Centrale idroelettrica Garland. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative

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L'alimentazione elettrica per i centri radiofonici rurali a bassa potenza, l'illuminazione per scuole, ospedali e biblioteche in aree non elettrificate può essere ottenuta da una semplice centrale idroelettrica, la cui costruzione è più economica di tutte le centrali elettriche esistenti per kilowatt di potenza. Le centrali idroelettriche descritte nell'articolo non necessitano di diga e possono essere installate su fiumi profondi più di 25 cm con velocità di flusso superiore a 1 m/sec.

La centrale idroelettrica è costituita da turbine leggere - eliche idrauliche, infilate sotto forma di ghirlanda su un cavo lanciato attraverso il fiume. Un'estremità del cavo è fissata nel cuscinetto di supporto, l'altra fa ruotare il rotore del generatore. In questo caso, il cavo svolge il ruolo di una sorta di albero, il cui movimento rotatorio viene trasmesso al generatore.

La potenza P ottenibile da una tale centrale idroelettrica si calcola utilizzando la formula:

P=0,15*DLV³K,

dove P è la potenza in kW, D è il diametro dell'elica in m, L è la lunghezza attiva della ghirlanda in m, V è la velocità del flusso in m/sec, K è il numero di ghirlande.

Il numero di giri n della ghirlanda di ali è approssimativamente uguale a

n=0,3*V/D

Ogni elica idraulica è costituita da due semicilindri 11 sfalsati tra loro.Quando l'elica idraulica è immersa in un flusso d'acqua, a causa della differenza di pressione idraulica sulla sua superficie, si crea una coppia (rispetto all'asse di rotazione) . Allo stesso tempo, l'elica idraulica fornisce anche una notevole resistenza frontale al flusso, grazie alla quale il cavo a ghirlanda 1 viene allungato e piegato nella direzione del flusso del fiume. Le eliche idrauliche sono fissate al cavo a coppie, ciascuna coppia ha un punto di attacco comune 13, 14, e in ciascuna di esse un'elica idraulica viene ruotata di 90° rispetto all'altra. Ciò è necessario per creare una rotazione uniforme del cavo e quindi dell'albero del generatore. La reazione delle forze di tensione del cavo è percepita dai supporti costieri, che sono costituiti da pannelli di supporto 6, fissati nel terreno, e strisce di supporto 3, che presentano fori attraverso i quali vengono conficcati nel terreno i cunei 4,5, che trattengono i supporti. Le parti del cambio e del generatore dell'installazione sono installate sul telaio 18. Il supporto libero sulla sponda opposta è dotato di un gancio 7 e di un gruppo cuscinetto di supporto 6, 9, 10, che garantisce la libera rotazione del cavo ad angoli diversi rispetto alla direzione del flusso dell'acqua. Anche il fissaggio della seconda estremità del cavo è incernierato.

Quando si rimuove il cavo dal supporto, durante i primi 20 - 30 secondi non sollevarlo poiché potrebbe svolgersi bruscamente. La seconda estremità del cavo viene gettata sulla puleggia 17 e fissata con fascette. La puleggia è fissata all'asse del cambio (meccanismo di trasmissione) mediante un supporto 16 e bulloni. Il cavo funziona per torsione e solo in questo caso trasmette la potenza dalle turbine al generatore.

Una serie di turbine fornisce energia da diverse decine di watt a 5-15 kilowatt. Puoi combinare ghirlande, costringendole a lavorare per un carico comune e aumentando così la potenza della stazione idraulica.

In questo caso, il gruppo di supporto libero (Fig. 1 nel telaio) è costituito da profili rigidi 14, collegati tra loro da rivestimenti 15 e fissati con picchetti 17, e i picchetti poggiano su travi di legno interrate 13. In corrispondenza del supporto libero, il le ghirlande vengono fissate utilizzando i ganci 16 e i morsetti del cuscinetto reggispinta 18. Questa unità è simile all'unità di fissaggio per una ghirlanda. Il generatore è installato sul sito 11, situato a lato della prima linea. La piattaforma è rigidamente collegata al corpo del telaio 8 dell'albero di trasmissione 5, L'albero 5 è collegato al telaio tramite supporti 4. La rotazione del cavo a ghirlanda è trasmessa lungo l'albero di trasmissione da una copertura a cinghia semi-incrociata albero 5 e puleggia 1. Tuttavia, per l'installazione di stazioni oleodinamiche di elevata potenza, è preferibile utilizzare l'innesto delle marce tramite coppie di ingranaggi conici.

Il generatore 2 è collegato direttamente tramite l'accoppiamento adattatore all'albero di trasmissione 5 oppure presenta uno stadio di riduzione 3. Il resto del dispositivo è chiaro dai disegni. Per utilizzare un generatore posizionato verticalmente, che può essere installato ad un'altezza sicura quando il livello dell'acqua aumenta, gli ingranaggi 3 possono essere realizzati conici, con un angolo di innesto di 45°. L'intera trasmissione e il generatore possono essere alloggiati in una custodia impermeabile del tipo a campana d'aria.

La tabella mostra i nomi e i dati di base dei generatori più comuni che possono essere utilizzati nelle centrali micro-idroelettriche.

Un esempio delle centrali microidroelettriche descritte è una centrale installata 1,5 km sotto la città di Staraya Ruza sul fiume Moscova. In questo luogo, la velocità media del flusso è di 1,5 m/sec, la profondità è di 40-50 cm, la lunghezza attiva della ghirlanda era di 47 m, la lunghezza dei rotori alari in coppia era di 1 m, tenendo conto della distanza, il diametro della ghirlanda era di 0,3 M. La ghirlanda sviluppava una potenza di 8,6-8,8 kW e faceva ruotare a pieno carico un generatore da 6 kW (MP 543 1/2, n=428 giri/min). L'efficienza del generatore era 0,7, il diametro della ghirlanda era 17,3 mm,

Per centrali oleodinamiche meno potenti (1-2 kW), funzionanti a velocità di 1,5-2 m sec, è possibile utilizzare un cavo con diametro di 10-12 mm.

Presentiamo i dati di calcolo per tale centrale elettrica. Per ruotare il generatore GPM-130 (dalla turbina eolica VE-2), è necessaria una potenza di 260 W. Ad una velocità di rotazione di 500 giri al minuto e ad una velocità del flusso del fiume di 1,5 m/sec, la lunghezza della ghirlanda dovrebbe essere di 3 m, il diametro di ciascuna elica dovrebbe essere di 200 mm e la lunghezza dovrebbe essere di 450 mm. Per fornire la potenza richiesta, saranno necessarie 3 coppie di eliche idrauliche installate a una distanza di 50 mm l'una dall'altra: la velocità di rotazione della ghirlanda sarà pari a 135 giri al minuto e, quindi, è necessario un cambio che aumenti la velocità di 3.7 volte.

Le figure mostrano i disegni di parti e assiemi di una centrale idroelettrica a ghirlanda.

(clicca per ingrandire)

Il design dei singoli componenti e parti può essere modificato senza danni. Il telaio (parte 18) di un generatore, ad esempio, può essere realizzato con travi di legno, la configurazione della parte 17 può essere semplificata realizzando una puleggia di tre dischi rivettati insieme, ecc.

La figura 1, 2, 3 mostra una centrale idroelettrica a più ghirlande ei suoi singoli nodi.

(clicca per ingrandire)

Autore: V.Blinov

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