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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Non farina, ma corrente. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Per sviluppare e realizzare un progetto di centrale elettrica fatto in casa, un progettista dilettante dovrà prima analizzare le caratteristiche dell'oggetto che deve essere fornito di elettricità (un edificio separato, una tenuta, una base turistica, diverse case, ecc.), nonché la portata dell'acqua e la possibilità di ottenere un dislivello mediante apparecchiature idrauliche. Se si scopre che una centrale microidroelettrica deve funzionare a carico costante, con una potenza di consumo costante (durante il giorno), il flusso dell'acqua è regolato da un limitatore di flusso. Nel caso più semplice può trattarsi di una piastra (pannello, ecc.) fissata tra due guide. A seconda della situazione attuale, può essere facilmente collocato in una posizione al di sotto o al di sopra della “norma”. E qui non è urgente utilizzare accumulatori. Nel caso di una differenza significativa nel consumo di elettricità (soprattutto quando le “forbici” superano il kilowattora), una batteria ricaricabile diventa estremamente desiderabile. La portata dell'acqua e l'altezza dalla quale il flusso scorre verso la turbina sono i fattori principali della potenza fornita dalla centrale idroelettrica al carico. Come si suol dire, non possiamo farne a meno nei nostri calcoli. La portata dell'acqua viene misurata utilizzando un cronometro e un galleggiante, su un tratto fisso del fiume (canale, ecc.). La lunghezza di riferimento di questo tratto è di circa 10 m.Il galleggiante di misurazione (palla luminosa, pezzo di schiuma, ecc.) installato sulle rapide si muoverà senza urtare ostacoli. E il valore temporale durante il quale il galleggiante percorrerà questi 10 m consentirà di calcolare facilmente la velocità del flusso stesso. Ma qual è la sezione trasversale del canale? Le misurazioni corrispondenti vengono eseguite in tre punti. Utilizzando i dati medi, viene trovata la sezione trasversale. Conoscendo anche la velocità si calcola la portata stessa.
La realizzazione del dislivello richiesto (canale di trasporto) richiede alcune opere di ingegneria idraulica; strutture corrispondenti abbastanza voluminose, ma assolutamente necessarie (vedi fig.). Il potenziale energetico del flusso idraulico si calcola utilizzando la formula: Wn=mgh, dove Wn è l'energia potenziale; m è la massa d'acqua che cade sulla turbina in un secondo (qui torna utile la portata trovata in precedenza!); g - accelerazione di caduta libera pari a 9,8 m/s2; h è l'altezza della caduta dell'acqua (prima dell'uscita dalla turbina). La potenza idealmente ottenibile da una turbina offerta per l'autoproduzione è di circa 10 kW. Lavorando in una vera centrale micro-idroelettrica, una versione della quale è mostrata in figura, una tale turbina è in grado di fornire 800 W al carico (tenendo conto delle inevitabili perdite qui). Sulla base di ciò, è stato selezionato il generatore. Ha i seguenti parametri: 800 W, 24 V, 700 giri/min. Se consideriamo il fatto che di sera e di notte l'elettricità viene utilizzata principalmente per l'illuminazione (non viene consumata solo per 3-4 ore), e durante il giorno viene utilizzata per alimentare 1-2 frigoriferi, quindi, a quanto pare , ha senso accumularlo in batterie , collegate per la ricarica e il funzionamento in una rete a 24 V. Ma è necessario che le batterie siano posizionate il più vicino possibile al quadro di distribuzione. Dopotutto, le perdite qui crescono in proporzione alla lunghezza della linea e alla sezione del cavo elettrico. Fortunatamente non vanno oltre la “norma” della nostra linea da 150 metri, che utilizza un cavo la cui sezione totale dei conduttori in alluminio è di 25 mm2. Per garantire che in una microcentrale idroelettrica non venga perso un solo watt dell'energia idrica, la turbina è dotata di pale montate con un'angolazione che favorisce il massimo sfruttamento della cinetica del flusso discendente. Le pale che si susseguono non potranno essere rallentate dall'acqua “stanca” e esausta. E qui l'attrito è ridotto al minimo. Dopotutto, la superficie interna di ciascuna pala della turbina (pale) e del tamburo formato (una sorta di "ciotole") viene accuratamente lucidata. Anche le perdite nella trasmissione a cinghia trapezoidale sono estremamente ridotte, portando la velocità del generatore al valore ottimale. Tutti gli alberi sono su cuscinetti a sfera. Le cinture non scivolano (la loro tensione viene regolata nel punto in cui sono fissati i supporti). Ora - su altre specifiche del progetto proposto. Una turbina da trecento chilogrammi (vedi Fig.) è composta da due anelli (lamiera d'acciaio), dodici pale (acciaio inossidabile), un tamburo di stagno, otto raggi di rinforzo in acciaio (diametro 26 mm) e un mozzo- mozzo fissato all'albero di lavoro tramite due connessioni bullonate M12. L'albero ruota su due cuscinetti a sfere autoallineanti (e necessariamente sigillati per proteggerli dall'acqua). Tutto questo si trova su due supporti che possono sopportare carichi fino a una tonnellata. Questi ultimi sono montati su quattro pali del diametro di 1,5-200 mm (di acacia), conficcati nel terreno per 250 metri. Sull'albero della turbina si trova un volano (diametro 700 mm, peso circa 80 kg), che è anche la puleggia motrice di una trasmissione a cinghia trapezoidale a due stadi. La sua velocità di rotazione è di 80 giri al minuto (al minimo) e 60 giri al minuto (sotto carico). Per ottenere i 700 giri richiesti dal generatore è stato introdotto un albero intermedio con pulegge: condotto (D=150 mm) e motore (D=350 mm). Da quest'ultimo la coppia viene trasmessa all'albero del generatore DC. La puleggia qui può essere considerata mobile (Z=130). Pertanto, è meglio prepararlo per la nostra centrale microidroelettrica. Ad esempio, selezionane uno adatto tra macchine agricole dismesse. Come, del resto, tutto prima. Ma puoi anche realizzarlo da solo. Secondo un metodo che è stato pubblicato più volte e in modo sufficientemente dettagliato sulla rivista, e quindi ben noto a molti dei nostri autocostruttori. Il resto della costruzione in esame, credo, sia chiaro dalle illustrazioni stesse. Va inoltre notato che questo sviluppo della microcentrale idroelettrica (24 V e 800 W) è stato implementato con successo sul territorio della silvicoltura Koshava per fornire elettricità alle tende della base forestale turistica nella valle di Shasa (600 metri sopra livello del mare). Naturalmente ci sono altri sviluppi altrettanto preziosi. Compresi quelli realizzati in Russia. Ma qui, fin dai tempi antichi, il pensiero tecnico era rivolto all'uso senza distruzioni dell'energia dell'acqua che scorre liberamente. In particolare, alcuni documenti risalenti al XVI secolo indicano la costruzione di mulini negli insediamenti cosacchi sul Don, azionati dalla forza della corrente del fiume. La ruota di questi mulini, immersa per 1/4 nelle rapide, era fissata ad un albero tra due canoe o canoe. In base al nome della base galleggiante, tali strutture da allora sono state chiamate strutture “canoa”. Inoltre, un ulteriore sviluppo del pensiero tecnico in questa direzione fu stimolato dall'ingegneria elettrica che emerse e affermò sempre più la sua influenza nell'economia nazionale. Purtroppo la Prima Guerra Mondiale e poi la Guerra Civile interruppero la ricerca scientifica in questo settore. E solo nel 1926 (con la crescita dell'industria) l'idea di una centrale elettrica senza dighe poco costosa, creata rapidamente, che utilizzava l'energia dei flussi fluviali per fornire energia alle fattorie collettive, alle fattorie statali e agli arteli contadini, ricevette il suo sviluppo pratico nel progetto della “centrale idroelettrica in canoa dell’ingegnere B. Kazhinsky”. Tra il 1926 e il 1930 furono costruite 4 centrali elettriche di questo tipo (vedi fig. 11), secondo un progetto che potrebbe essere facilmente replicato dagli appassionati del fai-da-te di oggi.
Con una ruota idraulica del diametro di 6 metri con 24 pale (lunghezza e larghezza rispettivamente di 4,5 e 1,0 m) sui fiumi russi (con una velocità di flusso di 1...1,5 m/s), il “cuore” è tale la mini-centrale idroelettrica effettua 10-12 giri al minuto, sviluppando una potenza all'albero fino a 6 kW. Quest'ultima (grazie al moltiplicatore della cinghia trapezoidale) viene trasferita al generatore elettrico.
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