Для розробки і реалізації проекту саморобної електростанції конструктору-любителю потрібно попередньо проаналізувати особливості об'єкта, який повинен забезпечуватися електроенергією (окрема будівля, садиба, туристична база, кілька будинків і т.п.), а також дебіт води і можливість отримання перепаду рівня її за допомогою гідротехнічного устаткування.

Для розробки і реалізації проекту саморобної електростанції конструктору-любителю потрібно попередньо проаналізувати особливості об'єкта, який повинен забезпечуватися електроенергією (окрема будівля, садиба, туристична база, кілька будинків і т.п.), а також дебіт води і можливість отримання перепаду рівня її за допомогою гідротехнічного устаткування.

Якщо з'ясовується, що мікроГЕС повинна працювати на постійне навантаження, з незмінною (протягом доби) потужністю споживання, витрата води регулюється обмежувачем дебіту. У найпростішому випадку це може бути закріплена між двома направляючими пластина (дошка і т.д.). Залежно від ситуації, що складається вона легко ставиться в положення нижче або вище «норми». І тут немає нагальної необхідності у використанні накопичувальних акумуляторів. У разі ж істотної різниці в споживанні електроенергії (особливо коли «ножиці» перевищують кіловат-годину) вкрай бажаною стає акумуляторна батарея.
Дебіт води і висота, з якої потік спрямовується до турбіни, є головними факторами потужності, що віддається ГЕС в навантаження. Без них і в наших розрахунках, як то кажуть, не обійтися.
Вимірювання дебіту води проводиться за допомогою секундоміра і поплавка, на фіксованій ділянці річки (каналу і т.д.). Контрольна довжина цієї ділянки - близько 10 м. Поплавковая деталь вимірювання (легкий м'яч, шматочок пінопласту і т.п.), встановлена ​​на стромовині, буде переміщатися без наталкиванием на перешкоди. А захронометрувати величина, протягом якої поплавок пройде ці 10 м, дозволить легко обчислити швидкість самого потоку.
Але яке ж поперечний переріз русла?
Відповідні заміри виконують в трьох пунктах. За усередненими даними знаходять поперечний переріз. Знаючи до того ж і швидкість, розраховують сам дебіт.
Створення потрібного перепаду рівнів води (транспортного каналу) вимагає певних гідротехнічних робіт; досить об'ємних, але абсолютно необхідних відповідних конструкцій (див. рис.). Енергетичний же потенціал гідропотока обчислюють за формулою:

,
де,
- Wn - потенційна енергія;
- m - маса води, яка обрушується за одну секунду на турбіну (ось де знадобиться знайдений раніше дебіт!);
- g - прискорення вільного падіння, рівне 9,8 м / с2; h - висота падіння води (до виходу з турбіни).

Рис.1. Схема розташування та склад мікроГЕС:
1 - річка з дебітом основного потоку (варіант) 1,2 т / с, 2 - обмежувач дебіту (подробиці див. В тексті), 3 - канал транспортний з дебітом 0,4 т / с, 4 - лоток-спрямовуюча на палях ( з підручних матеріалів: наприклад, плах відповідних типорозмірів і порід деревини), 5 - технічне приміщення (з бруса і вагонки), 6 - стояк електропередачі (з укріпленими на ньому порцеляновими ізоляторами), 7 - лінія електропередачі (двухпроводная повітряна), 8 - гідроелектроагрегат в роботі (а - спадаючий потік води, б - турбіна в зборі, в - передача Кліноременная двухступенч тая, г - вузол проміжного вала, д - електрогенератор, е - плита-підставу сталева, ж - палі модринові або дубові), 9 - стік відпрацьованої води.

Рис.2. гідротурбіна:
1 - кільце-вінець (5-мм листова сталь, 2 шт.), 2 - лопатка (5-мм, нержавіюча сталь, 12 шт.), 3 - барабан (1,5-мм, жерсть), 4 - спиця (з 500-мм відрізка 26-мм сталевий рифленої арматури, 8 шт.), 5 - болт М12 (2 шт.), 6 - втулка-маточина (з відрізка труби 100x20 сталевий безшовної), 7 - вал турбіни (Ст 45), 8 - шарикопідшипник в корпусі (від сільгосптехніки, самоустановлювальний, 2 шт.), 9 - плита опорна (з відрізка швелера № 18, 2 шт.), 10 - болт М20 з гайкою самоконтрящейся (4 шт.), 11 - шуруп великогабаритний з потайною головкою (16 шт.), 12 - паля (з акації, дуба або модрини, 2150 мм, 4 шт.).

Рис.3. Кінематика одного з варіантів саморобної гідростанції з деталізацією основних вузлів
(робоче колесо турбіни умовно не показано):
1 - вал гідротурбіни (Сталь 45), 2 - маточина маховика-шківа (Ст 5), 3 - болт М12, 4 - маховик-шків провідний першого ступеня клинопасової передачі (Сталь 20), 5 - болт М10 (4 шт.), 6 - гайка М10 самоконтрящаяся (4 шт.), 7 - ремінь кордотканий клиновий (2 шт.), 8 - шків проміжного валу (Сталь 20), 9 - шпонка клиновая, 10 - вал проміжний (Сталь 45), 11 - плита сталева , 12 - корпус підшипникового вузла з кришками (Ст 3), 13 - шарикопідшипник 180206 (2 шт.), 14 - болт М8 (8шт.), 15 - шайба (8 шт.), 16 - гайка М8 (8 шт.) , 17 - генератор постійного струму (800 Вт, 24 В, 700об / хв.), 18 - шуруп великогабаритний з шайбою (6 ш т.), 19 - шків генератора (Сталь 20).
Потужність, яку можна в ідеалі отримати від турбіни, пропонованої для самостійного виготовлення, - приблизно 10 кВт. Працюючи в реальному мікроГЕС, варіант якої зображений на малюнку, така турбіна здатна віддати в навантаження (з урахуванням неминучих тут втрат) 800 Вт. Виходячи з цього обраний і генератор. У нього такі параметри: 800 Вт, 24 В, 700 об / хв.
Якщо взяти до уваги той факт, що ввечері і вночі електроенергія йде в основному на висвітлення (не споживається тільки протягом 3-4 годин), а вдень використовується для електроживлення 1-2 холодильників, тобто, мабуть, має сенс накопичувати її в акумуляторах , з'єднаних для зарядки і роботи в мережі з напругою 24 В. Але потрібно, щоб акумулятори перебували якомога ближче до розподільного щита. Адже втрати тут ростуть пропорційно протяжності лінії і перетину електрокабелю.
На щастя, вони не виходять за «норму» в нашій 150-метрової лінії, де використовується кабель, сумарне перетин алюмінієвих жив якого становить 25 мм 2.
Щоб від енергії води на мікроГЕС не був загублений жоден ват, вдаються до того, що турбіна забезпечується лопатями, закріпленими під кутом, що сприяють максимальному використанню кінетики спадаючого потоку. Наступні один за одним лопаті не зможуть бути загальмовані «втомленої», яка відпрацювала своє водою. І тертя тут зведено до мінімуму. Адже внутрішня поверхня у кожної з сформованих лопатями (лопатками) і барабаном турбіни (своєрідних «чаш») дбайливо відполірована. Гранично знижені і втрати в клинопасовій передачі, що доводить число оборотів у генератора до оптимального значення. Всі вали - на шарикопідшипниках. Ремені не згадуються (їх натяг регулюється за місцем кріплення опор).
Тепер - про інших конкретних пропонованої конструкції. Трёхсоткілограммовая турбіна (див. Рис.) Виконана з двох кілець-вінців (листова сталь), дванадцяти лопаток (нержавейка), бляшаного барабана, восьми спиць зі сталевої арматури (діаметром 26 мм) і втулки-маточини, закріпленої на робочому валу за допомогою двох болтових з'єднань М12. Вал обертається на двох самовстановлюються (і обов'язково герметичних - для запобігання від води) шарикопідшипниках.
Все це розташовується на двох опорах, які здатні витримувати навантаження до тонни. Останні кріпляться на чотирьох, вбитих в грунт на 1,5 метра, палях діаметром 200-250 мм (з акації). На валу турбіни розміщується маховик (діаметр 700 мм, маса близько 80 кг), який одночасно є і провідним шківом двоступеневої клинопасової передачі. Швидкість його обертання - 80 об / хв (режим холостого ходу) і 60 об / хв (під навантаженням).
Для отримання потрібних генератору 700 об / хв введений проміжний вал із шківами: веденим (D = 150 мм) і провідним (D = 350 мм). З останнього крутний момент передається вже на вал генератора постійного струму. Шків тут, можна вважати, ходової (Z = 130). А тому краще взяти його для нашої мікроГЕС готовим. Наприклад, підібрати підходящий зі списаної сільгосптехніки. Як, втім, і все попереднє. Але можна також виготовити самостійно. За методикою, неодноразово і досить повно публікувалася в журналі, а тому - добре знайомій багатьом нашим самодельщиков.
Решта в розглянутій конструкції, думається, ясно з самих ілюстрацій.
Слід також зазначити, що дана розробка мікроГЕС (на 24 В і 800 Вт) з успіхом була реалізована на території лісництва кошава для забезпечення електроенергією наметів туристської лісової бази в долині Шаса (600 метрів над рівнем моря).

МК 01 1996