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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Pas de farine, mais du courant. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Pour développer et mettre en œuvre un projet de centrale électrique artisanale, un concepteur amateur devra d'abord analyser les caractéristiques de l'objet qui doit être alimenté en électricité (un bâtiment séparé, un domaine, une base touristique, plusieurs maisons, etc.), ainsi que le débit d'eau et la possibilité d'obtenir une différence de niveau à l'aide d'équipements hydrauliques. S'il s'avère qu'une centrale microhydroélectrique doit fonctionner à charge constante, avec une puissance de consommation constante (en journée), le débit d'eau est régulé par un limiteur de débit. Dans le cas le plus simple, il peut s'agir d'une plaque (planche, etc.) fixée entre deux guides. Selon la situation actuelle, il peut facilement être placé dans une position inférieure ou supérieure à la « norme ». Et ici, il n’est pas urgent d’utiliser des accumulateurs. En cas de différence significative de consommation électrique (surtout lorsque les « ciseaux » dépassent le kilowattheure), une batterie rechargeable devient extrêmement souhaitable. Le débit d'eau et la hauteur à partir de laquelle le flux se précipite vers la turbine sont les principaux facteurs de la puissance fournie par la centrale hydroélectrique à la charge. Comme on dit, nous ne pouvons pas nous en passer dans nos calculs. Le débit d'eau est mesuré à l'aide d'un chronomètre et d'un flotteur, sur une section fixe de la rivière (canal, etc.). La longueur de référence de ce tronçon est d'environ 10 m. Le flotteur doseur (boule lumineuse, morceau de mousse, etc.) installé sur les rapides se déplacera sans heurter d'obstacles. Et la valeur chronométrée pendant laquelle le flotteur parcourra ces 10 m permettra de calculer facilement la vitesse de l'écoulement lui-même. Mais quelle est la section transversale du canal ? Les mesures correspondantes sont effectuées en trois points. En utilisant les données moyennées, la section efficace est trouvée. Connaissant également la vitesse, le débit lui-même est calculé.
La création de la différence de niveau d'eau nécessaire (canal de transport) nécessite certains travaux d'ingénierie hydraulique ; structures correspondantes assez volumineuses, mais absolument nécessaires (voir fig.). Le potentiel énergétique du débit hydraulique est calculé à l'aide de la formule : Wn=mgh, où Wn est l’énergie potentielle ; m est la masse d'eau qui tombe sur la turbine en une seconde (c'est là que le débit trouvé précédemment s'avère utile !) ; g - accélération de chute libre égale à 9,8 m/s2 ; h est la hauteur de la chute d'eau (avant sortie de la turbine). La puissance que l’on peut idéalement obtenir d’une turbine proposée à l’autoproduction est d’environ 10 kW. Travaillant dans une véritable centrale micro-hydroélectrique, dont une version est représentée sur la figure, une telle turbine est capable de fournir 800 W à la charge (en tenant compte ici des pertes inévitables). Sur cette base, le générateur a été sélectionné. Il a les paramètres suivants : 800 W, 24 V, 700 tr/min. Si l'on prend en compte le fait que le soir et la nuit, l'électricité est principalement utilisée pour l'éclairage (elle n'est pas consommée seulement pendant 3 à 4 heures) et que pendant la journée, elle est utilisée pour alimenter 1 à 2 réfrigérateurs, alors, apparemment , il est logique de l'accumuler dans des batteries , connectées pour la charge et le fonctionnement sur un réseau 24 V. Mais il est nécessaire que les batteries soient situées le plus près possible du tableau de distribution. En effet, les pertes augmentent ici proportionnellement à la longueur de la ligne et à la section du câble électrique. Heureusement, ils ne dépassent pas la « norme » dans notre gamme de 150 mètres, qui utilise un câble dont la section totale des âmes en aluminium est de 25 mm2. Pour garantir qu'aucun watt ne soit perdu à cause de l'énergie hydraulique d'une microcentrale hydroélectrique, la turbine est équipée de pales montées selon un angle qui favorise une utilisation maximale de la cinétique du flux descendant. Les pales qui se succèdent ne pourront pas être ralenties par l'eau « fatiguée », usée. Et la friction est ici minimisée. Après tout, la surface intérieure de chacune des aubes de turbine (aubes) et du tambour (sortes de « bols ») formés est soigneusement polie. Les pertes dans la transmission par courroie trapézoïdale sont également extrêmement réduites, ramenant la vitesse du générateur à la valeur optimale. Tous les arbres sont sur roulements à billes. Les courroies ne glissent pas (leur tension est réglée à l'endroit où sont fixés les supports). Maintenant - sur d'autres détails de la conception proposée. Une turbine de trois cents kilogrammes (voir fig.) est composée de deux anneaux (tôle d'acier), de douze pales (acier inoxydable), d'un tambour en fer blanc, de huit rayons en renfort en acier (diamètre 26 mm) et d'un moyeu. moyeu fixé à l'arbre de travail à l'aide de deux liaisons boulonnées M12. L'arbre tourne sur deux roulements à billes auto-alignants (et nécessairement scellés - pour se protéger de l'eau). Tout cela repose sur deux supports pouvant supporter des charges allant jusqu'à une tonne. Ces derniers sont montés sur quatre pieux d'un diamètre de 1,5-200 mm (en acacia), enfoncés à 250 mètre dans le sol. Un volant d'inertie (diamètre 700 mm, poids environ 80 kg) est situé sur l'arbre de la turbine, qui est également la poulie d'entraînement d'une transmission à courroie trapézoïdale à deux étages. Sa vitesse de rotation est de 80 tr/min (au ralenti) et 60 tr/min (en charge). Pour obtenir les 700 tr/min nécessaires au générateur, un arbre intermédiaire avec poulies a été introduit : mené (D=150 mm) et menant (D=350 mm). A partir de ce dernier, le couple est transmis à l'arbre du générateur DC. La poulie ici peut être considérée comme une poulie en marche (Z=130). Il est donc préférable de le préparer pour notre centrale microhydroélectrique. Par exemple, sélectionnez-en une qui convient parmi les machines agricoles mises hors service. Comme d’ailleurs tout ce qui précède. Mais vous pouvez aussi le réaliser vous-même. Selon une méthode publiée à plusieurs reprises et de manière suffisamment détaillée dans le magazine, et donc bien connue de beaucoup de nos bricoleurs. Le reste de la construction à l'étude, je pense, ressort clairement des illustrations elles-mêmes. Il convient également de noter que cet aménagement de micro-centrale hydroélectrique (24 V et 800 W) a été mis en œuvre avec succès sur le territoire de la forêt de Koshava pour alimenter en électricité les tentes de la base forestière touristique de la vallée de Shasa (600 mètres d'altitude). niveau de la mer). Bien entendu, il existe d’autres développements tout aussi précieux. Y compris ceux fabriqués en Russie. Mais ici, depuis l'Antiquité, la pensée technique s'est orientée vers l'utilisation sans barrage de l'énergie de l'eau qui coule librement. En particulier, un certain nombre de documents datant du XVIe siècle font état de la construction de moulins dans les colonies cosaques du Don, actionnés par la force du courant fluvial. La roue de ces moulins, immergée au 1/4 dans les rapides, était fixée à un arbre entre deux pirogues ou canots. D'après le nom de la base flottante, ces structures ont depuis été appelées structures « canoë ». De plus, le développement ultérieur de la pensée technique dans cette direction a été stimulé par l'électrotechnique qui a émergé et a affirmé de plus en plus son influence dans l'économie nationale. Malheureusement, la Première Guerre mondiale puis la guerre civile interrompent les recherches scientifiques dans ce domaine. Et ce n'est qu'en 1926 (avec la croissance de l'industrie) que l'idée d'une centrale électrique sans barrage peu coûteuse et rapidement créée, utilisant l'énergie des cours d'eau pour fournir de l'énergie aux fermes collectives, aux fermes d'État et aux artels paysans, a reçu son développement pratique dans le conception de la «centrale hydroélectrique à canoë par l'ingénieur B. Kazhinsky». Entre 1926 et 1930, 4 centrales électriques de ce type (voir fig. 11) ont été construites, selon un modèle qui pourrait facilement être reproduit par les bricoleurs d'aujourd'hui.
Avec une roue hydraulique d'un diamètre de 6 mètres avec 24 pales (leur longueur et leur largeur sont respectivement de 4,5 et 1,0 m) sur les rivières russes (avec une vitesse d'écoulement de 1...1,5 m/s), le « cœur » est tel. la mini-centrale hydroélectrique fait 10 à 12 tours par minute, développant une puissance à l'arbre allant jusqu'à 6 kW. Cette dernière (grâce au multiplicateur de courroie trapézoïdale) est transférée au générateur électrique.
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