Самодельная микро ГЭС

Часть 1. Напорная установка или "Гравицапа"
Часть 2. Микро ГЭС из велосипедного колеса
Часть 3. Измерения и испытания
Часть 4. Испытания пропеллерной микро ГЭС

 

Часть 4

Испытания пропеллерной микро ГЭС

Наконец настал черед основным испытаниям пропеллерного гидряка диаметром 0,95 метра. Лопасти сделаны из трубы диаметра 200 мм. Толщина стенок трубы 0,8 мм. Ширина лопастей 120 мм. Изготавливать лопасти из труб очень удобно. Не приходится самому изгибать металл. У труб ровная гладкая поверхность, что важно для быстроходных пропеллеров. Нужная крутка получается правильной разметкой трубы по расчету.     Первая передача между пропеллером и промежуточным шкивом цепная. Вторая - клиноременная. Цепь начала моментально слетать, сделав несколько оборотов.

Я решил, что причина этому в слишком длинной цепи и сместил промежуточный шкив вниз, но цепь все равно продолжала слетать. Причина была в резиновых подшипниках, на которых вращался пропеллер. Коэффициент трения у резины в воде маленький, но резиновые вкладыши пружинили, плоскость звездочки смещалась и цепь слетала.

	Заменил подшипник на заднюю втулку от велосипеда. Цепь слетать перестала, но сразу же загнуло одну лопасть.

Согнул кольцо из катанки диаметром 6 мм и приварил по периметру лопастей. Угол установки на концах лопастей 10 градусов. Генератор на постоянных магнитах выдал 15 Вт с трех фаз.      Скорость реки около 1,3 м/с. Потенциальная мощность потока воды приходящаяся на пропеллер составляет 800 Вт. КИЭВ самодельной установки около 0,3. Поэтому мощность на валу генератора должна быть 240 Вт. А на выходе генератора около 150 Вт при к.п.д. генератора в 60%. В действительности получилось 15 Вт. Причина такого огромного недобора мощности в низкой скорости вращения генератора. Его номинальные обороты около 5000 об/мин. А установка дает только 750 об/мин.

Поставил шкив в 1,7 раза большего диаметра. Мощность генератора увеличилась до 30 Вт. Рисунок слева.     Установил менее быстроходный генератор от "Газели". Мощность на лампочках удалось получить 65 Вт. Рисунок справа.

	Около недели ушло на постройку испытательных мостков

Измерение мощности с помощью генератора дает очень неточные разультаты. Неизвестны кпд генератора и кпд передачи.    Мощность установки с хорошей точностью можно померять с помощью веревки перекинутой через шкив, двух безменов и измерителя частоты вращения. Один безмен можно заменить грузом, но в данном случае это оказалось неудобно. N = M· 9,81· 2· 3,14· r· n = 61,6· M· r· n     [Вт] Где: M - разность показаний безменов или разность показания безмена и массы груза кг; r - радиус по веревке м; n - число оборотов об/с.

По данным измерений построен этот график. Максимальная мощность достигается примерно при 180 об/мин на шкиве. Пропеллер при этом делает 0,8 об/с. Быстроходность пропеллера равна Z = 1,7. Такая низкая быстроходность объясняется слишком широкими лопастями и большим углом установки, около 15 градусов на концах лопастей. Для бысроходных пропеллеров угол установки на кончиках лопастей должен равняться единицам градусов. Или даже быть чуть отрицательным. Но на запланированные испытания с разными углами, разной шириной лопастей не хватало времени. Месяц отпуска уже кончился. Времени хватило только на то, чтобы померять мощность двух других наборов лопастей при том же угле атаки.

Средние лопасти 59 мм шириной, изготовленные из трубы диаметром 110 мм дали механическую мощность 290 Вт. (Снимок по центру). КИЭВ достигло величины 0,29. А электрическая мощность, наоборот, упала до 50 Вт. Только после окончания испытаний нашел причину: слабо был натянут ремень генератора.     Самые узкие лопасти шириной 46 мм, изготовленные из трубы диаметром 80 мм дали механическую мощность 190 Вт. (Самый правый снимок).

    Испытания показали, что толщина лопастей метрового пропеллера должна быть 2 - 3 мм. Достигнутый КИЭВ 0,29 - это не так плохо, это довольно обычный показатель для самодельных установок. Но есть надежда, что при более тщательной оптимизации лопастей эту величину удастся повысить на 20 - 30%. И хотелось бы добиться максимальной быстроходности установки. На больших оборотах лучше работает генератор и меньше потери в редукторе.

   В заключении еще раз техника безопасности. Будьте очень осторожны при испытаниях! Сила, с которой вырывается из рук установка, неожиданно велика. И неожиданно резво она крутится. Если попасть в лопасти, то последствия будут весьма и весьма серьезными. А эксплуатировать на постоянной основе ее можно лишь заключив в ограждение, в которое ребенок не сможет просунуть руку. Не крепите установку длинными подводными растяжками. Проволока или трос крепления, проходящий под водой - это смертельная угроза для купальщиков. Установка не должна иметь острых выступов. И последнее замечание. Подводная установка должна быть обозначена надводным буем. По речкам сплавляются туристы. Невидимая конструкция для них может обернуться катастрофой.

Розин МН