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で 現代世界公共料金にはますます多くのお金を支払わなければなりませんが、その中には電力の供給も含まれます。 したがって、民家の所有者は、家全体に中断のない電力を供給できる220Vの風力発電機を自分の手で作る方法をますます考えています。
産業用風力発電機
すべての風力タービンは、ブレード、タービンローター、発電機、発電機軸、インバーター、バッテリーで構成されています。 どのモデルも産業用と家庭用に大別できますが、動作原理は同じです。
自家製オプションは、適切に考えられて設置されていれば安くなります。
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横型モデル
横型は刃数で分けられます。 効率は高いですが、風向を常に探るために風向計を設置する必要があります。 すべてのモデルは回転速度が高く、ブレードの代わりに空気抵抗に影響を与えるカウンターウェイトが取り付けられています。
マルチブレード モデルには、高慣性のブレードを最大 50 枚搭載できます。 ウォーターポンプの操作に使用できます。
220Vの風力発電機を自分の手で作る方法
提供する 民家平均風速 4 m/s で一定の電気の流れがあれば十分です。
- 0.15 ～ 0.2 kW。基本的なニーズに使用されます。
- 電気機器の場合は 1 ～ 5 kW。
- 家全体で20kWの暖房が可能です。
風が常に吹くわけではないことを考慮する価値があります。そのため、充電コントローラー付きのバッテリーと、デバイスが接続されているインバーターを備えた風車を自宅に提供する必要があります。
自家製風車のどのモデルでも、次の基本要素が必要です。
- ローター - 風を受けて回転する部分。
- ブレードは通常、木材または軽金属で取り付けられています。
- 風力を電気に変換する発電機。
- 空気の流れの方向を決定するのに役立つ尾部（水平バージョンの場合）。
- 発電機、尾翼、タービンを保持する水平ヤード。
- マッチ;
- 接続線とシールド。
シールドにはバッテリー、コントローラー、インバーターが含まれます。 実装方法について 2 つのオプションを検討してみましょう 風力発電機自分の手で。
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自分の手で洗濯機から風力発電機を組み立てる機能
旧式のエンジンを使って自分の手で 220V 風力発電機を作る方法を見てみましょう。
| 何をするか | 写真例 |
|---|---|
| エンジンローターの凹部に取り付けられるネオジム磁石を購入する必要があります。 ノッチ自体は旋盤で作られており、正確な位置に配置されています。図を使用してください。 |  |
| 磁石は、準備された凹部に瞬間接着剤で接着する必要があります。 次に、それらを紙で包み、残りのスペースをエポキシで埋める必要があります。 |  |
| 次に、ターナーから注文するのが最適なアクスルを準備します。 中空構造の内部には、ケーブル用のスペースとケーブルを挿入するための穴が必要です。 ホルダーを鉄の棒から取り付けます。 そのために、グラインダーを使用して2本のチューブを切り取り（発電機をそれらに取り付けます）、もう一方の端で溶接します。 |  |
| 外部下水用の16 cmパイプから作ることができるブレードに移りましょう。 この場合はジグソーを使います。 |  |
| 残っているのは、すべての要素を固定して風力発電機を組み立てることだけです。 まず、発電機、ブレード、ローター、尾翼をサポートレールに取り付けます。 発電機をケーシングで覆うことを忘れないでください。 |  |
| 発電所はヒンジ機構を使用して固定する必要があり、マストは コンクリート基礎ボルト4本。 |  |
| 配線を分電盤まで配線します。 |  |
| すべての要素を接続し、パフォーマンス テストを実行します。 |  |
組み立て時の一連の動作をわかりやすくするため ウィンドファーム古いものを自分の手で作って、ビデオを見てください。
自分の手で自動車発電機から垂直風力発電機を組み立てる特徴
「自家製」の人々が 220V 風力発電機を自分の手で作る方法を考えるとき、ほとんどの場合、自動車発電機を基礎として使用します。 組み立ては難しくありませんが、作業には次のものが必要です。
- 車からの 12V 発電機。
- バッテリー;
- 1.2 kWの電力で12から220 Wまでのコンバータ。
- ブレード用のアルミニウムまたはスチールのバレルまたはバケット。
- 車の警告灯。
- スイッチ;
- 電圧計;
- 断面が 2 mm を超える銅線。
- 固定用のクランプ。
自分の手で垂直風力発電機を組み立てるには、巻尺と鉛筆、キーのセット、電気ドリルとグラインダー、および金属はさみが必要です。 詳細なインストール手順は以下に記載されています。
表 2. 自動車発電機から垂直風力発電機を組み立てる
| アクション | 画像 |
|---|---|
| 準備した金属容器に印を付けて4等分に切断する必要がありますが、これを完全に行う必要はありません。 各部品にボルト用の穴を対称に開けます。 |  |
| 完全に切断されていない刃はわずかに曲がっていますので、回転速度はこのプロセスに直接依存するため、装置をどの方向に回転させるかを事前に決定してください。 |  |
| ブレードをプーリーに固定し、発電機をマストにクランプで取り付け、配線も用意した図面に従って組み立てる必要があります。 |  |
| 主なことは、パネル内のバッテリーが接続されているワイヤーとコンバーターを正しく接続することです。 |  |
操作を簡単にするために、車の発電機から風力発電機を自分の手で組み立てる方法に関するビデオをご覧ください。
現代の現実では、すべての住宅所有者は光熱費が絶えず増加していることをよく知っています。これは電気エネルギーにも当てはまります。 したがって、郊外の住宅建設で夏でも冬でも快適な居住条件を作り出すには、エネルギー供給サービスの料金を支払うか、自然エネルギー源は無料であるため、現在の状況から抜け出す別の方法を見つける必要があります。
自分の手で風力発電機を作る方法 - ステップバイステップガイド
私たちの州の領土はほとんどが平野です。 都市部では高層ビルによって風へのアクセスが妨げられているにもかかわらず、都市部の外では強い気流が吹き荒れています。 それが理由です セルフプロデュース風力発電機 - 唯一のもの 正しい解決策カントリーハウスに電気を供給するため。 ただし、最初にどのモデルが自己生産に適しているかを理解する必要があります。
ロータリー
回転風車は、自分の手で簡単に作ることができるシンプルな変換装置です。 当然のことながら、そのような製品は田舎の邸宅に電力を供給することはできませんが、 カントリーハウスうまくいきます。 住宅建設だけでなく、 別棟そして庭の小道さえも。 のために 自己集合最大 1500 ワットの電力のユニットを準備する必要があります 消耗品および次のリストのコンポーネント:
当然のことながら、金属を切断するためのハサミ、アングルグラインダー、 物差し、鉛筆、レンチとドライバーのセット、ドリルとペンチで穴あけ。
段階的なアクション
組み立てはローターの製作とプーリーの変更から始まり、一定の順序で作業が行われます。
バッテリーを接続するには、断面が 4 mm、長さが 100 cm 以下の導体が使用されます。消費者は断面が 2 mm の導体に接続されます。 開回路にコンバータを含めることが重要です 直流電圧端子接触図に従って交流値220Vで。
デザインの長所と短所
すべての操作が正しく行われれば、デバイスはかなり長期間使用できます。 十分に強力なバッテリーと最大 1.5 kW の適切なインバーターを使用すると、街路照明や屋内照明、冷蔵庫、テレビに電力を供給できます。 このような風車の製造は非常に簡単で、費用対効果が高くなります。 この製品は修理が簡単で、気取らずに使用できます。 動作に関しては非常に信頼性が高く、騒音を立てず、家の住人に迷惑をかけることもありません。 しかし、回転風車は効率が低く、その動作は風の有無に依存します。
ネオジム永久磁石をベースにした鉄を含まない固定子を備えたアキシャル設計が、構成部品の入手不能のため、それほど昔には私たちの州の領土に登場しました。 しかし今日は、 強力な磁石は珍しいことではなく、数年前に比べて価格が大幅に下がっています。
このような発電機の基礎は、乗用車のブレーキディスクを備えたハブです。 そうでない場合 新しい部品、その後、それを整理して潤滑剤とベアリングを交換することをお勧めします。
ネオジム磁石の配置と取り付け
作業はローターディスクに磁石を接着することから始まります。 この目的のために、20 個の磁石が使用されます。 および寸法は 2.5 x 0.8 cm 極の数を変更するには、次の規則に従う必要があります。
- 単相発電機は、極の数に対応する磁石の数を意味します。
- 三相デバイスの場合、極とコイルの比率はそれぞれ 2/3 に維持されます。
- 磁石の配置は極を交互にして行う必要があり、配置を簡素化するには、厚紙で作られた既製のテンプレートを使用することをお勧めします。
可能であれば磁石を使用することをお勧めします 長方形、丸い類似物では、磁場の集中が表面全体ではなく中心で発生するためです。 向かい合う磁石が逆極であるという条件を満たすことが重要です。 極を決めるには磁石を近づけ、吸引側がプラス、反発側がマイナスとなります。
磁石の取り付けには専用のものを使用しております。 接着剤組成物、その後エポキシ樹脂で補強して強度を高めます。 この目的のために、磁性要素が充填されています。 樹脂の広がりを防ぐために、側面は通常の粘土を使用して作成されます。
三相・単相タイプユニット
単相ステータは、負荷が増加すると振動が増加するため、パラメータが三相ステータよりも劣ります。 これは、一定期間にわたる出力の変動に起因する電流振幅の違いによるものです。 一方、三相アナログではそのような問題はありません。 これにより、三相発電機は単相に比べて出力を約50％向上させることができました。 さらに、追加の振動がないため、デバイスの動作中に無関係な騒音が発生しません。
巻線コイル
電気技師なら誰でも、コイルを巻き始める前に次のことが重要であることを知っています。 予備計算。 自家製 220V 風力発電機は低速で動作する装置です。 バッテリーの充電が 100 rpm で開始されるようにする必要があります。
これらのパラメータに基づくと、すべてのコイルを巻くのに必要な巻き数は 1200 回以内です。 1 つのコイルの巻き数を決定するには、合計インジケーターを個々の要素の数で割るだけです。
低速風車の出力を増加するには、ポールの数が増加します。 この場合、コイルに流れる電流の周波数が増加します。 コイルの巻き付けは太い銅線で行う必要があります。 これにより抵抗が減少し、電流が増加します。 電圧が急激に増加すると、電流が巻線の抵抗に完全に費やされる可能性があることを考慮することが重要です。 巻き取りを簡素化するには、専用の機械を使用できます。
ディスクに取り付けられた磁石の数と厚さに応じて、デバイスの性能特性が変化します。 最終的にどのようなパワーインジケーターが得られるかを確認するには、1つの要素を巻いてユニット内で回転させるだけで十分です。 電力特性を決定するために、特定の速度で電圧が測定されます。
コイルは丸く作ることが多いですが、少し延長することをお勧めします。 この場合、各セクターの銅の量が増加し、ターンの配置がより密になります。 コイルの内穴の直径は磁石の寸法と同じである必要があります。 ステータを製造するときは、その厚さが磁石のパラメータと等しくなければならないことを考慮することが重要です。
通常、固定子のブランクとして合板が使用されますが、コイルのセクターを描いて紙シートにマーキングを作成し、境界線に通常の粘土を使用することもかなり可能です。 製品に強度を与えるために、コイルの上の金型の底部にグラスファイバーが使用されています。 エポキシ樹脂が金型に付着しないことが重要です。 これを行うには、その上をワックスで覆います。 コイル同士は固定されており、各相の端部が引き出される。 その後、すべてのワイヤーが星型または三角形のパターンに従って接続されます。 完成したデバイスをテストするには、手動で回転させます。
通常、マストの最終的な高さは 6 メートルですが、可能であれば 2 倍にすることをお勧めします。 このため、コンクリートの基礎を使用して固定します。 固定は、ウインチを使用してパイプを簡単に上げ下げできるようなものでなければなりません。 パイプの上端にはネジが固定されています。
ネジを作るために必要なもの 塩ビパイプ、断面は16 cmである必要があります。6つのブレードを備えた長さ2メートルのネジがパイプから切り取られます。 ブレードの最適な形状は実験的に決定され、最低速度でのトルクを向上させることができます。 強い突風からプロペラを格納するために、折り畳み式の尾翼が使用されます。 発電した電気はバッテリーに蓄えられます。
ビデオ: 手作り風力発電機
風力発電機に利用可能なオプションを検討した後、各住宅所有者は目的に適した装置を決定することができます。 それぞれに良い面と、 ネガティブな性質。 特に、気団の動きが絶えずある都市部の郊外では、風力タービンの有効性を実感できます。
この記事では、自宅で自分の手で簡単な風力発電機を作る方法を学びます。 このような風力発電所は、家庭用電気ネットワークにアクセスできない遠隔地、たとえば遠隔地などで常に役立ちます。 夏の別荘。 もちろん使えます ガソリン発電機しかし、内燃機関からの轟音と煙は誰の好みにも合わない可能性が高く、屋外でのレクリエーションには適していません。 また、ガソリン代もかなり高くなります。
風力発電所はバッテリーを充電できるようになります。 バッテリー寿命あまり強力ではありません 家庭用器具そして照明。 ただし、受け取ったエネルギーを正確にどこに費やすかはあなた次第です。
この記事は、自分の手で風力発電機を構築する分野のアマチュアを対象としているため、可能な限り設計が選択されました。 簡単な回路風力発電所。 これは比較的低速の手作り風車 (速度インジケーター Z=3) になります。 この設計は信頼性が高く、安全に操作できます。
風力発電の選択
確かに、この記事を読んだ多くの人は、国内で冷蔵庫や照明に電力を供給する風力発電機の建設に限定されず、バッテリーだけでなく暖房用バッテリーや暖房用ボイラーにも電力を供給するそのような発電所をすぐに建設するでしょう。水。 しかし、そのような強力な発電所を製造するのは非常に困難です。なぜなら、電力が増加するにつれて設計の複雑さが2乗どころか、ほぼ3乗単位で増加するからです。
出力がわずか 2 kW の風力発電所の例としては、産業用風力発電機 W-HR2 があります。 国際企業 AVIC（写真）。 定格出力 2 kW のこの風力発電機は、空気力学的金属ブレードを備えた直径 3.2 m のローター、巨大な支柱の上に高さ 8 m の頑丈な鉄塔を備えています。 鉄筋コンクリート基礎。 ユニットはトラッククレーンを使用して設置されます。 当然のことながら、そのような風力発電機の計算と製造は、個々の専門企業にとってさえ困難であり、専門家でない一人がそのような風力タービンを自分の手で構築することはほとんど不可能です。
表 1. 風速 4 m/s における風力発電機出力のブレード数および風車直径への依存性
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電力、W |
風車の直径と羽根の数、m |
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テーブル内 図 1 は、翼型風車の出力の直径と羽根の枚数への依存性を示しています。 言い換えれば、必要な電力を得るために、特定の風車のブレードがどれくらいの時間回転する必要があるかということです。 この表のデータは、風力発電機の動作に関する実際のテストに基づいており、風車の KIEV (風力エネルギー効率) は 0.35 (平均品質プロファイル)、発電機の効率は 0.8、ギアボックスの効率は 0.9 です。
一部の人にとって、これらのデータは一見すると高すぎるように見えるかもしれません。 たとえば、テーブルから。 図 1 は、3 つのブレードを備えた 500 W の風力発電所を建設するには、風車の直径が 11.48 m でなければならないことを示しています。ただし、データは 4 m/s の弱い風に対して与えられているため、この数字を恐れる必要はありません。 海から離れた平地では普通の風です。
同時に、風速が増加すると、風力発電所の出力も増加します。 図では、 この依存性は、定格電力が 240 W の発電所について示されています。 グラフは、最小風速 4 m/s (発電所の運転開始時) では、電力はわずか 30 W であることを示しています。 しかし、風力発電所の電力は風速の 3 乗に比例します。 つまり、風速が 2 倍になって最大動作速度 8 m/s になると、風力発電所の出力は 2 3 = 8 倍、つまり 30 W から最大出力の 240 W まで増加します。 もっと 高速風力が強ければ、風力発電所の運営は制限される必要がある。
一般に、実際の経験に基づいて、比較的単純な自家製風力発電機の出力は 200 ～ 500 W の範囲であると結論付けることができます。 これは一種の「黄金律」です。 個々の設計者が実際に動作する、より強力な風力発電機を自分の手で組み立てることに成功することはほとんどありません。
風車のデザインの選択
風車は風力発電機の最も重要な部分です。 風力エネルギーを機械エネルギーに変換するのはこれです。 また、他のすべてのコンポーネント (発電機など) の選択は、その設計によって決まります。 電流.
古代の風車の風車の形は誰もがよく知っているはずです。 これはまさに、忘れ去られた古いものすべてが必ずしも良いとは限らない例外のケースです。 このような風車の風車の KIEV は 0.10 ～ 0.15 程度と非常に低く、最新の高速羽根車の KIEV である 0.46 よりもはるかに小さいです。 すべては空気力学の知識が浅いためです 古代の巨匠より高度な設計を構築することはできませんでした。
この図は、帆 (1) と翼 (2) の 2 種類のブレードの動作を示しています。 帆の羽根 (1) を作るには、単にシート材料を風に対して斜めに配置して軸に取り付けるだけで十分です。 風車骨董品。 しかし、そのようなブレードが回転すると、かなりの空気力学的抵抗が発生し、迎え角が増加するにつれて増加します。 また、渦が翼の端に形成され、翼の後ろに低圧の領域が現れます。 これらすべてにより、帆のブレードは風力推進装置としては効果がなくなりました。
翼型ブレード (2) を使用するとさらに効果的です。 飛行機の翼に似たブレード形状により、摩擦や真空による損失が最小限に抑えられます。 ブレードの迎え角に関しては、実際には、最も適切な角度が最適であることがわかっています。 最適な角度 10〜12°です。 迎え角が大きくなると、ブレードにかかる風圧が大きくなることによる出力の増加が、空力損失の増加によってカバーされなくなります。
もちろん、垂直軸サボニウス ローターやダリウス ローターなど、他にも多くの興味深いタイプの風力モーターがあります。 しかし、それらはすべて風力エネルギーの利用率が低く、(羽根車と比較して) 材料消費量が多くなります。 たとえば、直径 2 メートル、高さ 2 メートルのサボニウス ローターを備えた設備で、風速 4 m/s の静かな場合、有効電力は 20 W になります。 直径わずか 1 メートルの 16 枚翼のプロペラでも、同じ出力を生成できます。
したがって、「車輪の再発明」は行わず、水平回転軸を備えた翼型ブレードを使用する設計をすぐに基本として採用します。 最大 KIEV を持つのはこのタイプの風力エンジンです。 最小消費量材料。 この設計が、稼働しているすべての産業用風力発電所のほぼ 99% で使用されていることは驚くべきことではありません。
まず最初に、ブレードの数を選択する必要があります。 最も安価なものは 2 枚刃と 3 枚刃の風車ですが、高速であるため次のような欠点があります。
— 動作速度が高いと、大きな遠心力とジャイロ力が発生します。 ジャイロスコープの力は発電機の軸、取り付け台、マストに負荷を与えますが、遠心力はブレードを引き裂く傾向があります。 このため、高速２枚羽根風車の羽根端部の周速度は２００ｍ／ｓ以上に達することも多い。 比較のために、1808 年製のベイカーライフルから発射された弾丸の速度は 150 m/s でした。 したがって、飛んで壊れたプロペラの破片が人を傷つけたり、場合によっては死亡する可能性があります。 このため、高速の風力タービンブレードを作ることは誰にも推奨されません。 プラスチックパイプ。 これらの目的には、引張強度が高い木材の方が適しています。 木材から刃物を作るのは非常に手間がかかります。
— ブレードが速く回転するほど、空気に対する摩擦力が大きくなることが知られています。 したがって、高速風車のブレードは、空気力学的製造品質の点で非常に厳しいものとなります。 たとえ小さな誤差であっても、高速ブレードの KIEV は大幅に減少します。 高速ブレードを凹面にすることは非常に望ましくなく、飛行機の翼の形状にする必要があります。 低速プロペラのブレードを作るのはアマチュアにとってはるかに簡単です。 KIEV が 0.3 より悪い切断パイプから低速プロペラ用のブレードを作成するには、多くの「試行」が必要です。
— 高速風力タービンは回転時に多くの騒音を発します。これは、空気力学的に高品質のブレードであっても、高速回転すると空気の圧縮と放出の重要なゾーンが発生するためであり、自家製ブレードではさらにその可能性が高くなります。 したがって、ブレードの周速度が大きくなり、ブレードの寸法が大きくなるほど、騒音も大きくなります。 したがって、強力な高速風車を家の屋上や建物が密集した庭に簡単に設置することはできません。そうしないと、ヘリコプターの離陸音で夜中に目が覚めてしまうだけでなく、近隣住民との関係も台無しになってしまう危険があります。 。
— 風力車の羽根の数が少ないほど、振動が大きくなります。 したがって、羽根の数が少ない (2 ～ 3 枚) 風力車はバランスを取るのがより困難になります。
高速風力車のこれらすべての欠点を考慮すると、多かれ少なかれ強力な「風車」の場合、少なくとも 5 ～ 6 枚のブレードの数を選択する方が良いでしょう。
表のデータに基づいています。 1、単純な発電所を作るのに適した最大ブレード長を見積もってみましょう。 直径 2.5 ～ 3 m の 6 枚羽根のプロペラを製造するのは明らかに困難です。 このようなプロペラのバランスをとり、マストに取り付けるプロセスを想像してみてください。マストは、そのようなプロペラの重量と空気力学的負荷に耐えられるように非常に強力でなければなりません。 しかし、直径 2 メートル程度の 6 枚羽根のプロペラなら、愛好家であれば自分の手で作ることができるでしょう。
おそらく、材料費を無視してブレードの数をさらに増やして風力タービンの有効出力を増大させたいと思う人もいるでしょう。 したがって、2 メートルのプロペラの羽根の数が 12 枚である場合、「新鮮な」風 (8 m/s) での出力はほぼ 500 W に達します。 しかし、そのような高価な風車は低速すぎることが判明し、必然的に別のギアボックスの使用が必要となり、風力発電所の設計が非常に複雑になります。
したがって、最も最適な設計は、直径 2 m、ブレードの数が 6 枚の風力発電機プロペラです。
風力発電所用発電機
風力発電所用の発電機を選択する場合、まず風車の回転速度を決定する必要があります。 風車の回転速度 W (負荷時) は、次の式を使用して計算できます。
W=V/L*Z*60、
L=π*D、
ここで、V は風速、m/s です。 L - 円周、m。 D は風車の直径です。 Z は風車の速度インジケーターです (表 2 を参照)。
表 2. 風車の速度インジケーター
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刃数 |
スピードインデックスZ |
選択した直径2m、羽根6枚の風車のデータをこの式に代入すると回転数が求められます。 周波数の風速依存性を表に示します。 3.
表 3. 風速に応じた、直径 2 m と 6 枚のブレードを備えた風車の回転数
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風速、m/s |
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速度、回転数 |
最大使用風速を7～8m/sとします。 風が強い場合、風力発電機の動作は安全ではないため、制限する必要があります。 すでに決定したように、風速 8 m/s では、選択した風力発電所設計の最大出力は 240 W になり、これは風車の回転速度 229 rpm に相当します。 これは、適切な特性を持つ発電機を選択する必要があることを意味します。
幸いなことに、完全な不足の時代は「忘却の彼方に沈んでいる」ため、従来のように自動車用発電機を VAZ-2106 から風力発電所に適応させる必要はありません。 問題は、このような自動車用発電機、たとえば G-221 は定格回転数が 1100 ～ 6000 rpm と高速であることです。 ギアボックスがなければ、低速風力車は発電機を動作速度まで回転させることができないことがわかりました。
「風力タービン」用のギアボックスは作成しないため、別の低速発電機を選択して、単に風車を発電機のシャフトに取り付けることにします。 これに最適なのは、自転車のホイールモーター用に特別に設計された自転車用モーターです。 このような自転車用モーターは動作速度が遅いため、発電機モードで簡単に動作できます。 このタイプのモーターに永久磁石が存在するということは、通常は電磁石 (励磁巻線) を使用する非同期 AC モーターなどの場合のように、発電機の励磁に問題がないことを意味します。 界磁巻線に電流を供給しないと、このようなモーターは回転時に電流を生成しません。
さらに、自転車モーターの非常に優れた特徴は、ブラシレスモーターであるため、ブラシの交換が必要ないことです。 テーブル内 図 4 は、250 W 自転車モーターの技術特性の例を示しています。 表からわかるように、この自転車モーターは 240 W 風車の発電機として最適です。 最大速度風車 229 rpm。
表4. 仕様 250W自転車モーター
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メーカー |
ゴールデンモーター(中国) |
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定格電源電圧 |
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最大出力 |
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公称速度 |
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トルク |
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ステータ電源タイプ |
ブラシレス |
風力発電機を自分の手で作る
発電機を購入したら、自分の手で風力発電機の組み立てを始めることができます。 風力発電所の構造を図に示します。 ノードの固定方法と配置方法は異なる場合があり、設計者の個々の能力に依存しますが、図の主要なノードの寸法に従う必要があります。 1. これらの寸法は、風車の設計と寸法を考慮して、特定の風力発電所に合わせて選択されます。
図では、 図 1 は、サイドショベル (1)、羽付きテール (2)、およびバネの力が伝達されるレバー (3) の寸法を示しています。 風車を風で回すための羽のついた尾は、図の寸法に従って作らなければなりません。 1 プロファイルパイプ 20x40x2.5 mm と尾部としての屋根鉄から。
発電機は次のような距離に取り付ける必要があります。 最小距離ブレードとマストの間には少なくとも 250 mm がありました。 そうしないと、風やジャイロの力の影響で曲がったブレードがマストに衝突して破損しないという保証はありません。
刃物の製造
DIY 風車は通常、ブレードから始まります。 ほとんど 適切な材料低速風車ブレードの製造には、プラスチック、またはむしろプラスチックパイプが使用されます。 プラスチックパイプから刃を作る最も簡単な方法は、労力が少なく、初心者でも失敗しにくいことです。 また、木製の刃とは異なり、プラスチックの刃は湿気によって損傷しないことが保証されています。
パイプは次のものでなければなりません PVC直径圧力パイプラインまたは下水道の場合は 160 mm (SDR PN 6.3 など)。 このようなパイプの壁厚は少なくとも 4 mm です。 用パイプ 重力下水道合わないでしょう！ これらのパイプは薄すぎて壊れやすいです。
写真は羽根が折れた風力車です。 これらのブレードは薄い塩ビパイプ（非加圧下水道用）から作られました。 風圧で曲がってマストに激突した。
ブレードの最適な形状の計算は非常に複雑なので、ここで説明する必要はありません。専門家に任せてください。 図に従って、すでに計算されたテンプレートを使用してブレードを作成するだけで十分です。 図２は、テンプレートの寸法をミリメートル単位で示している。 このようなテンプレートを紙から切り取り（）、パイプに160 mm取り付け、マーカーでパイプにテンプレートの輪郭を描き、ジグソーまたは手動でブレードを切り出すだけです。 図の赤い点。 図 2 は、ブレード マウントのおおよその位置を示しています。
その結果、写真のような形状のブレードが 6 枚になるはずです。 結果として得られるブレードの KIEV が高く、回転時の騒音が少なくなるようにするには、研削する必要があります。 鋭い角エッジとすべての粗い表面を研磨します。
自転車のモーター本体にブレードを取り付けるには、風力モーターヘッドという、 軟鋼厚さは6～10mm。 ブレードを取り付けるための穴を備えた、厚さ12 mm、取り付け長さ30 cmの6つの鋼ストリップが溶接されています。 ディスクは、スポーク締結用の穴を介してボルトとロックナットを使用して自転車のモーター本体に取り付けられます。
風車を作った後はバランスを取る必要があります。 これを行うために、風車は厳密に水平な位置の高さに固定されます。 これを行うことをお勧めします 屋内で風がないところ。 バランスのとれた風車では、ブレードが自然に回転することはありません。 ブレードが重い場合は、風車の任意の位置でバランスが取れるまで端から研磨する必要があります。
すべてのブレードが同じ平面内で回転するかどうかも確認する必要があります。 これを行うには、下部ブレードの端から近くの物体までの距離を測定します。 次に、風車を回転させ、選択したオブジェクトから他のブレードまでの距離を測定します。 すべてのブレードからの距離は +/- 2 mm 以内である必要があります。 差が大きい場合は、ブレードが取り付けられている鋼帯を曲げて歪みを除去する必要があります。
発電機（自転車用モーター）をフレームに取り付ける
発電機にはジャイロスコープの力などによる大きな負荷がかかるため、しっかりと固定する必要があります。 自転車のモーター自体は高負荷で使用されるため、軸が丈夫になっています。 そのため、その車軸は、自転車に乗るときに生じる動的負荷の下で大人の体重に耐える必要があります。
しかし、自転車のモーターは、風力発電所の発電機として動作する場合のように、自転車のフレームの片側ではなく、両側から取り付けられます。 したがって、シャフトはフレームに取り付ける必要があります。フレームは、適切な直径 (D) の自転車モーターのシャフトにねじ込むためのネジ穴と、固定用の 4 つの取り付け穴を備えた金属部品です。 スチールボルトフレームにはM8。
シャフトの自由端の最大長さを使用して固定することをお勧めします。 シャフトがフレーム内で回転するのを防ぐために、ナットとロックワッシャーでシャフトを固定する必要があります。 フレームはジュラルミン製がベストです。
風力発電機のフレーム、つまり他のすべての部品が配置されるベースを作成するには、厚さ 6 ～ 10 mm の鋼板、または適切な幅 (風力発電機の外径に応じて) のチャネルのセクションを使用する必要があります。回転ユニット）。
集電体と回転体の製作
単に発電機にワイヤーを取り付けただけでは、遅かれ早かれ、風車が軸の周りを回転するときにワイヤーがねじれ、破損します。 これを防ぐには、可動接点である集電装置を使用する必要があります。これは、ブッシングで構成されています。 断熱材(1)、接点(2)、およびブラシ(3)。 降水から保護するには、集電装置の接点を閉じる必要があります。
風力発電機の集電装置を作成するには、この方法を使用すると便利です。まず、完成した回転アセンブリに接点を配置します。たとえば、長方形断面の太い真鍮または銅線 (変圧器に使用されます) でできた接点を配置します。はんだ付けされたワイヤ (10) がすでにあるはずです。これには、少なくとも 4 mm 2 の断面積を持つ銅より線を使用する必要があります。 接点はプラスチックカップまたはその他の容器で覆われ、サポートスリーブ (8) の穴が閉じられ、エポキシ樹脂が充填されます。 写真はエポキシ樹脂に二酸化チタンを添加したものです。 エポキシ樹脂が硬化した後、接点が現れるまで部品を旋盤で研削します。
可動接点として板バネを備えた車のスターターの銅グラファイト ブラシを使用するのが最善です。
風力発電機の風車が風を受けて回転するには、風力タービンのフレームと固定マストの間に可動接続を設ける必要があります。 ベアリングは、ボルトを使用してフランジを介してマストパイプに接続されたサポートスリーブ (8) と、フレーム (4) にアーク溶接 (5) されたカップリング (6) の間に配置されます。 回転を容易にするために、ベアリング (7) を使用したスイベル ユニットが必要です。 内径 60mm以上。 ころ軸受はアキシアル荷重に耐えることができるため、最も適しています。
風力発電所をハリケーンの風から守る
この風力発電所の運転可能な最大風速は8～9m/sです。 風速がより高い場合は、風力発電所の稼働を制限する必要があります。
もちろん、この提案された独自の風車のタイプは低速です。 ブレードが崩壊するような超高速で回転する可能性は低いです。 しかし、風が強すぎると尾翼にかかる圧力が非常に大きくなり、風向が急激に変化すると風力発電機が急激に回転します。
強風時にブレードが急速に回転することを考慮すると、風車は回転に抵抗する大きくて重いジャイロスコープに変わります。 そのため、フレームと風車の間に問題が発生します。 重大な負荷、発電機のシャフトに焦点を当てています。 アマチュアがハリケーンの風から何の防御もせずに自分の手で風力発電機を作り、大きなジャイロスコープの力により自動車発電機の強力な車軸が壊れたという事例が数多く知られています。
さらに、直径 2 m の 6 枚羽根の風車には大きな空気抵抗があり、強風時にはマストに大きな負荷がかかります。
したがって、自家製風力発電機が長期間確実に機能し、風車が通行人の頭の上に落ちないようにするためには、ハリケーンの風から風力発電機を保護する必要があります。 風車を保護する最も簡単な方法は、サイドシャベルを使用することです。 これは実際に実証されている非常にシンプルなデバイスです。
サイド ショベルの動作は次のとおりです。風が吹いている状態 (最大 8 m/s) では、サイド ショベル (1) にかかる風圧はスプリング (3) の硬さよりも小さく、風車は約尾を使って風に乗ります。 必要以上の運転風が吹いたときにバネが風車を折るのを防ぐため、テール(2)とサイドショベルの間にストレッチャー(4)を張ります。
風速が8m/sに達すると、サイドショベルにかかる圧力がバネの力よりも強くなり、風力発電機が折り畳まれ始めます。 この場合、風の流れがブレードに斜めに近づき始め、風車の力が制限されます。
風が非常に強いとき、風車が完全に折りたたまれ、ブレードが風の方向と平行に設置されると、風車の運転は事実上停止します。 尾翼尾部はフレームにしっかりと接続されておらず、ヒンジ (5) を中心に回転します。ヒンジ (5) は構造用鋼で作られ、直径が少なくとも 12 mm でなければならないことに注意してください。
サイドショベルの寸法は図の通りです。 1. サイドシャベル自体とテールは、20x40x2.5 mm のプロファイルパイプと厚さ 1 ～ 2 mm の鋼板で作るのが最適です。
作動ばねとして、以下のあらゆるばねを使用できます。 炭素鋼保護亜鉛コーティング付き。 主なことは、極端な位置ではバネ力が12 kg、初期位置（風車がまだ折りたたまれていないとき）では6 kgであることです。
ストレッチャーを作成するには、スチール製の自転車ケーブルを使用する必要があります。ケーブルの端をループに曲げ、自由端を直径1.5〜2 mmの銅線を8回巻いて固定し、錫で半田付けします。
風力タービンマスト
鋼製マストは風力発電所のマストとして使用できます。 水管少なくとも直径 101 ～ 115 mm、最小長さ 6 ～ 7 メートル。 ただし、30 メートルの距離に風に対する障害物がない比較的開けた場所がある場合に限ります。
風力発電所を空き地に設置できなければ何もできません。 風車が周囲の障害物（家、木）より少なくとも1メートル高くなるようにマストの高さを高める必要があります。そうしないと、発電量が大幅に減少します。
マストの基部自体は、湿った土壌に押し込まれないように、コンクリートのプラットフォームに設置する必要があります。
少なくとも直径 6 mm の亜鉛メッキ鋼製取り付けケーブルを支線として使用する必要があります。 支線はクランプを使用してマストに取り付けられます。 地上では、ケーブルは強力な鋼鉄ペグ（パイプ、チャンネル、アングルなどで作られたもの）に取り付けられており、このペグは深さ 1.5 メートルまで斜めに地中に埋められます。 さらに底部をコンクリートで密閉するとさらに良いです。
風力発電機を備えたマストアセンブリはかなりの重量があるため、手動で取り付ける場合は、同じ材料で作られたカウンターウェイトを使用する必要があります。 鋼管、マストのように、または 木の梁重り込みで100x100mm。
風力発電所の電気図
この図は最も単純なバッテリ充電回路を示しています。発電機の 3 つの端子が三相整流器に接続されています。三相整流器は、並列接続されスター接続された 3 つのダイオード ハーフブリッジで構成されています。 ダイオードは、最小動作電圧 50V および電流 20A の定格が必要です。 発電機からの最大動作電圧は 25 ～ 26 V であるため、整流器からのリード線は直列に接続された 2 つの 12 ボルト バッテリーに接続されます。
この最も単純な回路を使用する場合、バッテリーの充電は次のように行われます。22 V 未満の低電圧では、電流が制限されているため、バッテリーの充電は非常に弱くなります。 内部抵抗電池。 風速が7〜8 m / sの場合、発電機の生成電圧は23〜25 Vの範囲になり、バッテリーを充電する集中的なプロセスが始まります。 風速が高くなると、風力発電機の動作はサイドショベルに限定されます。 (風力発電所の緊急運転中) バッテリーを過度の高電流から保護するには、回路に次の定格のヒューズが必要です。 最大電流 25A.
ご覧のとおり、この単純なスキームには重大な欠点があります。静かな風（4〜6 m/s）では、バッテリーは実質的に充電されません。これらは平地で最も頻繁に見られる種類の風です。 微風時にバッテリーを充電するには、バッテリーの前に接続されたチャージコントローラーを使用する必要があります。 充電コントローラーは必要な電圧を自動的に変換し、ヒューズよりも信頼性が高く、バッテリーの過充電を防ぎます。
220 V AC 電圧用に設計された家庭用電化製品にバッテリを使用して電力を供給するには、24 V DC 電圧をピーク電力に応じて選択される適切な電力に変換する追加のインバータが必要になります。 たとえば、照明、コンピュータ、または冷蔵庫をインバータに接続する場合は、600 W 用に設計されたインバータで十分ですが、さらに電気ドリルや電気ドリルを使用する場合は、 丸鋸(1500 W) の場合は、2000 W インバーターを選択する必要があります。
図は、より複雑なものを示しています 電気図: 発電機 (1) からの電流は、まず三相整流器 (2) で整流され、次に充電コントローラー (3) によって電圧が安定し、24 V バッテリー (4) を充電します。 食品用 家庭用器具インバータ(5)が接続されています。
発電機からの電流は数十アンペアに達するため、回路内のすべてのデバイスを接続するには、総断面積が 3 ～ 4 mm 2 の銅線を使用する必要があります。
少なくとも 120 a/h のバッテリー容量を使用することをお勧めします。 バッテリーの総容量は、その地域の平均的な風の強さ、接続されている負荷の電力と周波数によって異なります。 より正確には、必要な容量は風力発電所の運転中にわかります。
風力発電所のケア
審査 低速風力発電機 DIY の場合は、通常、弱風でも良好に始動します。 風力発電機を通常に動作させるには、次の規則に従う必要があります。
1. 始動から 2 週間後、弱風時に風力発電機を下ろし、すべての留め具を確認します。
2. 少なくとも年に 2 回、スイベルユニットと発電機のベアリングに注油してください。
3. 風車の不均衡の最初の兆候（風を受けて回転する位置で回転するときのブレードの揺れ）が現れたら、風力発電機を下げて誤動作を解消する必要があります。
4. コレクターブラシは年に一度点検してください。
5. 風力発電所の金属部分は2～3年に1回塗装してください。
イーゴリ・ソラロフ、特に
電気料金は着実に上昇しています。 暑い夏でも凍えるような冬でも快適な生活を送るためには、電気代に多額のお金を費やすか、代替エネルギー源を探す必要があります。 先進国は長い間、太陽、水、風力エネルギーを利用してきました。 お金を払う必要のない天然の栄養源です。 エネルギーを生成する非常に一般的な方法は、風を利用して電気を生成する風力タービン、つまり風力発電機です。
ロシアは平らな領土を持つかなり大きな国です。 多くの場所では主に風が遅いという事実にもかかわらず、強力な気流が強く吹く地域もあります。 この利点をご家庭でも活用してみてはいかがでしょうか? 必要なのは、時間とお金をかけて自家製の風力発電機を作ることだけです。 風車はわずか数か月で全額元が取れます。 自分の手で作ることができる2種類の風力発電機を見てみましょう。
ローター型風力発電機
まず、回転ヘリコプター発電機の簡単な設計を作成する方法を見ていきます。 単純なものから始めるほうが簡単ですし、それがどのように機能するのかも理解できるでしょう。 このタイプの風力発電機は、小さな庭の家の所有者に適しています。 風力発電機の出力が低いため、大きなコテージ用に作られた風力タービンを使用することはできません。
しかし、風力タービンは、夕方にユーティリティルームに光を提供したり、庭の小道やポーチなどを照らしたりするために簡単に使用できます。そのような風力発電機を自分の手で作る方法を詳しく見てみましょう。
回転式風力発電機のメリットとデメリット
風力発電機は適切に製造されていれば、エラーなく機能します。 75A バッテリーと優れた 1000 W インバーターを備えたこの風車は、街路、住宅エリア、電力セキュリティアラーム、ビデオ監視などに簡単に光を提供します。
このタイプの風力発電機には次のような利点があります。
- 設置の容易さ。
- 低コスト;
- 効率;
- 修理しやすいこと。
- 動作条件を選ばない。
- 信頼性と静かな動作。
風力発電機にはいくつかの欠点があります。
- 風力発電機の性能が低い。
- 風車は風に完全に依存しています。
- ブレードが空気の流れを妨げる可能性があります。
風力発電機の材料の準備
最初のステップは、風車のすべての消耗品と部品を集めることです。 あなたが作る風力発電機は、最大 1.5 kW の電力を生成します。 集計を作成するには、次のものが必要です。
- 12V車用発電機。
- 12 V ジェルまたは酸バッテリー。
- 12 V から 220 V、700 W から 1500 W への特別なコンバーター。
- ステンレス鋼またはアルミニウムで作られた大きな容器：バケツまたは鍋。
- シンプルな電圧計。
- ボルト、ワッシャー、ナット。
- 車からのバッテリー充電リレーと充電インジケーターライト。
- ワイヤー付き さまざまなセクション(2.5 mm 2 および 4 mm 2)。
- 風力発電機を固定するクランプ。
- 「ボタン」スイッチは半密閉型、12 V です。
さらに、次のツールを買いだめしてください。
- グラインダーまたは金属はさみ。
- 巻尺。
- 建設用の鉛筆またはマーカー。
- ドライバー、ドリル、ワイヤーカッター、ドリルビット。
風力発電機の設計業務
作業内容はローターの製作と発電機のプーリーの作り直しです。 段階は次のとおりです。
- バケツか鍋を用意します。
- 巻尺とマジックを使用して、容器を 4 等分するように印を付けます。
- 次に、ブレードを切り取る必要があります。
注記！金属ハサミを使って穴を開ける必要があります。 バケットが塗装されたブリキまたは亜鉛メッキ鋼で作られていない場合は、グラインダーを使用できます。
- バケットの底とプーリーで、穴が開けられる場所に印を付けます。 ボルトがねじ込まれています。 回転中にバランスが崩れることもありますので、時間をかけてスムーズに行ってください。 次に穴を開けます。
- 次にブレードを曲げます。 発電機がどの方向に回転しているかを考慮することを忘れないでください。
- ブレードの曲がりの角度は、風の当たる範囲に影響します。 これは風車の速度と回転周波数に直接影響します。
- ボルトを使用してバケットをプーリーに固定します。
- 風力発電機をマストに取り付け、クランプで固定します。
- あとは配線を接続して回路を組み立てるだけです。
- ワイヤーがぶらぶらしないようにマストに固定してください。
バッテリーを接続するには、断面積 4 mm 2 のワイヤーを使用します。 推奨サイズは 1 m 以下で、2.5 mm 2 のワイヤーのおかげで、ライトとデバイスを接続できます。 インバーター（コンバーター）の設置も忘れずに。 以下の図に示すように、デバイスをピン No.7 と No.8 にネットワークに接続します。 4mm2のワイヤーを使用します。
以上で、風力発電機が動作する準備が整いました。 それが自分の手で作られたことが嬉しくて仕方ありません。
磁石を使用したアキシャル設計の風力発電機
この 220 V 風車は、ブレーキ ディスクを備えた乗用車ハブをベースにしています。 新品でない場合は分解して点検し、ベアリングに注油し、錆も落としてください。
磁石の配布と固定
まず、磁石をローターディスクに接着する必要があります。 この際に使用される磁石は普通のものではなく、特殊なネオジウム磁石です。 それらははるかに強力です。 サイズが 25 x 8 mm の磁石が 20 個必要になります。 磁石は極が交互になるように配置されています。 適切に配置するには、下の写真に示すようなテンプレートを作成します。
アドバイス！ 可能であれば、風力発電機には円形ではなく長方形の磁石を使用してください。 それらの磁場は中心ではなく、長さに沿って集中します。
磁石をディスクに固定するには、ケイ酸塩接着剤を使用します。 強度を高めるために、磁石の最後にエポキシ樹脂を充填することもできます。 レジンの漏れを防ぐために、粘土の縁を作るか、ディスクの周りにテープを巻き付けます。
注記！磁石のどちらの極がどちらであるかを混同しないように、「+」または「-」をマークできます。 これを判断するには、磁石を別の磁石に近づけます。 互いに引き合う磁石の面には「＋」が付いています。 磁石が反発すると「－」極がつきます。
風力タービン用三相および単相発電機
それらを比較すると、負荷がかかると電流の振幅の違いにより振動するため、1 相のデバイスの方が悪くなります。 そしてそれは電流の不安定さによって現れます。 この影響は三相製品には存在しません。 彼らの力は常に同じです。 問題は、一方の相が他方の相を補償し、その逆も同様であり、一方の相で電流が消えると、もう一方の相では電流が増加します。
結果は何ですか? そして、三相発電機の出力は単相発電機よりも 50% 高いという事実もあります。 さらに、刺激や快適さに影響を与える可能性のある振動がないことも喜ばしいことです。 重負荷での作業でも、ステータがハム音を立てることはありません。 騒音が気にならず、単相発電機を使用する場合は、振動が風力発電機の動作に悪影響を与えるという事実に備えてください。 寿命が短くなります。
コイルを巻く
風力発電機はあまり高速とは言えません。 12 V バッテリーが 100 ～ 140 rpm で充電されるようにすべてを行う必要があります。 このような初期データでは、コイルの全体の巻き数は 1000 ～ 1200 になるはずです。 しかし、1つのコイルの巻き数はどうやって調べられるのでしょうか? それは簡単です。この数値をコイルの数で割ります。
風力発電機が低速でより多くの電力を生成したい場合は、より多くのポールを作成する必要があります。 この場合、コイル内の電流振動の周波数が増加します。 抵抗を減らし、電流抵抗を増やすために、コイルに太い線を巻くことをお勧めします。 高電圧では、巻線抵抗が電流を「消費」する可能性があることに注意してください。
ディスクに取り付けられている磁石の数と厚さが、発電機の動作パラメータを決定することに注意してください。 風力発電機がどれだけの電力を生成できるかを調べるには、コイルを 1 つ巻いて発電機を回転させます。 無負荷で数回転時の電圧を測定します。 たとえば、200 rpm では、3 オームの抵抗で 30 V の電流が流れます。 この 30V から 12V (バッテリー電圧) を引きます。 次に、得られた数値を 3 オームで割ります。 次のようになります。
結果は6Aでした。バッテリーに入るのはこれらです。 実際には、ワイヤの損失によりわずかに小さくなるのは明らかです。
コイルは長くした方が良いです。 そうすれば、セクター内により多くの銅が存在し、ターンは真っ直ぐになります。 コイル内の穴の直径は磁石のサイズと同じか、それよりわずかに大きい必要があります。
注記！ステータの厚さは磁石の厚さと同じである必要があります。
固定子の形状は合板でもよい。 ただし、粘土の境界線を作成して、コイルのセクターを紙の上に配置することもできます。 コイルが動かないように固定し、各相の端を引き出す必要があります。 すべてのワイヤーを星形または三角形で接続します。 残っているのは、風力発電機を手で回転させてテストすることだけです。
風力発電機のプロペラとマストを作る
風力発電機のマストは 8 ～ 12 m の高さでなければなりません。基礎はコンクリートで固める必要があります。 ウインチなどで簡単にパイプを上げ下げできるように固定すると良いでしょう。 風力発電機のネジはパイプの上部に取り付けられます。
Φ160mmのプラパイプで製作できます。 そこから、長さ2メートルの6枚のブレードを備えたプロペラを切り取ります。
プロペラを強い突風から遠ざけるには、折り畳み式の尾翼を作ります。 その結果、風力発電機で発生したエネルギーをすべてバッテリーに蓄えることができます。
以上で、磁石を使った風力発電機の作り方がわかりました。 このような風力発電機によって生成された電気を使用できるようになり、お金を節約できます。 あなたの努力はすべて報われます。
結論
この記事では、1 つだけではなく 2 つのタイプの風力発電機を自分の手で作る方法を学びました。 これらはまさに人々に愛され、使用されている種類の風力発電機です。 カントリーハウス所有者たち。 ご覧のとおり、風力発電機はそれぞれ得意分野が異なり、作るのは難しくありません。
強風の地域に住んでいる場合は、風力発電機を使用すると光熱費がどれだけ安くなるかがわかるでしょう。 このような風車は農場に決して不必要ではありません。 さらに、このような風力発電機の作り方に関するビデオもぜひご覧ください。
電気料金は着実に高くなっています。 夏の暑い日や冬の凍えるような日でも街の外で快適に過ごすには、多額のお金を費やすか、何かを探す必要があります。 代替ソースエネルギー。 ロシアは広大な平地を持つ広大な国です。 ほとんどの地域では緩やかな風が吹いていますが、人口の少ない地域では強力で激しい風が吹きます。 気流。 したがって、国の不動産所有者の農場に風力発電機を設置することは、ほとんどの場合正当化されます。 適用範囲や実際の使用目的に応じて、適切なモデルを選択します。
風車 #1 - ローター型設計
簡単な回転風車を自分の手で作ることができます。 もちろん、大きなコテージに電気を供給することはできそうにありませんが、控えめなコテージに電気を供給することはできます。 ガーデンハウスかなり可能。 その助けを借りて、夕方に別棟に光を提供し、照明することができます 庭の小道そしてその周辺地域。
他の種類の代替エネルギー源について詳しくは、次の記事をご覧ください。
これは、DIY 回転風力発電機の外観、またはほぼこれに近いものです。 ご覧のとおり、この機器の設計には過度に複雑なものはありません。
部品・消耗品の準備
出力が 1.5 kW を超えない風力発電機を組み立てるには、次のものが必要です。
- 車からの発電機12V。
- 酸またはゲル電池 12 V;
- コンバータ 12V ～ 220V、700 W ～ 1500 W。
- アルミニウムまたはステンレス鋼製の大きな容器：バケツまたは大きな鍋。
- 車のバッテリー充電リレーと充電警告ランプ。
- 半密閉押しボタンスイッチ 12 V;
- 不要な電圧計から 測定器、車で可能。
- ワッシャーとナット付きのボルト。
- 2.5 mm 2 および 4 mm 2 の断面積を持つワイヤ。
- 発電機をマストに取り付ける 2 つのクランプ。
作業を完了するには、金属ハサミまたはグラインダー、巻尺、マーカーまたは鉛筆、ドライバー、キー、ドリル、ドリルビット、ワイヤー カッターが必要です。
ほとんどの個人住宅所有者はその使用を認めていない 地熱暖房ただし、このようなシステムには将来性があります。 この複合体の利点と欠点については、次の資料で詳しく説明します。
設計作業の進捗状況
ローターを製作してジェネレータープーリーを作り直します。 始めるために必要なのは 金属製の容器円筒形。 ほとんどの場合、これらの目的には鍋またはバケツが使用されます。 巻尺とマーカーまたは作図用鉛筆を用意し、容器を 4 つの等しい部分に分割します。 ハサミで金属を切る場合、金属を挿入するにはまず穴を開けなければなりません。 バケットが塗装されたブリキまたは亜鉛メッキ鋼製でない場合は、グラインダーを使用することもできます。 このような場合、金属は必然的に過熱します。 刃を最後まで切らずに切り出します。
容器に切り込む刃のサイズを間違えないように、慎重に測定し、すべてを慎重に再計算する必要があります。
底部とプーリーにボルト用の印を付け、穴を開けます。 この段階では、回転中のアンバランスを避けるために、時間をかけて穴を対称に配置することが重要です。 ブレードは曲げる必要がありますが、曲げすぎないでください。 この部分の作業を実行するときは、発電機の回転方向を考慮します。 通常は時計回りに回転します。 曲げ角度に応じて風の流れの影響を受ける面積が増加するため、回転速度が増加します。
これはブレードの別のオプションです。 この場合、各パーツは切り取られたコンテナの一部としてではなく、個別に存在します。
風車の羽根はそれぞれ別個に存在するため、それぞれをネジ止めする必要があります。 この設計の利点はメンテナンス性の向上です。
完成したブレードを備えたバケットは、ボルトを使用してプーリーに固定する必要があります。 クランプを使用して発電機をマストに取り付け、ワイヤーを接続して回路を組み立てます。 事前に図、配線色、接点マークを書き直しておいた方が良いでしょう。 ワイヤーもマストに固定する必要があります。
バッテリーを接続するには、4 mm 2 のワイヤーを使用します。その長さは 1 メートルを超えてはいけません。 断面積2.5mm 2 の電線を使用して負荷（電気製品や照明）を接続します。 コンバーター（インバーター）を忘れずに設置してください。 4 mm 2 ワイヤを使用してピン 7.8 でネットワークに接続されています。
風力タービンの設計は、抵抗器 (1)、発電機スターター巻線 (2)、発電機ローター (3)、電圧レギュレーター (4)、逆電流リレー (5)、電流計 (6)、バッテリー (7)、ヒューズ(8)、スイッチ(9)
このモデルの長所と短所
すべてが正しく行われていれば、この風力発電機は問題なく動作します。 75A バッテリーと 1000W コンバーターにより、電力を供給できます。 街路照明、ビデオ監視装置など。
設置図は、風力エネルギーがどのように電気に変換され、意図された目的にどのように使用されるかを明確に示しています。
このモデルの利点は明らかです。非常に経済的な製品であり、簡単に修理でき、修理の必要がありません。 特別な条件機能的には確実に動作し、音響的な快適さを妨げません。 欠点としては、性能が低いことと、強い突風に大きく依存することが挙げられます。つまり、ブレードが気流によって引きちぎられる可能性があります。
風車 #2 - 磁石を備えた軸方向設計
最近まで、ネオジム磁石に鉄を含まない固定子を備えた軸流風車は、ロシアではアクセスできないため製造されていませんでした。 しかし現在では我が国でも入手可能となり、当初よりも安価になりました。 そこで、当社の職人たちはこのタイプの風力発電機の製造を始めました。
時間が経つにつれて、回転風力発電機の機能が経済のニーズをすべて満たせなくなった場合、ネオジム磁石を使用して軸方向モデルを作成することが可能になります。
何を準備する必要がありますか?
アキシャル発電機の基礎は、ブレーキディスクを備えた車のハブである必要があります。 この部品が使用されている場合は、分解し、ベアリングの点検と注油を行い、錆を除去する必要があります。 完成した発電機は塗装していきます。
ハブの錆を徹底的に落とすには、電動ドリルに取り付けられる金属ブラシを使用します。 ハブは再び素晴らしく見えます
磁石の配布と固定
ローターディスクに磁石を接着する必要があります。 この場合、25x8mmの磁石が20個使用されます。 異なる数の極を作成する場合は、次の規則を使用します。単相発電機では極の数と同じ数の磁石が必要であり、三相発電機では 4/3 または 2/3 の比率が必要です。極からコイルまでの距離を観察する必要があります。 磁石は極を交互に配置する必要があります。 セクタの位置が正しいことを確認するには、紙またはディスク自体にセクタが印刷されたテンプレートを使用します。
可能であれば、円形の磁石ではなく長方形の磁石を使用することをお勧めします。円形の場合は磁場が中心に集中し、長方形の場合は長さに沿って磁場が集中するためです。 向かい合う磁石は異なる極を持たなければなりません。 混乱を避けるために、マーカーを使用して表面に「+」または「-」のマークを付けます。 極を決定するには、磁石を 1 つ取り、他の磁石をそこに近づけます。 引き付ける面にはプラスを、反発する面にはマイナスを付けます。 ディスク上の極は交互に配置する必要があります。
磁石は正しく配置されています。 エポキシ樹脂で固定する前に、接着剤が固まってテーブルや床の上で滑らないように、側面を粘土で作る必要があります。
磁石を固定するには強力な接着剤を使用する必要があり、その後エポキシ樹脂で結合強度をさらに強化します。 磁石が埋め込まれています。 樹脂が広がるのを防ぐには、粘土で枠を作るか、ディスクをテープで巻くだけです。
三相および単相発電機
単相ステータは、負荷がかかると振動するため、三相ステータよりも悪いです。 これは、一度に出力される電流が一定ではないために生じる電流の振幅の違いによって発生します。 三相モデルにはこの欠点はありません。 位相が互いに補償し合うため、その電力は常に一定です。一方の電流が低下すると、もう一方の電流は増加します。
単相と三相の議論では、追加の振動は機器の寿命を延ばさず、耳を刺激するため、後者が勝利します。
その結果、三相モデルは単相モデルに比べて出力が50％向上しました。 不要な振動がないことによるもう 1 つの利点は、負荷下での動作時の音響的な快適さです。つまり、動作中に発電機の騒音が発生しません。 さらに、振動により風力発電機は耐用年数が切れる前に必ず機能しなくなります。
コイル巻線工程
専門家なら誰でも、コイルを巻く前に慎重な計算をする必要があると言うでしょう。 そして実践者なら誰でも直感的にすべてを行うでしょう。 私たちの発電機はそれほど速くはありません。 12 ボルト バッテリーの充電プロセスを 100 ～ 150 rpm で開始する必要があります。 このような初期データを使用すると、 総数すべてのコイルの巻き数は 1000 ～ 1200 個である必要があります。 この数字をコイルの数で割って、それぞれの巻き数を調べる必要があります。
風力発電機を低速でより強力にするには、極の数を増やす必要があります。 同時に、コイル内の電流振動の周波数が増加します。 コイルを巻くには太い線を使用するのが良いです。 これにより抵抗が減少し、電流が増加します。 高電圧では、電流が巻線抵抗によって「消費される」可能性があることを考慮する必要があります。 シンプルな自家製機械を使用すると、高品質のコイルを迅速かつ正確に巻くことができます。
ステーターにマークが付けられ、コイルが所定の位置に配置されます。 それらを固定するにはエポキシ樹脂が使用されますが、その流れは再び粘土の側面によって抵抗されます。
ディスク上に配置された磁石の数と厚さにより、発電機の動作パラメータは大きく異なる場合があります。 結果としてどのくらいの電力が期待されるかを調べるには、コイルを 1 つ巻いて発電機内で回転させます。 将来の電力を決定するには、負荷なしで特定の速度で電圧を測定する必要があります。
たとえば、200 rpm では、3 オームの抵抗で 30 ボルトが生成されます。 バッテリー電圧の 30 ボルトから 12 ボルトを減算し、得られた 18 ボルトを 3 オームで割ります。 結果は6アンペアです。 これはバッテリーに送られる量です。 もちろん、実際には、ダイオードブリッジやワイヤでの損失により、出力は少なくなります。
ほとんどの場合、コイルは丸く作られますが、少し伸ばす方が良いです。 同時に、セクター内の銅の量が増え、コイルの巻きがより真っ直ぐになります。 コイルの内穴の直径は磁石のサイズと一致するか、わずかに大きい必要があります。
完成した装置の予備テストが実行され、その優れた性能が確認されます。 時間の経過とともに、このモデルは改善される可能性があります
ステーターを作成するときは、その厚さが磁石の厚さに対応する必要があることに注意してください。 コイルの巻き数を増やしてステータを厚くすると、ディスク間の空間が増加し、磁束が減少します。 その結果、電圧は同じですが、コイルの抵抗が増加するため、電流は減少します。
ステーターの型には合板が使用されますが、紙にコイルのセクターをマークし、粘土で境界線を作ることもできます。 製品の強度は、金型の底部とコイルの上部に配置されたグラスファイバーによって増加します。 エポキシ樹脂形に固執してはいけません。 これを行うには、ワックスまたはワセリンで潤滑します。 同じ目的で、フィルムまたはテープを使用できます。 コイルは動かずに互いに固定され、各相の端が引き出されます。 次に、6 本のワイヤすべてが三角形または星形に接続されます。
発電機アセンブリは、手を回転させてテストされます。 結果として生じる電圧は 40 ボルト、電流は約 10 アンペアです。
最終段階 - マストとプロペラ
完成したマストの実際の高さは6メートルでしたが、10〜12メートルにしたほうがよかったでしょう。 その基礎をコンクリートで固める必要があります。 ハンドウインチを使用してパイプを上げ下げできるように、このような固定を行う必要があります。 パイプの上部にはネジが取り付けられています。
PVC パイプ - 信頼性が高く、十分な 軽量素材、これを使用して、所定の曲がりを持つ風車プロペラを作成できます。
ネジを作るには直径160mmの塩ビパイプが必要です。 そこから6枚羽根、2メートルのプロペラを切り出す必要がある。 低速時のトルクを高めるためにブレードの形状を実験することは理にかなっています。 プロペラは強風から遠ざける必要があります。 この機能は折りたたみ式テールを使用して実行されます。 発生したエネルギーはバッテリーに蓄えられます。
マストの上げ下げはハンドウインチを使用して行う必要があります。 張力ケーブルを使用すると、構造の安定性をさらに高めることができます
夏の居住者や田舎の不動産の所有者によって最も頻繁に使用される風力発電機の 2 つのオプションをご紹介します。 それぞれが独自の方法で効果的です。 このような機器を使用した結果は、強風の地域で特に顕著です。 いずれにせよ、家庭内のそのようなアシスタントは決して害を及ぼすことはありません。
