Centrale hydroélectrique de Garland. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'alimentation électrique des centres radio ruraux de faible puissance, l'éclairage des écoles, des hôpitaux et des bibliothèques dans les zones non électrifiées peuvent être assurés à partir d'une simple centrale hydroélectrique, dont la construction est moins chère que toutes les centrales électriques existantes par kilowatt d'énergie. Les centrales hydroélectriques décrites dans l'article ne nécessitent pas de barrage et peuvent être installées sur des rivières de plus de 25 cm de profondeur avec une vitesse d'écoulement supérieure à 1 m/sec.

La centrale hydroélectrique est constituée de turbines légères - des hélices hydrauliques, enfilées en forme de guirlande sur un câble lancé à travers la rivière. Une extrémité du câble est fixée dans le palier de support, l'autre fait tourner le rotor du générateur. Dans ce cas, le câble joue le rôle d'une sorte d'arbre dont le mouvement de rotation est transmis au générateur.

La puissance P pouvant être obtenue à partir d'une telle centrale hydroélectrique est calculée à l'aide de la formule :

P=0,15*VDL³K,

où P est la puissance en kW, D est le diamètre de l'hélice en m, L est la longueur active de la guirlande en m, V est la vitesse d'écoulement en m/sec, K est le nombre de guirlandes.

Le nombre de tours n de la guirlande wingrotor est approximativement égal à

n=0,3*V/J

Chaque hélice hydraulique est constituée de deux demi-cylindres 11 décalés l'un par rapport à l'autre. Lorsque l'hélice hydraulique est immergée dans un écoulement d'eau, du fait de la différence de pression hydraulique à sa surface, un couple se crée (par rapport à l'axe de rotation) . Parallèlement, l'hélice hydraulique offre également une résistance frontale importante à l'écoulement, grâce à laquelle le câble guirlande 1 est tendu et plié dans le sens de l'écoulement de la rivière. Les hélices hydrauliques sont fixées au câble par paires, chaque paire ayant un point de fixation commun 13, 14, et dans chacune d'elles, une hélice hydraulique tourne de 90° par rapport à l'autre. Ceci est nécessaire pour créer une rotation uniforme du câble, et donc de l'arbre du générateur. La réaction des forces de tension du câble est perçue par les supports côtiers, qui sont constitués de planches de support 6, fixées dans le sol, et de bandes de support 3, qui comportent des trous à travers lesquels des cales 4,5 sont enfoncées dans le sol, retenant les supports. Les parties boîte de vitesses et générateur de l'installation sont installées sur le châssis 18. Le support libre de la rive opposée comporte un crochet 7 et un ensemble palier de support 6, 9, 10, qui assure la libre rotation du câble selon différents angles par rapport à la direction de l'écoulement de l'eau. La fixation de la deuxième extrémité du câble est également articulée.

Lorsque vous retirez le câble du support, vous ne devez pas le soulever pendant les 20 à 30 premières secondes, car il peut se dérouler brusquement. La deuxième extrémité du câble est jetée sur la poulie 17 et fixée avec des attaches. La poulie est fixée à l'axe de la boîte de vitesses (mécanisme d'entraînement) à l'aide d'un support 16 et de boulons. Le câble fonctionne par torsion et c'est seulement dans ce cas qu'il transmet la puissance des turbines au générateur.

Une chaîne de turbines fournit une puissance de plusieurs dizaines de watts à 5 à 15 kilowatts. Vous pouvez combiner des guirlandes, les obligeant à travailler pour une charge commune et augmentant ainsi la puissance de la station hydraulique.

Dans ce cas, l'ensemble support libre (Fig. 1 dans le cadre) est constitué de profilés rigides 14, reliés entre eux par des doublures 15 et fixés par des piquets 17, et les piquets reposent sur des poutres en bois creusées 13. Au niveau du support libre, le les guirlandes sont fixées à l'aide des crochets 16 et des pinces de la butée 18. Ce bloc est similaire au bloc de fixation pour une guirlande. Le groupe électrogène est installé sur le site 11, situé du côté de la première ligne. La plateforme est reliée rigidement au corps du châssis 8 de l'arbre de transmission 5, L'arbre 5 est relié au châssis au moyen de supports 4. La rotation du câble guirlande est transmise le long de l'arbre de transmission par une courroie semi-traversante recouvrant arbre 5 et poulie 1. Cependant, pour l'installation de stations hydrauliques de forte puissance, il est préférable d'utiliser l'engagement des engrenages par paires d'engrenages coniques.

Le générateur 2 est fixé soit directement via l'accouplement adaptateur à l'arbre de transmission 5, soit comporte un étage de réduction 3. Le reste du dispositif ressort clairement des dessins. Pour utiliser un générateur situé verticalement, qui peut être installé à une hauteur sûre lorsque le niveau de l'eau monte, les engrenages 3 peuvent être réalisés en biseau, avec un angle d'engagement de 45°. L'ensemble de la transmission et du générateur peut être logé dans un boîtier étanche de type cloche à air.

Le tableau montre les noms et les données de base des générateurs les plus courants pouvant être utilisés dans les centrales micro-hydroélectriques.

Un exemple des centrales micro-hydroélectriques décrites est une centrale installée à 1,5 km en aval de la ville de Staraya Ruza sur la rivière Moscou. À cet endroit, la vitesse d'écoulement moyenne est de 1,5 m/sec, la profondeur est de 40 à 50 cm, la longueur active de la guirlande était de 47 m, la longueur des rotors d'ailes par paire était de 1 m, en tenant compte du dégagement, le diamètre de la guirlande était de 0,3 M. La guirlande développait une puissance de 8,6 à 8,8 kW et faisait tourner un générateur de 6 kW à pleine charge (MP 543 1/2, n=428 tr/min). Le rendement du générateur était de 0,7, le diamètre de la guirlande était de 17,3 mm,

Pour les centrales hydrauliques moins puissantes (1-2 kW), fonctionnant à des vitesses de 1,5 à 2 m/s, un câble d'un diamètre de 10 à 12 mm peut être utilisé.

Nous présentons les données de calcul pour une telle centrale électrique. Pour faire tourner le générateur GPM-130 (issu de l'éolienne VE-2), une puissance de 260 W est nécessaire. À une vitesse de rotation de 500 tr/min et une vitesse d'écoulement de la rivière de 1,5 m/sec, la longueur de la guirlande doit être de 3 m, le diamètre de chaque hélice doit être de 200 mm et la longueur doit être de 450 mm. Pour fournir la puissance requise, 3 paires d'hélices hydrauliques seront nécessaires, installées à une distance de 50 mm les unes des autres - la vitesse de rotation de la guirlande sera égale à 135 tr/min et, par conséquent, une boîte de vitesses est nécessaire pour augmenter la vitesse de 3.7 fois.

Les figures montrent des dessins de pièces et d'assemblages d'une centrale hydroélectrique de guirlande.

(cliquez pour agrandir)

La conception des différents composants et pièces peut être modifiée sans dommage. Le châssis (pièce 18) d'un générateur par exemple peut être constitué de poutres en bois, la configuration de la pièce 17 peut être simplifiée en réalisant une poulie de trois disques rivetés entre eux, etc.

Les figures 1, 2, 3 montrent une centrale hydroélectrique à plusieurs guirlandes et ses nœuds individuels.

(cliquez pour agrandir)

Auteur : V. Blinov

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