Микро ГЭС мельничного типа – расчеты и оборудование

Необходимо сделать микро ГЭС мельничного типа на речке, мощностью 70-80КВт.
В кратце: скорость реки примерно 2,5 м.с, с одного берега на другой проходят оси с лопастями, вращением осей через шестерни приводится в движение генераторы.
(К примеру если ось будет делать 1 оборот в секунду а большая шестеренка больше малой в 4 раза получается 1*4, малая шестеренка литая с большой, снова с большей на малую, 1*4*4, с большей на генератор и того 1*4*4*4*60=3840 об/мин)
А вот дальше возникают проблемы. Полученный эл.ток будет использоваться для нагрева водяного котла (для обогрева помещения довольно большой площади). К примеру будут использоваться 5 генераторов мощностью 15КВт = 75КВт.
Что делать дальше чтоб получить эл. ток приемлемый для работы обогревательных приборов? Как соединить генераторы? Как получить необходимую силу прямого тока и напряжение (ставить инверторы слишком дорого )? Какое оборудование нужно (по минимуму) и с какими техническими характеристиками? Как я понимаю нужен какой-то повышающий трансформатор и возможно что-то еще.
Помогите пожалуйста!

Ну допустим вы построили 5 таких конструкций и они благополучно генерят.
Как их соединить. Чтобы по максимуму сблизить их характеристики надо установить все 5 колес на участок реки с примерно одинаковой скоростию потока, чтобы колеса крутились примерно одинаково. Теперь необходимо включить генераторы на параллельную работу. Для этого необходимо синхронизировать выходные напряжения по амплитуде и по фазе. Это можно сделать с помощью простой лампочки. Момент синхронизации ловить для каждого генератора в отдельности.
Ну допустим теперь все генераторы работают на один кабель. Колеса "мельницы" тоже будут вращаться примерно с одной скоростью. И если какое-то будет отставать, его генератор будет переходить в двигательный режим и подгонять колесо.
Какая мощность будет на выходе? Суммарная мощность всех генераторов.

Повышающий трансформатор?
А какие думаете использовать генераторы? Промышленные? На них характеристики указаны и они имеют модуль регулировки напряжения путем управления током возбуждения. И напряжение на выходе их стандартное.
Насколько серьезен данный проект?

У меня тепличное хозяйство (примерно 2500 кв.м), но в этом году заставили ставить счетчики на тепло (вместо оплаты по квадратуре), и оплата увеличилась в 4 раза (а тепло стоит немалые деньги), сделать выводы несложно. Вот я и решил что-нибудь придумать!

Я честно говоря не знаю пока. Если б кто-нибудь помог мне определится посоветовать оптимальный вариант (по цене и производительности). Или дать ссылки где я могу об этом почитать. Знать бы в каком направлении двигаться.


Можно по подробней, я профан в этом деле


Значит если выходное напряжение 400В то можно использовать полученную электроэнергию для обогревательных приборов без какакого либо дополнительного оборудования? А если напряжение 24В то как его использовать.
Я еще не разобрался какие генераторы нужны. (Как я понимая нужны однофазные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов)

И еще появился вопрос – если номинальная частота вращения генератора 1500 об/мин, а генератор будет крутится быстрей что будет?

Извините если гдето сказал глупость!

75 кВт с мельничьми колёсами не речке - это абсурд.
Повышающий трансформатор, инверторы, когда такое у вас окупится? Через 150 лет?

На речках используют микроГЭС деривационного типа и без повышения напряжения.
24В - понижающий транс поставите.

Не советую вам изобретать что-то самим.
Тут очень много ньюансов.
В первую очередь рельеф местности, уклон, расход воды в реке, и т.д.

Советую вам найти в вашем городе предприятия выпускающие микроГЭС.
У нас например есть такие, ПРМГЭС-5(5кВт),АГЭ-2М(25кВт).
В качестве генераторов - асинхронные двигатели с КЗ ротором.

Приедут посмотрят, посоветуют.

http://energie.boom.ru/
Посмотри ссылку, ног стоить будет под лимон

У нас в городе Сосновый Бор Лен.обл фирма «Лето» решило проблему отопления. Используется теплая вода от охлаждения доп.оборудования атомной электорстанции. Овощи получаются крупные, красивые, яркие, светятся даже ночью.
Прежде всего вам надо определиться с генераторами. Советую покупать списанные дизель-генераторы у военных. Генераторы трехфазные, с возбуждением от обмотки ротора. Постоянные магниты сейчас редко применяют.
Фазировка происходит просто. Два генератора работают «примерно» с одной частотой. Ноль одного соединяется с нулем другого генератора. Фазные выходы через контакторы или автоматы подключаются на общую сеть, но пока включается только первый. Второй должен быть готов к включению. И очень важно чтобы направления фаз совпадали, то есть если подключить трехфазный моторчик к общей сети, на которую сейчас работает первый генератор, а потом выключить автомат первого генератора и включить автомат второго. В обоих случаях мотор должен крутиться в одну сторону. Если в разные, надо на втором генераторе поменять местами две любые фазы на клеммах.
Затем нужно как можно точнее подогнать выходное напряжение генераторов до номинала. Это делается на блоке регулировки генератора изменением тока возбуждения генератора. На обоих генераторах должно быть одинаковое выходное напряжение.
Итак нули у нас соединены, направления фаз совпадают, напряжение совпадают. Теперь берем стрелочный вольтметр, ставим шкалу на измерение переменного тока, предел более 220В и один щуп ставим на фазу А первого генератора, а щуп 2 на фазу а второго генератора. Именно на те фазы, которые при включении обоих автоматов будут замкнуты между собой. Первый автомат у нас уже включен. Наблюдаем за вольтметром. Стрелка должна медленно отклоняться от нуля до 220В и обратно. Чем медленнее стрелка отклоняется, тем синхроннее вращаются роторы генераторов. В тот момент когда стрелка будет очередной раз проходить через ноль надо быстро включить второй автомат. Если все сделано правильно взрыва не будет. Оба генератора будут синхронизированы и распределят нагрузку поровну.
И так при каждом включении. Вместо вольтметра можно использовать лампочку на 220В и наблюдать ее мигание.
Чтобы к работающим двум генераторам подключить третий, четвертый, все делается аналогично.
Но вам лучше с этим не заморачиваться, а пусть каждый генератор работает на свои и только свои нагревательные приборы.

Штатные военные дизель-генераторы выдают напряжение 220/380В то что надо. Выбирая мощность генератора надо рассчитать мощность вашей механической конструкции с лопастями, чтобы при включении нагрузки на генератор лопасти мельницы не поотлетали от потока воды.
Если генератор будет крутиться быстрее штатных оборотов думаю что ничего хорошего не будет. Рассчитывайте шестеренки и приобретайте регулируемые редукторы.

И для обслуживания подобной конструкции вам нужен хороший электрик. Иначе это авантюра.

Думаю дешевле будет микроГЭС, если условия подходящие.


Вы думаете после таких слов он захочет последовать всему этому процессу?
У вас то получилось синхронизировать дизели?

Diviner писал
У нас например есть такие, ПРМГЭС-5(5кВт),АГЭ-2М(25кВт
Diviner , Вы не смогли бы дать ссылки , или номера телефонов организаций где можно найти описания
минигэс, рядом с моей работой протекает речушка, грех не воспользоваться дарами природы, а то ведь я частник, экономлю .
Спасибо. Сергей абрамов.

Да получилось.
У нас на дизелях стоят электронные блоки с компьютерным управлением. Все дизеля соединены управляющим кабелем RS-438. Один дизель назначается Master остальные Slave. Как только нагрузка мастера превысит 60% он дает команду на включение второго дизеля, прогревает его, синхронизирует и подключает к нагрузке и так в группе может работать до 8 дизелей. По мере снижения мощности нагрузка с конкретного дизеля снимается, передается остальным и дизель вырубается.
Одно НО. На аттракционах происходит резкие скачки мощности и при запуске мощного мотора мощность которого соизмерима с мощностью дизеля второй дизель не успевает запуститься как глохнет первый. Поэтому я распределил нагрузку по разным дизелям и свазь компьютерную отключил.

Я сам из Бишкека, Кыргызстан.
Вроде делают на АО "Ореми", основная их продукция - трансформаторы.
Сайта кажется нет.

1. уклон водотока от 0,01 и выше(уклон большой - деривации не надо)
2. напор нужен для них 4-7 метров
3. расход ПРМГЭС-5(160-170 литров/сек),АГЭ-1М(350-500),АГЭ-2М(400-600), Шар-Булак(40-50)
4. потрибитель поблизости

Такие условия имеются?

Я позвоню им, спрошу цены, контактную информацию, если надо.
Возможно у вас получится получить у них какие-нибудь документы, для изготовления.
Я видел в натуре ПРМГЭС-5, ничего сложного.

Вот какие данные у меня есть.
Например Шар-Булак(1-3кВт).
Напор - 4м, расход - 40-50 литров/сек, активная турбина банки(у других - реактивные пропеллерные) ,АД с КЗ 1 кВт, U - 220 В(у др. 400), f- 50Гц(- + 2) масса - 70 кг.
В комплекте - авторегулятор U и f путём ввода и вывода балластной нагрузки, конденсаторы для возбуждения, металлорукав не менее 30 м, кабель 50 м.

Вот что сей-час нашёл:
http://www.megasklad.ru/lots/view/186080
http://www.intellect.csti.ru/object.asp?nu...num=68-008-2002

Большое спасибо Divineru. буду смотреть , считать, сравнивать.

Спасибо Viktor2004, мне ваша идея понравилась, но есть еще пару вопросов



Как я понимаю эти редукторы можно регулировать на определенные обороты. Я даже не представляю как такие выглядят (и тем более как работают J). Если есть возможность дайте ссылку где на такие можно посмотреть. Или рассказать принцип работы. Просто река горная и не имеет постоянной скорости течения (зависит от времени года).



Извините но я немного не понял почему они могут поотлетать, и как можно рассчитать мощность конструкции?



Т.е. необходим внешний источник электричества (или конденсаторы) для обмотки ротора (чтоб создать магнитное поле), да?

Про регулируемые редукторы это я сказал не подумав. Слышал где-то но нигде не видел. Надо у механиков спрашивать.

Если река горная и не имеет постоянной скорости в таких случаях на ГЭС строят водохранилище.

Теперь о мощности. Допустим электрическая мощность вашего генератора 30 кW. Пусть КПД его будет 50%. Значит механическая мощность мельницы для того чтобы вращать генератор должна быть 60 кW. Вот теперь и нужно считать какое колличество лопастей должно быть на колесе и какие по площади и с каким профилем (серп, крыло или др.). В расчет брать скорость течения реки. Механическая мощность считается как работа по перемещению груза на расстояние. 1W=1Дж*1м (если я правильно запомнил из Физики 8 класс). Расчетная механическая система должна обеспечивать мощность 60кW.
Теперь. Почему поотлетают лопасти. Допустим вы сделали колесо без расчетов и оно у вас крутится в воде и крутит генератор. Теперь вы подключили к генератору нагрузку (тепличные обогреватели). Нагрузка на ротор генератора резко возрастет. Колесо станет проворачиваться труднее, а поток воды остался тотже. Лопасти в воде притормозятся и набегающим потоком их может сорвать. А если мощность механической системы будет меньше электрической нагрузки на генератор (с учетом КПД), то при подключении нагрузки колесо затормозится и будет крутиться медленнее. Скорость вращения ротора снизится и упадет частота и напряжение. Все надо расчитать. Как расчитать - зависит от множества исходных данных вашей системы. Обьяснить все на пальцах немогу. Все равно что обратиться с вопросом как построить ракету, хочу в космос.
Если серьезно занялись этим вопросом надо искать профессиональные книги по этой теме.

Генераторы с возбуждением от обмотки ротора.
Внешний источник не нужен. Источником является сам генератор.
Статор имеет трехфаазную генераторную обмотку, а ротор обмотку возбуждения. Эта обмотка возбуждения питается от постоянного тока. Источником постоянного тока на роторе является дополнительная трехфазная генераторная обмотка, выходы которой через 6 диодов соединенных по схеме Илларионова запитывают обмотку возбуждения. Откуда в генераторной обмотке ротора берется ток? Наводится от обмотки управления на статоре и расположенной в пространстве как раз напротив генераторной обмотки ротора. Ну а в обмотке управления ток берется от блока управления, а тот в свою очереди запитывается от главной генераторной обмотки. Получился замкнутый круг. Системе, которая питает сама себя. Никакого вечного двигателя здесь нет. Ведь для того чтобы все это работало ротор надо механически крутить, и не хило. Ну а в начальный момент откуда возьмется электричество? Да вот так. Возьмется и все. Магнитное поле земли, намагниченность железа и т д. А если все же не возьмется, так можно на обмотку управления кратковременно от автомобильного аккумулятора подать напряжение и все заработает. Как правило принудительное возбуждение нужно при первичном пуске генератора на заводе. Затем железо неизбежно намагнитится и больше вмешиваться не потребуется.
Блок управления будет поддерживать напряжение на обмотке управления и через эту обмотку может регулировать выходным напряжением. Если выходное напряжение генератора повысится, блок управления немного снизит ток в обмотке управления и система снизит напряжение генератора. Красота генератора в том, что он не имеет токосъемных щеток. А это при больших мощностях немаловажно.

То, что Вы здесь описали, это отличный генератор, мы их используем в верряках и микро-ГЭС

Тупой вопрос: А зачем вообще синхронизация совмещение генераторов? нагрузка омическая - только отопление. Ставь выпрямитель или отдельные линии к нагревателям. Задачка простая.

Если это все городить для отопления, но не лучше ли воспользоваться тормозом, который затормаживая будет нагревать воду, конечно токого серийного оборудования нет, но даже при индивидуальном изготовлении это будет куда дешевле электричества, если тоько ваши теплицы не слишком далеко от реки.
А где вы находитесь? Как собираетесь топится зимой река ведь замерзнет, хотя эта проблема решама.

И вообще, сначало нужно оченить потенциалл реки, не исключено, что она больше пару киловатт не выдаст. Течение действительно 2,5 м/с, какова ширина, какова глубина?
Да и для отопления лучше принять меры энергосбережения. Конструцию (теплицы) утеплить, стекла посадить на герметик, а в местах наиболее неблагоприятных двоиное остекление, или самодельный стеклопакет - два стекла склеиваются прозрачным клеем, между ними растояние в несколько миллиметров (5-10), чтобы пакет не раздовило при изменении атмосферного давления оставляется маленькая дырочка, куда наружу или внутрь надо определять эмпирически.

Лучше уж установить тепловой насос.

Здесь всякая всячина по гиростанции.
http://www.sibpatent.ru/patent.asp?ptncls=...;mpkcls=F03B007

Я тоже хочу микро гэс мельничного типа....но не знаю как....что для этого необходимо. Свою просьбу я напечатал в разделе ЧАЙНИКОВ....может кто поможет. Вижу что Viktor 2004 действительно специалист...знает как это все работает. Виктор...напишите мне пожалуйста...огромное желание с вами побеседовать!

Спасибо Вам...будем смотреть..вижу,что ето патенты...хоть бы картинки оставили ! Во люди ! Купи кота в мешке !


Спасибо !...Еще не разобрался как работать на форуме и русский стал забывать !