Vodní elektrárny a vodní pohony obecně

[tycka]

Dovolím si sem do nového vlákna, neboť jiné jsem nenašel dát odkaz na nekomerční stránky, se ktrerýma nemám jinak nic společného a kde se popisuje vodní energie a obecně pohony vodní silou v největší možné velikosti co jsem kde kdy veřejně viděl:

http://mve.energetika.cz/

Pozn: - téma věnované přímo jen vodní energii jsme zde nikde nenašel a tak jsme ho zde založil.

[Vito]

zdravím,
zrovna se chystám na výrobu malé vodní elektrárny na potok. předpokládaný výkon turbíny dle výše uvedených stránek by měl být cca 25W. bude nabíjet Pb akumulátor cca 2Ah, provoz zhruba 6 týdnů ročně.
řeším asi největší problém, a to je generátor. četl jsem vlákna tu na webu ale i jiné zdroje a nejsem z toho moc moudrý.
v úvahu připadá několik variant:
1.
dvě starší cyklodynama v sérii. turbína asi bude mít dost síly na roztočení, ale nejsem si jistý životností již opotřebených komutátorů.
2.
k dispozici mám alternátor škoda 120 nebo favorit. tady je největší problém řekl bych předimenzování výkonu alternátoru vůči výkonu turbíny a z toho vyplývající velký budící proud (údajně až 2A), který turbína pravděpodobně nezváldne pokrýt. napadlo mě řešení vykuchat z alternátorů regulátory (pokud tam jsou) a buzení řídit zdrojem konstantního proudu, tím snížit výkon, ale nevím jestli dosáhnu napětí cca 14V, které budu muset dohnat otáčkami -> větší převodový poměr a z toho vyplývající ztráta kroutícího momentu. upravovat na permanentní buzení se mi příliš nechce, protože mi přijde mimo moje technické (popř. studentské finanční) možnosti.
3.
nějaký 12V DC komutátorový motorek. zase problém s životností komutátoru (vlastně je to dynamo). nemám žádný k dispozici a nemám ani představu jaký zvolit. četl jsem ještě na webu výše o použití motorku z auta od stěračů, ventilátoru větrání atd. a ten následně převinout kvůli dosažení požadovaného napětí při nižších otáčkách, ale z myšlenky na převíjení se mi dělá nevolno
4.
DC motorek s magnety na rotoru. přijde mi jako ideální možnost, ale zdá se mi těžké nějaký sehnat.

jsem vděčný za každou radu a připomínku.
kdybyste náhodou někdo měl nějaký generátor který by mi posloužil a chtěli byste se ho zbavit, mohli bychom se nějak domluvit

[Fabulous]

Použij dynamo (alternátor? ) z Jawa Pionýr, Babeta, atd. Rotor má permanentní magnety, takže je téměř věčné. Výkon těchto zdrojů se pohybuje mezi 15-55 W, dle typu.

Víc neumím poradit

[Vito]

to už napadlo spolukonstruktéra turbíny. problém s magnetem z pionýra je ten, že to není jeden odpojitelný kus, ale rotor je mám pocit na hřídeli klikovky a stator je zase vložený do boku převodovky, takže by bylo potřeba vyrobit nějaký rám, který by to držel pohromadě, což to značně komplikuje. u ostatních drobných motocyklů by možná mohlo být něco snadněji použitelného. zkusím něco pohledat.

[Fabulous]

Jo jasně, musíš vysoustružit základnu a osu motoru. Ale tím získáš know-how a třeba prodáš pár motorů dalším zájemcům

[Josef]

Dynamko na kolo má na dlouhodobý provoz nedostatečná ložiska a moc nevydrží. Naštěstí starší dynamka na kolo (hliníková z NDR) byla bezkartáčková. Rotující magnet, stojící prstencová cívka a dva hrníčky z ocelového plechu, které tvořily pólové nástavce. Dynamka šla po "oloupání" hliníkového pláště rozebrat, vybrat jen cívky s pólovými nástavci a ferritové rotory, které se daly nalepit do skupiny za sebe na jeden hřídel, který mohl být uložený v kuličkových ložiskách. V takové úpravě to bylo nezničitelné zařízení. Dvě soustavy na jednom hřídeli mohly dávat 14V/0,5A= (už při 800 až 1200ot./min, čtyři soustavy dokonce 14V/1A=). Podmínkou ale bylo usměrnit každou soustavu samostatně gretzovým můstkem (4 diody 1N4007), vyfiltrovat kondenzátorem (nejméně 2G2/16V=) a teprve potom spojit do série (nebo u čtyřčete sérioparalelně). Spojit cívky přímo a teprve pak jediným usměrňovačem vše usměrnit (pro nabíjení) se neosvědčilo, protože se většinou nepodaří zorientovat magnety přesně, aby se cívky mezi sebou nepohádaly. Výkon pak není dobrý.
------------------
Klidně můžeš použít i autoalternátor. Ale zcela zruš buzení (to buzení by ti spotřebovalo prakticky celý výkon turbíny). Nevadí, že je alternátor mnohonásobně výkonnější. On ti převede na elektřinu jen tolik výkonu, kolik budeš schopen dodat energie mechanické.

1. Rozlisuj rotor na díly.
2. Vyjmi z "drápového" rotoru cívku
3. Nechej vyrobit nový hřídel z nemagnetického materiálu (nerez jakosoti 17240, mosaz nebo dural).
4. Zakup kulatý magnet (třeba tenhle http://www.neomag.cz/cz/katalog/neodymo ... =2,razeni, nebo http://www.neomag.cz/cz/katalog/neodymo ... =2,razeni,)
5. nech vysoustružit ze železa (nebo původního jádra cívk)y kulatou vložku, která doplní chybějící tloušťku magnetu na šířku původní cívky (není nutné skládat více magnetů na sebe, magnetování bude pro tvé potřeby a výkon dostačující)
6. Slož a slisuj rotor dohromady (nebo slep epoxidem).
7. Vlož do původního alternátoru (samozřejmě bez uhlíků).
8. Výstupní napětí a výkon si podle svých představ seřiď vhodnou volbou převodu mezi turbínou a alternátorem. Ideálně tak, aby při plně zatíženém alternátoru pracovala turbína na otáčkách na které je zkonstruována (tedy aby ji alternátor nedusil a nepodtáčel, ale aby se ani zbytečně nerozbíhala naprázdno).
------------------
Zapalování z Pionýra, Stadiónu nebo Babety také není špatné (až na "mrtvé polohy" komplikující hladký rozběh). Ba i ruské zapalování (magneto) od stacionárních motorů (např. z malé vojenské elektrocentrály) jde použít jako malý generátorek - magnet se točí na hřídeli s kuličkovými ložisky, cívka je ve statoru stojí a když se zruší přerušovač a dráty, co k němu původně vedly se vytáhnou ven, je to schopné to dávat střídavý proud. Vysokonapěťové vinutí magneta není v tomto případě potřeba, takže nevadí, pokud je vadné. Ale v takovém případě, neznáme-li jeho stav, je lépe toto vinutí z cívky odstranit aby netvořilo závity nakrátko (rozřezat pilkou na železo a pak opatrně sloupat, aby se nepoškodila nízkonapěťová cívka pod ním).
Většinou je však Pionýr nebo jiné magneto jen 6V zařízení a tak bude nejspíš zapotřebí cívku převinout dvojnásobným počtem závitů. Je to lepší řešení, než se pokoušet takto nízké napětí zvyšovat pomocí diodového zdvojovače. Protože u takto nízkého napětí už je docela citelná ztráta na diodách. Převinutí cívky ti umožňuje vyvést několik odboček na přepínač (a pak usměrnit) a udělat nejefektivnější věc, kterou můžeš pro mikroelektrárnu udělat - postupným přepínáním na vyšší a vyšší odbočku postupně zatěžovat turbínu tak, aby jsi ji alternátorkem "ubrzdil" na otáčky, kdy bude mít nejlepší účinnost.
Pokud je turbína udělaná správně, je na cívce k dispozici dostatek vinutí i odboček a je správně zvolený převodový poměr mezi turbínou a generátorkem, pak by při postupném přepínání přepínače směrem k většímu počtu závitů ve vinutí měl chod soustrojí "těžknout", otáčky se sníží, ale dobíjecí proud postupně stoupat. Až do "bodu zlomu", kdy s přepínáním na další odbočku sice chod bude dále "těžknout", otáčky klesat, ale nabíjecí proud začne klesat. Soustrojí je potřeba nastavit před "bod zlomu". Tehdy je optimálně přizpůsobeno množství vody, která je k dispozici ve vztahu se stavem nabití akumulátoru a jeho napětím. Nalezení tohoto bodu, kdy turbína a generátorek dobře spolupracují je velmi důležité a pokud soustrojí pracuje mimo režim, většinou z vody "vytěží" jen zlomek energie.
Pokud nelze odbočky zřídit přímo na cívce generátorku (magneta zapalování), nechce se vám z nějakého důvodu do generátorku zasahovat (nebo potřebujete mít ovládání daleko od generátorku pěkně v teple místnosti) je možné za generátorek vřadit autotransformátor doplněný o dvoudiodový usměrňovač a nabíjet 12V akumulátor.

prizpusobeni-generatoru-autotransformatorem.gif (4.67 KiB) Zobrazeno 21069 x

Takové zařízení jde většinou používat i na hodně kolísavém průtoku (např.jako přenosné do terénu) a vždy se dá nějak "doladit" aby uspokojivě pracovalo. Jinou možností (bez přepínače a elektroniky) je použít na generátorku několikastupňovou řemeničku a přizpůsobení k turbíně provést postupnou změnou převodového poměru, až je opět nalezen "pod zlomu" a situace, kdy je nabíjecí proud při momentálním průtoku turbínou co největší. Totéž co zde píši o přizpůsobení platí pro jakýkoli "otáčkově měkký" hnací stroj a generátorek s předem neznámou velikostí zatížení (různě vybitý akumulátor), tedy platí i pro vodní kolo, parní turbínku či větrnou vrtuli.

[pavel131]

Já bych zkusil krokový motor, ten má permanentní magnety, více pólů takže stačí menší otáčky a je k dispozici obrovské výkonová škála za pár korun. Zkusil bych se podívat na vyřazené tiskárny v elektroodpadu ve sběrném dvoře, cena skoro nula.

[Vito]

díky pánové za vaše rady. Josefův příspěvek má jako obvykle vysokou informační hodnotu
bohužel finanční možnosti jsou omezené (musím ještě financovat zbytek elektrárny), takže úpravu alternátoru prozatím odložím stranou (možná na příští rok) a zkusím to s krokovým motorem.
jestli dobře rozumím zapojení krokového motoru tak vlastně mezi jednotlivými vinutími, póly, fázemi nebo jak to nazvat není fázový posun, takže je můžu rovnou spojit paralelně pro maximální výkon a usměrnit?

[Josef]

Vyber si dostatečně silný motor a u něj si vyber jen jedno vinutí (jen dva dráty), jinak je pravděpodobné, že se budou mezi sebou po spojení hádat (fázový posun tam je a některé vinutí mají navíc ještě vyvedený střed vinutí). Pokud z něj neobdržíš to napětí, které potřebuješ, můžeš klidně použít trik s autotransformátorem, jen u uspořádání odboček si musíš ujasnit, zda budeš ve tvém případě potřebovat napětí zvyšovat nebo snižovat.

[dracekvo]

Něco jsem tu s krokovým motorkem zkoušel a moc mě to neoslovilo. Mizerný výkon, aby něco vyráběl, tak potřeboval celkem velké otáčky. U tak malé elektrárny bude každý převod citelné ztráty. A nějaká extra levná cena u nich také není.
Pokud si dobře pamatuju musel jsem každý pol nejdříve usměrnit a pak teprve spojit . Protože určitě budou mít fázový posun, jinak by se motorek přece nemohl točit.

Celkem se mi zamlouvá plochý pomaloběžný generátor, přesný název typu neznám, ale pro člověka trošku zručného a se základním vybavením v dílně by neměl být problém si ho vyrobit. I cívky jsou jednoduché. A nedavno jsem našel stránku, kde je to trošku lépe popsané ve srozumitelném jazyce.

http://www.vawt.om2cm.sk/?q=node/471

[Vito]

co myslíš tím mizerným výkonem? na dobíjení malýho akumulátoru nepotřebuju žádný ampéry. jestli mi to dá 300 mA při nějakých 14V tak budu maximálně spokojen

[Josef]

Při výletě, který jsem podnikl se svým hafanem z Králíků směrem na Kralický Sněžník jsem na severním konci spojených obcí Dolní - Horní Morava narazil na staveniště zajímavého dětského vodního hřiště. Je tam v zalesněné stráni spousta koryt, mlýnků a kádí. O tom však psát nechci.
To, co by snad mohlo zaujmout rozpadlíka byla malá vodní elektrárnička poháněná dřevěným korečkovým vodním kolem asi metr v průměru. Bylo to postaveno prakticky celé ze dřeva, tedy z materiálu v PA-době určitě dostupného. Otáčivý pohyb hřídele vodního kola byl převodovkou zpřevodován na svislý hřídel. Převodovka byla malá kostka, asi s kuželovými koly s nepříliš velkým převodovým poměrem (odhaduji to na 3:1 či 4:1, obdobný převodový poměr by šel určitě získat využitím ozubených kol z nějakého diferenciálu od auta). Vtip byl v tom svislém hřídeli. Ten sahal až pod střechu přístřešku, takže se dostal bezpečně z dosahu stříkající vody vodního kola do zcela suchého prostoru. Na horním příčném trámu byl přišroubovaný ložiskový domeček a nad ním byla na hřídeli skoro metrová, z prken vyřezaná řemenice, od které vedl tenký plochý textilní řemínek na malý generátor schovaný ve štítu střechy. Generátor měl velmi malou řemeničku. Na tomto řemenovém převodu s velikým převodovým poměrem se získávaly vysoké otáčky potřebné pro generátor. Generátor byl nasazený kyvně na plechové konzole napínané pružinou, takže řemínek neklouzal. Generátor je prý údajně vyrobený z cívek a rotoru z nějakého mopedu či motocyklu. Bylo to velmi jednoduše a přehledně udělané, prostě jen pár nenáročných součástek.
Takže, když si to srovnám v hlavě, dá se očekávat výkon cca 20...30W při střídavých 6V (po usměrnění zdvojovačem by to určitě zvládalo nabíjet 12V autobaterku). Zvládlo - bohužel až na tu vadu, že celé vodní hřiště je "poháněné" umělou řekou, kterou udržují v chodu několikakilowattová čerpadla. Takže při výpadku proudu elektrárna rozhodně nepojede.
Ale jako inspirace technického řešení by se to mohlo hodit. Kdo by šel náhodou okolo, může se na to kouknout, případně nafotit lépe než to mám já. Možná už to dnes mají komplet dostavěné (mělo se to na prázdniny otevírat). Je to zhruba na souřadnicích 50.1528931°N, 16.8161597°E

elektrarna.jpg (55.47 KiB) Zobrazeno 20526 x

[Indy]

Omlouvam se se vyzvednuti stareho tematu.

Tohle mi prijde jako velmi pekny navod z praxe pro rozpadlika.

www.malavoda.cz

[Josef]

Omlouvám se za chybu ve svém příspěvku ze dne 05.05.2014.
Při ručním překreslování schémátka do obrázkového souboru došlo k přehození napojení generátoru k transformátoru, což by v jedné poloze přepínače znamenalo zkrat.

Správně má být schéma zapojení takto:

prizpusobeni-generatoru-autotransformatorem.gif (5.49 KiB) Zobrazeno 16018 x

[Lyster]

Přehrada Tři soutěsky - dokument ( Velký, větší, největší )
https://www.youtube.com/watch?v=oYvE6V3O5u0

[Zapadlo]

Zajímavá kombinace vody a větru z roku 1523.
https://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%BCvener_M%C3%BChle
(die Hüvener Mühle - Dolní sasko, Landkresis Emsland)

[sigurd]

Ďalšia moja možná alternatíva (okrem TEG) pre situáciu, keď nejde FV.

Je to malá vodná (aj veterná) turbína 12V/25W, použitie priamo v prúde vody. Priemer 20 cm(max.), výška 7,5cm, hmotnosť 0,8kg. Denná výroba 0,5 kWh je už celkom zaujímavá. Dá sa to osadiť do plastovej rúry Js 200, čiže realizovať nejaké provizórne vodné "dielo", alebo len zavesiť do prúdu, a hydroelektráreň je hotová...Mne tečie popri záhrade celkom výdatný potok, je tam aj hať (jez-poz.prekl. ) s prevýšením 1 m.
https://www.aliexpress.com/item/1005003 ... rg3a-treba sledovať cenu.
Keď vyskúšam v reálnych podmienkach, tak dám report.