Генерация энергии с помощью микротурбины [Учебное пособие]

Здесь представлена схема гидроэлектростанции, которая вырабатывает электроэнергию из водопровода в здании с помощью микротурбины. Выработанное электричество можно использовать для зарядки аккумуляторов, которые можно использовать for для аварийного освещения или для других подобных целей.

Верхние резервуары для воды размещаются на террасе дома и заполняются из подземного отстойника или скважины с помощью электрического насоса for бытового использования.

Вода обладает высокой кинетической энергией, когда она течет от высокого уровня к низкому. Электричество можно генерировать с использованием этой кинетической энергии с помощью подходящей микротурбины. В зависимости от количества потока воды в трубе можно изменять мощность, вырабатываемую турбиной.

Обзор схемы гидрогенерации

Принципиальная схема for гидроэлектростанции из водопровода представлена на рис. 1. Она построена на базе шести выпрямительных диодов 1N4007 (D1-D6), DC-DC стабилизатора LM2596 (IC1), Диод Шоттки 1N5822 (D7), дроссель (L1), микрогидротурбина (MHT) и несколько других компонентов.

Схема построена на основе понижающего импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока IC LM2596. Трехфазные выходы (RYB) MHT подключены к CON1. Изображение MHT, используемое в этом проекте, показано на рис. 2.

Мостовые выпрямители (состоящие из диодов от D1 до D6) преобразуют выходной переменный ток из MHT в постоянное напряжение. IC1, L1 и D7 выполняют понижающую операцию, преобразующую высокое напряжение в 5 В постоянного тока. Конденсатор С1 сглаживает выпрямленное постоянное напряжение, а С2 действует как буфер for выходного сигнала.

5 В постоянного тока, доступное на разъеме CON2, можно использовать для зарядки отдельных литий-ионных элементов 18650 с помощью модуля TP4056, показанного на рис. 3. Аварийное освещение или некоторые другие гаджеты могут питаться от одного литий-ионного элемента.

Список компонентов

Обязательно покупайте электронные компоненты у проверенных поставщиков.

LM2596

LM2596 представляют собой монолитные микросхемы, обеспечивающие все активные функции. for понижающий (понижающий) импульсный стабилизатор, способный управлять нагрузкой 3 А с отличным регулированием линии и нагрузки. Эти устройства доступны с фиксированным выходным напряжением 3,3 В, 5 В, 12 В и версией с регулируемым выходным напряжением. Например, LM2596-5.0 дает фиксированное выходное напряжение 5 В.

Серия LM2596 представляет собой высокоэффективную замену for популярных трехполюсных линейных регуляторов. Это существенно уменьшает размер радиатора, а в некоторых случаях радиатор не требуется.

Этот регулятор требует минимального количества внешних компонентов, прост в использовании и включает в себя защиту от сбоев и генератор с фиксированной частотой. LM2596 — это обновленная версия микросхемы LM2576 с частотой переключения 52 кГц. LM2596 имеет частоту переключения 150 кГц, что позволяет использовать конденсаторы и фильтры малой емкости.

Микрогидротурбина (МГТ)

В этом проекте используется универсальный генератор MHT. Он имеет максимальное выходное напряжение около 20 В, трехфазный переменный ток, максимальный выходной ток около 150 мА и скорость потока от 2,5 до 25 литров в минуту.

Сборка и тестирование

Схема PCB гидроэлектростанции for для получения электроэнергии из водопровода представлена на рис. 4, а схема ее компонентов - на рис. 5. Собрать схему на спроектированной PCB. Подключите выходы MHT RYB к CON1 с помощью внешних проводов. Источник питания for схемы предоставлен компанией MHT.

Загрузите PCB и PFD компоновки компонентов: нажмите здесь

После сборки схемы на PCB закрепите MHT с помощью водопроводной трубы подходящего размера — размер водопроводной трубы зависит от соединительных головок MHT. Когда вода начнет непрерывно течь по трубе, вы сможете получить напряжение постоянного тока 5 В на CON2.

Улучшение Efficiency в производстве электроэнергии на основе микротурбин

• Контроль расхода воды: установите датчик для контроля расхода воды, что может повысить выходную мощность и эффективность зарядки аккумулятора.
• Управление питанием. Включите модуль управления питанием, который направляет питание на критически важные устройства в зависимости от уровня заряда батареи и доступного потока.
• Защита от перенапряжения: включите защиту от перенапряжения для защиты цепи в случае неожиданного увеличения расхода воды, выходящего за пределы входного диапазона регулятора.
• Защита от перезарядки аккумулятора. Встроенная схема защиты предотвращает перезаряд аккумулятора, обеспечивая его долговечность и безопасность.

А. Самиуддхин имеет степень бакалавра технических наук в области электротехники и электроники. Его интересы включают LED освещение, силовую электронику, микроконтроллеры и программирование Arduino

Этот проект был впервые опубликован 13 ноября 2019 года и недавно обновлен в феврале 2026 года.