

Слишком сложно получается, даже если ты профессионал в этой области. А если ты на дачу приезжаешь только отдыхать о таком вообще можно забыть, потому что делать такое муторно и не бесплатно. Да еще и вода не у всех есть.

Как то я не уверена. что власти разрешат установку такого агрегата, наверняка найдут 100 причин для запрета. У нас же как, если узнают, что кто то может не платить за электроэнергию, то либо посадят, либо все отберут, увы(

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Гидроэлектростанция своими руками

Самодельная мини гидроэлектростанция сделанная своими руками: фото и описание.

Если возле вашего приусадебного участка протекает ручей, то его можно использовать для получения бесплатной электроэнергии, таким образом и поступил один умелец из Америки, построив мини гидроэлектростанцию своими руками у себя на участке.

Процесс постройки мини ГЭС представлен на фото.

Лопасти турбины, автор изготовил из металлической трубы, распилив трубу вдоль на куски.

Затем из стального листа изготовил пару дисков диаметром по 12 дюймов, на которые были нанесены метки необходимых отверстий, а также места для 16 лопастей.

Вот так выглядит турбина для мини ГЭС.

Для регулировки угла подачи воды на турбину, сделал специальную насадку из согнутого металлического листа.

Изготовлено основание для крепления турбины и генератора.

Автор изготовил генератор аксиального типа: статор сделан из 9 катушек, каждая катушка состоит из 125 витков медной проволоки, катушки залиты эпоксидной смолой.

Изготовление ротора генератора.

Ротор состоит из двух частей, изготовленных из ступиц колеса автомобиля, на каждую часть ротора установлены по 12 неодимовых магнитов, всего понадобилось 24 магнита.

Читайте также:  Самодельный солнечный коллектор из старого холодильника

Турбину закрепили на роторе генератора.

Сбоку от генератора установлена коробка с выпрямителями, для преобразования трёхфазного переменного тока в постоянный.

Подача воды на турбину идёт по трубе.

После настройки угла подачи воды на турбину, средняя скорость вращения турбины под нагрузкой составила примерно 110 оборотов в минуту, а в холостую 160 об/мин, при этом мини ГЭС выдает напряжение 12 V и 2 А.

Под мини ГЭС сделана небольшая дамба.

Мини ГЭС позволяет получать умельцу дополнительную электроэнергию для зарядки аккумуляторов и питания бытовых электроприборов.

Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс “своими руками”

Евросамоделки – только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

  • Главная
  • Каталог самоделки
  • Дизайнерские идеи
  • Видео самоделки
  • Книги и журналы
  • Форум
  • Обратная связь
  • Лучшие самоделки
  • Самоделки для дачи
  • Самодельные приспособления
  • Автосамоделки, для гаража
  • Электронные самоделки
  • Самоделки для дома и быта
  • Альтернативная энергетика
  • Мебель своими руками
  • Строительство и ремонт
  • Самоделки для рыбалки
  • Поделки и рукоделие
  • Самоделки из материала
  • Самоделки для компьютера
  • Самодельные супергаджеты
  • Другие самоделки
  • Материалы партнеров

Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс “своими руками”

Для успешных испытаний нужен трансформатор с быстро разбираемым железом марки ОСД или ему подобные мощностью 100…300 Вт. Подходят от старых ламповых телевизоров. Удобны в работе трансы стержневого типа (две обмотки на разных стержнях). Разобранный транс мощностью 150 Вт такого типа смотри фото удобство в быстрой смене катушек на новые или перемотка старых. Но и трансы броневого типа дадут такой же результат.

Для приведенного описания взят транс 150 Вт сердечник стержневого типа, на котором по обе стороны две катушки. Левая половина сетевой обмотки (130 вольт сопротивлением 7,7 Ома). Диаметр провода 0,5 мм, сечение 0,2 мм кв., индуктивность 0,2 Гн, такая же обмотка с правой стороны использовалась для подключения нагрузки лампы накаливания 220в на 100ват. Замеряем величину индуктивности резонансной катушки. Прибор любого производителя. Если не известно напряжение обмоток а их много вбирают ту, у которой наибольшая индуктивность (будет меньше емкость а значит дешевле). По замеренной индуктивности и рабочей частоте найдем реактивное сопротивление обмотки. Индуктивность 0,2 Гн, частота 50 Гц по сопротивлению емкость резонансного конденсатора:

Можно ставить расчетный, но чтобы попасть в насыщение сердечника емкость увеличивают на 15…20 % (поясню ниже). Теперь мы готовы к сборке схемы. Смотри рисунок съем мощности с дросселя. Включаем латер и плавно увеличивая напряжение смотрим на лампу. При входе схемы в резонанс яркость лампы увеличивается скачком. Это контур вошел в резонанс и начал черпать из гравитационного поля земли или по Мельниченко из магнитопровода. Но нам, строителям вечняка, сейчас по барабану, где он ее черпает. Главное побольше. Теперь можно крутить латер в сторону уменьшения и лампа будет гореть с постоянным свечением до определенного момента а потом скачком погаснет. Схема вышла из резонанса. Не спешите искать халяву, поработайте на разных режимах измерьте токи и напряжения в разных точках попробуете разные емкости. В общем, почувствуйте схему. Но долго работать со схемой не получится, т.к. дроссель перегревается и дымит. И чем больше насыщение сердечника, тем быстрее нагрев. Трансформатор (дроссель) не рассчитан на работу в резонансном режиме. На форуме Сергей пишет у него нет нагрева. Давайте прервемся и попробуем разобраться. Построим вольт амперную характеристику (ВАХ) контура. Для этого совместим на одном графике ВАХ дросселя и ВАХ емкости. Подключают дроссель к латеру и, меняя напряжение на дросселе и замеряя ток, для каждой точки строим ВАХ характеристику достаточно 4…6 точек. На практике выглядит так. К латеру подключают только дроссель и увеличивая напряжение с шагом 20… 30 В строят ВАХ. До начала насыщения дроссель работает тихо и токи малы на этом участке характеристика линейна и тут хватит двух точек, при подходе к точке насыщения появляется легкий гул и заметно возрастает ток тут тоже поставить одну точку далее уверенно гудит ток растет быстрее напряжения тут тоже хватит двух трех точек после все точки соединяем плавной кривой (L на рис 6).

По этому графику легко найти величину емкости для резонанса(точка тр на рис. 6) или с помощью латера построить на этом же графике ВАХ кондера хватит двух точек так она линейна. (50мкф на рис. 6) по разности напряжений ВАХ дросселя и кондера строится результирующая ВАХ резонансного контура (Красная кривая на рис. 6) по этой характеристике видно как на карте точки входа схемы в резонанс(Т2 рис. 6) выхода из него (Т3 рис.6) токи при которых схема работает в резонансе(от т4 до т3), короче не проводя глобальных расчетов можно найти любой параметр. На рисунке 6 ВАХ для моего транса. Точка нн начало насыщения сердечника. Точка тр пересечение характеристик катушки и емкости линия резонанса.

При напряжении Uр=85 В вход в резонанс скчком из т2 в т4 ток при этом подпрыгивает с 0,8 до 3,4 Ампера. А дроссель расчитан на 1А куда идет лишка – в нагрев. То есть для нормальной работы дросселя нужно увеличить сечение провода. Теперь уменьшим емкость резонансного конденсатора до 30 мкф. Рис 9.

ВА смещается к началу насыщения сердечника а прыжек тока уменьшается до 2 А. при дальнейшем уменьшении емкости система может не войти в резонанс или резонанс будет неустойчив. При увеличении емкости картина будет противоположной (см график емкость 90 мкф).

Выбирай но осторожно. думаю понятно имея характеристики разных катушек и емкостей можно высчитать поведение контура даже не включая его в розетку.

Соберем схему резонанса напряжений с отбором нагрузки со вторичной обмотки. В качестве нагрузки удобно использовать лампы накаливания ват по 20…40 увенчивая мощность параллельным включением. Дешево а главное наглядно. Введем схему в резонанс при 85 В т4 рис 6. И начнем увеличивать нагрузку. И вот он катаклизм и парадокс. Нагрузка растет а мощность потребления контуром падает. Контур движется из т4 в т3 и далее выход из резонанса

Нагрузку можно воткнуть и в параллельный контур (резонанс токов). Результат будет аналогичный только прыжок не по току а по напряжению. контур надо питать источником тока. Подойдет или мощный реостат или емкость в виде баластника.

Все графики сделаны по реальным испытаниям резонанса проведены 2005 г. при разных значениях емкостей 45,50,90 мкф. Поэтому любой параметр ток или напряжение можно взять из графика. При нагрузке сто ват (схема на фото) Из розетки тянет восемьдесят. И это на стандартном трасе. Думаю что проще уже некуда. Фото сделал вчера. Собрал на скорую руку, благо транс валялся, хоть и разобранный, но рядом.

Насчет простоты. Ясно, что это для красного словца. Даже проведение таких простейших опытов требуют времени и материальных затрат. Трансы хоть и бу но не дешевы. Конденсаторы больших емкостей еще дороже. Кстати, о емкостях – это только фазосдвигающие кондеры для моторов или гасители реактивной мощи. Электролиты не годятся. И еще питание резонансного контура от сети это явное расточительство и годится только для наработки опыта. Это можно проверить Если запитать рез контур через диод (диод помощнее), то есть половиной синусоиды контур упорно продолжает выдавать синус. Вспомним тесла питание его катушек только от однополярных импульсов а это блокинг-генератор.

Тому, кто хочет строить доказательную схему или мини черпачок. Схему резонанса токов (она лучше всех подходит) запитать от блокинг-генератора катушки, которого можно намотать прямо на железо дросселя. Можно, как у М, выполнить отдельным блоком. Частоту поднять, но для железа не выше килогерца оптимально 400 Гц. Совет тем у кого, как говорят, выпадает из резонанса под нагрузкой. Для начала получите результат на конкретную нагрузку. Лампа накаливания или двигатель.

Резонансный блок питания своими руками. LLC резонанс

Тема довольно-таки сложноватая, но Роман (автор данной самоделки, YouTube канал «Open Frime TV») постарался объяснить все это максимально простым языком.

Вообще, идея собрать резонансный блок питания, давненько зародилась в голове автора, но постоянно отталкивала мысль о том, что данная топология достаточно сложная. И вот, собравшись с силами, было решено все-таки заняться этим блоком.

Итак, давайте посмотрим, что же представляет из себя данный блок питания.


Это индуктивность, которая появляется вследствие намотки трансформатора и не относится к индуктивности первичной или вторичной обмотки, а выступает как отдельный контур, включенный последовательно с первичной обмоткой.

Ничего не напоминает? Правильно, это похоже именно на тот дроссель, который необходим для создания резонансного контура.
В общем сейчас же нам нужно увеличить индуктивность рассеивания трансформатора. Сделать это можно намотав трансформатор немного непривычным способом, а именно разделив каркас на две части.

Такая разница обуславливается работой резонансного контура. Также за счет выброса самоиндукции транзисторы могут переключаться в нуле напряжения, тем самым снижая потери при коммутации и вследствие чего нагрев.

Если контур грамотно настроен, то ключи можно оставить даже без радиатора, так как их нагрев в таком случае минимальный.
Теперь давайте разберем плюсы и минусы такой топологии. Сперва поговорим о минусах.

1. Диапазон выходных напряжений меньше чем у ШИМ. Это обуславливается тем, что регулировка происходит частотой, поэтому получать на выходе широкий диапазон напряжений просто невозможно, так как при выходе из определенной области частоты мы можем просто свалиться в режим переключения при нулевом токе. Или же наоборот, при слишком большом увеличении частоты переведем блок в режим постоянного тока, при котором диоды перейдут в жесткое переключение.

2. В изготовлении и настройке сложнее ШИМ. Чтобы собрать и настроить данный блок питания скорее всего придется провозиться и возможно не один день.



Также автор не советует устанавливать транзисторы и диоды на один радиатор, так как транзисторы начинают нагреваться от диода. Если будете разводить самостоятельно, то не повторяйте эту ошибку.

Далее методом ЛУТ была изготовлена печатная плата и запаяны все компоненты кроме трансформатора, его еще предстоит намотать.

И на последок осталось самое сложное – намотка трансформатора. Это безусловно один из самых сложных моментов в данном проекте. Для расчета трансформатора потребуется программа Старичка (ссылка).

В окне программы вводим необходимые данные такие как, входные/выходные напряжения и мощность. А дальше необходимо подбирать частоту и зазор таким образом, чтобы получить стандартное значение ёмкости конденсатора, так как это единственное на что мы не можем повлиять.





Когда зазор подобран замыкаем все выходные обмотки между собой и замеряем индуктивность еще раз, это и будет как раз индуктивность рассеяния. Если она отличается от расчетной больше чем на 5-10%, то придется начинать сначала и перематывать трансформатор. Это действие будет необходимо повторять до тех пор, пока не угадаете с намоткой.

Когда все готово, запаиваем трансформатор на свое место и на этом сборка завершена.



Когда мы близко подбираемся к резонансной частоте, то можно наблюдать резкий скачек выходного напряжение, такое в блоках ШИМ получить невозможно.

Теперь подключим осциллограф и посмотрим, что у нас происходит в контуре.

Ссылка на основную публикацию