家コミュニケーション DIY風力発電所220V。風力発電所を自分の手で作る方法

コミュニケーション

DIY風力発電所220V。風力発電所を自分の手で作る方法

個人の活動も今日の人類全体の活動も、電気なしでは事実上不可能です。残念ながら、石油、ガス、石炭、泥炭の消費が急速に増加しているため、地球上のこれらの資源の埋蔵量は減少しています。地球人がこれらすべてをまだ持っている間に何ができるでしょうか？専門家の結論によれば、世界的な経済・金融危機の問題を解決できるのはエネルギー複合施設の開発である。したがって、燃料を使用しないエネルギー源の探索と使用が最も急務になっています。

再生可能、エコロジー、グリーン

おそらく、新しいものはすべて忘れ去られた古いものであることを思い出させる価値はありません。人々ははるか昔に、川の流れと風速の力を利用して機械エネルギーを生成することを学びました。太陽は水を温め、車を動かし、電力を供給します。宇宙船。中世には、小川や小さな川の底に設置された車輪が野原に水を供給していました。周囲のいくつかの村に小麦粉を提供することもできます。

現時点では、私たちは単純な質問に興味があります。家に安価な光と熱を提供する方法、自分の手で風車を作る方法は何ですか？ 5 kW 以下の電力で、主なことは、電気製品を動作させるための電流を家庭に供給できることです。

興味深いことに、世界では資源効率のレベルに応じて建物を分類しています。

従来型、1980 ～ 1995 年以前に製造されたもの。
低および超低エネルギー消費量 - 1 kW/m あたり最大 45 ～ 90 kWh。
受動的かつ不揮発性で、再生可能エネルギー源から電流を受け取る（たとえば、回転風力発電機（5 kW）を自分の手またはシステムで設置することによって）ソーラーパネル、この問題は解決できます）;
必要以上の電力を生成するエネルギー効率の高い建物は、送電網を通じて他の消費者に電気を渡すことで収益を上げます。

屋根や中庭に設置された家庭用ミニステーションは、最終的には大手電力供給会社に対する一種の競争相手になる可能性があることが判明しました。はい、そして政府もさまざまな国作成と積極的な使用を強くお勧めします

自社の発電所の収益性を判断する方法

研究者らは、風の貯蔵能力が何世紀にもわたって蓄積されたすべての燃料貯蔵量よりもはるかに大きいことを証明しました。再生可能資源からエネルギーを得る方法の一つに、風力タービンがあります。特別な場所なぜなら、それらの製造はソーラーパネルの作成よりも簡単だからです。実際、磁石、銅線、合板、ブレード用の金属などの必要な部品を用意すれば、5 kWの風力発電機を自分の手で組み立てることができます。

専門家によれば、構造物は正しい形状であるだけでなく、基準に従って建てられているという。適切な場所。これは、個々の場合、さらには特定の地域における空気の流れの存在、一定性、均一な速度を考慮する必要があることを意味します。その地域が定期的に穏やかで穏やかで風のない日を経験する場合、発電機を備えたマストを設置しても何のメリットもありません。

自分の手（5 kW）で風車を作り始める前に、そのモデルとタイプについて考える必要があります。弱い設計から大きなエネルギー出力を期待すべきではありません。逆もまた同様で、ダーチャの数個の電球だけを点灯する必要がある場合、自分の手で巨大な風車を建てても意味がありません。 5 kW は、ほぼ全体の照明システムと家庭用電化製品に電力を供給するのに十分な電力です。風が絶えず吹けば、光が生まれます。

自分の手で風力発電機を作る方法：一連のアクション

高いマストに選ばれた場所では、発電機が取り付けられた風車自体が強化されます。発生したエネルギーは電線を通じて目的の部屋に伝送されます。マストの設計が高くなるほど、風車の直径が大きくなり、空気の流れが強くなり、装置全体の効率が高まると考えられています。実際には、すべてがそのようにはなりません。

たとえば、強いハリケーンではブレードが簡単に折れてしまいます。
一部のモデルは一般住宅の屋根に設置できます。
適切に選択されたタービンは簡単に始動し、非常に低い風速でも完璧に動作します。

主な風車の種類

ローターの回転軸が水平になっているデザインはクラシックとみなされます。通常、2 ～ 3 枚のブレードがあり、次の場所に取り付けられます。高地地球から。このような設備の最大の効率は、一定の方向と 10 m/s の速度で現れます。重大な欠点このブレードの設計では、頻繁に変化する突風条件によりブレードの回転が失敗し、非生産的な動作または設備全体の破壊につながります。このような発電機を停止後に始動するには、ブレードの強制的な初期回転が必要です。さらに、ブレードが活発に回転すると、人間の耳に不快な特定の音が発生します。

垂直風力発電機 (「Volchok」5 kW など) はローターの配置が異なります。 H 型または樽型のタービンは、あらゆる方向からの風を取り込みます。これらのデザインはサイズが小さく、最も弱い状態でも開始できます。気流(1.5 ～ 3 m/s で)、高いマストを必要とせず、都市環境でも使用できます。さらに、自己組み立て風車（5 kW - これは本物です）は、風速3〜4 m/sで定格出力に達します。

帆は船ではなく陸にあります

現在、風力エネルギーにおける人気のトレンドの 1 つは、柔らかいブレードを備えた水平発電機の作成です。主な違いは、製造材料と形状そのものです。DIY 風車 (5 kW、帆型) には、4 ～ 6 枚の三角形の布製ブレードが付いています。さらに、従来の構造とは異なり、その断面積は中心から外周の方向に増加します。この機能により、弱い風を「キャッチ」できるだけでなく、ハリケーンの気流時の損失を回避することもできます。

ヨットの利点には次の指標が含まれます。

低速回転でもハイパワー。
独立した向きとあらゆる風への調整。
高い風見鶏と低い慣性。
ホイールを無理に回転させる必要はありません。
高速でも完全に静かな回転。
振動や騒音がないこと。
建設費が比較的安価であること。

DIY風車

必要な 5 kW の電力は、いくつかの方法で入手できます。

単純なローター構造を構築します。
同じ軸上に連続して配置された複数の帆車の複合体を組み立てます。
ネオジム磁石を使用したアクスルデザインを採用。

風車の出力は、風速の 3 乗値にタービンの受風面積を乗じた値に比例することを覚えておくことが重要です。では、5kWの風力発電機はどうやって作るのでしょうか？以下の手順。

車のハブやブレーキディスクをベースとして使用できます。 32 個の磁石 (25 x 8 mm) が将来のローターディスク (発電機の可動部分) 上に円形に平行に配置され、ディスクあたり 16 個、プラスとマイナスが交互に配置されます。向かい合う磁石には次の条件が必要ですさまざまな意味極。マーキングして配置した後、円上のすべてがエポキシで満たされます。

リール銅線ステータ上にあります。それらの数は磁石の数、つまり12個よりも少なくなければなりません。まず、すべてのワイヤーを取り出して星型または三角形に互いに接続し、次にそれらもエポキシ接着剤で満たします。注ぐ前に、コイルの内側に粘土片を挿入することをお勧めします。樹脂が硬化して除去されると、ステーターの通気と冷却に必要な穴が残ります。

すべてはどのように機能するのか

ステーターに対して回転するローターディスクは磁界を形成し、コイルに電流が発生します。そして、作動構造のこれらの部分を動かすには、滑車システムを介して接続された風車が必要です。自分の手で風力発電機を作るにはどうすればよいですか？発電機を組み立てて自分で発電所を作り始める人もいます。その他 - 回転刃部分の作成から。

風車のシャフトは、ローターディスクの 1 つとスライド接続によって係合されます。磁石を備えた下部の 2 番目のディスクは、強力なベアリング上に配置されています。ステーターは真ん中にあります。すべての部品は長いボルトを使用して合板サークルに取り付けられ、ナットで固定されます。ローターディスクが自由に回転できるように、すべての「パンケーキ」の間に最小限の隙間を残す必要があります。その結果、三相発電機が完成しました。

"たる"

あとは風車を作るだけです。 3つの円の合板と最も薄くて軽いジュラルミンのシートから、5 kWの回転構造を自分の手で作ることができます。金属製の長方形の翼がボルトとアングルを使用して合板に取り付けられます。まず、円の各面に波状のガイド溝を掘り、そこにシートを挿入します。得られた二階建てローターには、4 枚の波状ブレードが直角に取り付けられています。つまり、ハブに固定された 2 枚の合板パンケーキの間に、波の形に湾曲した 2 枚のジュラルミン製ブレードが配置されています。

この構造は鋼製ピンの中央に取り付けられており、発電機にトルクを伝達します。この設計の自作風車（5kW）の重さは約16〜18kg、高さは160〜170cm、底面の直径は80〜90cmです。

考慮すべき事項

「樽型」風車は建物の屋上に設置することもできますが、塔の高さは 3 ～ 4 メートルあれば十分です。ただし、発電機のハウジングを自然降水から保護することが不可欠です。バッテリーエネルギー貯蔵装置を設置することも推奨されます。

三相直流から交流を得るには、回路にコンバータも含める必要があります。

この地域で十分に風の強い日があれば、組み立て式の風車 (5 kW) でテレビや電球だけでなく、ビデオ監視システム、エアコン、冷蔵庫、その他の電気機器にも電流を供給できます。

風力発電機を自宅で自分の手で組み立てることは、設置費用を大幅に節約するだけでなく、家庭用の有益なエネルギー源を入手することも意味します。

ロシアでは家庭用風力発電機はあまり普及していないが、いくつかの風力発電機はある。気候帯、それらの使用は非常に有益です。

家庭用風力発電機の最も一般的なタイプは、ネオジム磁石を使用した垂直型発電機です。

このようなデバイスは、ネオジム磁石を使用して、自宅で即席の手段を使用して自分で組み立てることができます。

頻繁垂直風力発電機家庭用から作られた非同期モーター.

このような家庭用デバイスは安くはありませんが、自宅で組み立てることができます - それははるかに収益性が高くなります。

この記事では、どのような種類の風力発電機があるのか、どのような目的に適しているのか、そして自分で作る方法を学びます。

風力発電機の種類

機器が家庭で役立つためには、非常に広い範囲で電力を生成し、同時に電源なしで自動的に起動する必要があります。外部ソース栄養。

スピンアップを備えた風力タービンを使用する場合、従来のエンジンとして使用できるはずです。

これらの条件は、ネオジム磁石 (スーパーマグネット) を備えたデバイスによって最もよく満たされます。家庭にあるネオジム磁石を使ってそのような装置を作成できます。

風力発電機の選択は、お住まいの地域によって異なります。

組み立てを始める前に、風向マップを確認してください。風のない地域に住んでいる場合、適切な選択肢はセイル風力タービンだけです。

ブースター、充電器、高出力バッテリーを装備する必要があります。

このようなデバイスの価格は少なくとも10万ルーブルであるため、それがあなたの家にとって有益であるかどうかを考えてください。

風が弱い地域には、低速垂直風力発電機が適しています。自宅で簡単に垂直風力発電機を自分の手で作ることができます。

このデバイスは、ブレードに基づいて動作するデバイスに比べてそれほど劣らず、必要な追加エネルギーを提供できます（低風地域の場合、これは2〜3 kWです）。

風が強い地域では、風力発電機の選択は、そこから得たい電力によって決まります。

1.5〜5 kWで十分な場合は、自家製の垂直または既製の帆風力発電機を選択してください。

5 kWを超える電力が必要な場合、そのような風力発電機を自分で組み立てることはできません。既製の帆走装置または「ブレードマシン」が必要です。

風力発電機の理想的な電力は 220 ～ 330 ボルトです。 220Vの電源でLEDによる明るい照明が保証されており、パソコンやテレビの操作も十分可能です。

電力は必ずしも 300 ボルトに達するとは限りませんが、ここでは標準の 220 V が十分に許容されます。
ミニ風力発電機もあります。ミニデバイスの電圧は非常に小さく、わずか 35 ボルトです。

彼らは丘の上に小型風力発電機を設置するため、塔を建てる必要がありません。

ただし、平坦な地域に住んでいる場合、そのような小型風力発電機は家の中ではまったく役に立ちません。

風力発電機を組み立てるのに必要なもの

磁気回路直流– DIY 発電機の最も人気のあるオプション。したがって、エンジンが必要になります。

コンピュータのテープドライブを使用するものもあります。 Ametek モデルは、そのようなエンジンの最良のバージョンとして認識されています。

しかし、問題は、これらの装置そのものを今日では見つけることが事実上不可能であるため、風力発電機の作成に非常に適した同様のエンジンを見つけることを試みることができます。

モデルを選択するときは、どのくらいのパワーが期待できるかを忘れないでください。

たとえば、12 ボルト以上の電力を得るためには、エンジンの回転電力は 7200 rpm 以上でなければなりません。

このようなエンジンは非常に安価です。比較すると、Ametek デバイスの価格は 26 ドルです。

唯一の困難はそれを見つけることです。ほとんどの場合、海外の中古モデルが見つかります。
次に、垂直回転軸を備えたブレードが必要です。

垂直回転軸を持つバージョンが最もよく使用されます。タービンの垂直回転軸は、垂直位置にあるローターに接続されています。

垂直回転軸を持つデバイスがどのように機能するかをビデオで確認できます。

ブレードは木製にすることもできますが、このオプションを選択する場合は、多くの時間と労力を費やすことを覚悟してください。より簡単なオプションは PVC パイプです。

また、木製パドルよりも軽く、より効率的に作業できます。

まず長さを決めます。標準的な刃の長さは約50cm、直径は10cmです。

つまり、1つで標準パイプ(直径は長さの 1/5)、本格的なブレードが 4 つあります。3 つは機能し、1 つは予備です。

刃を作るには、パイプを4等分に切り、ドリルで穴を開け、切り込みを入れます。

ベースから正方形の材料（約5 cm）を取り除く必要があります。これを正しく行い、必要以上に切り取らないようにするために、カットが行われます。この後、刃を切り出します。

これで、次のブレードを作成するためのテンプレートとして使用できるようになります。

タービンを優先してブレードを放棄して風力発電機を作成する人もいますが、タービンはあまり設置されず、このオプションは最も一般的ではないため、ここでは考慮しません。

刃の準備ができたら、刃先を加工しますグラインダーそしてサンドペーパー - これによりエッジが滑らかになり、将来の風力発電機の動作がより効率的になります。

製品の機械部品が完成したら、電子機器の作業を開始できます。風力発電機設置後に設置することになりますが、事前に設置することも可能です。

風力発電機用のモーターは、自動車や非同期エンジンなど、さまざまな方法で作ることができます。洗濯機、ドライバー、その他の利用可能なツール。

から車のエンジンその結果、非常に成功した強力なデザインが得られます。車のエンジンによる風力発電機の図面や図は、インターネット上で見つけることができます。

風力発電機のエンジンは、古いドライバーと洗濯機のエンジンを使って組み立てることができます。これを行うには、車軸のある洗濯機のドラムが必要です。

三脚とベアリングを使用して、将来の風力発電機のサポートを作成できます。ドライバーからバッテリーを借りることができます。

ホイールと、ドライバーのチャックに固定する小さな車軸が必要です。このドライバーデバイスはエネルギーを完全に生成し、最大 220 ボルトの電力を供給します。

洗濯機とドライバーを使って自分で装置を組み立てることで、大幅に節約できるだけでなく、捨てるのが惜しかったジャンク品を取り除くことができます。

発電機の別のバージョンは、非同期モーターからのものです。非同期モーターからこのようなデバイスを組み立てるには、磁石をローターに接着し、樹脂で充填する必要があります。これにより磁石が安定します。

初心者でも非同期モーターから発電機を組み立てることができるため、この方法は自分の手で装置を作成する人によく使用されます。

風力発電機用のコントローラーを選択することは難しくありません。コントローラーは安価であり、そのようなデバイスの購入も難しくありません。

すでに電子機器を扱った経験がある場合は、コントローラーを自分で組み立てることができます。

インターネット上には、風力発電機専用の装置を組み立てるための図があり、それらに基づいて独自のユニットを組み立てることができます。

発電所が動作するためには、タービン、エネルギーを貯蔵するバッテリー、発電所に貯蔵されたエネルギーからエンジンの回転を保護するダイオード、バラスト（エネルギーが過剰になった場合に必要な負荷）が必要です。バッテリーは最大充電状態にあり、システム起動制御デバイス、これがコントローラーです。

監視するにはデバイス内のコントローラーが必要です適切な仕事デバイス。エネルギーレベルが高くなりすぎるとバッテリーがオフになり、使い果たされるとオンになります。

コントローラーを自分で作成できなかった場合でも、絶望せずに既製のコントローラーを購入してください。いずれにしても、これなしでは機械を操作することはできません。コントローラーは必須です。

現場での装置の設置

にウィンドファーム取得した場合は、正しくインストールする必要があります。これは、ブレードをボルトで固定し、構造をエンジンシャフトに接続することによって行うことができます。

この後、タービン自体を取り付ける必要があります。通常のボード、つまり木製のスタンドに置くことができます。ベースのサイズはそれほど重要ではありません。重要なことは、最終的に構造が安定していることです。

エンジンを雨から守るために、ブレードを作った後に残ったプラスチックパイプから特別なシールドを作ることができます。

希望の方向に風を向けるための機械の尾翼には、通常のアルミニウムシートを使用できます。

構造物を回転させるのに十分な強度と重量があります。

風力発電機は高ければ高いほど、より効率的に動作します。

通常、その下に特別なタワーが建てられ、その上に機械が設置されます。

このタワーにより、デバイスは風を受けて自由に回転できます。

塔は直径2.5cmの細長いパイプで作られています。

主装置を取得するには、発電機の終端の場所から19 cmの距離に鉄のフランジを接続し、そこに鉄のパイプを取り付ける必要があります。

ここで、デバイスのワイヤーはパイプの中心を通過し、タワーの基部まで到達します。

タワーのベースを作成するには、合板のシートが必要です。そこから直径約60 cmの円が切り取られます。

中央にティーが取り付けられ、ディスク自体に鋼製インサートが入る穴が開けられます。穴は構造全体を地面にしっかりと固定するために必要です。

風力発電機の木製部分は何層ものペイントで覆われています。

タワーを組み立てるパイプは固いものでも、分解したものでも構いません。

主なものはその長さです。少なくとも 3 メートルは必要です。を使用してパイプを固定できます普通のロープクランプ付き。

タワーを設置して慎重に固定したら、その上に風力発電機を設置できます。

接続線はパイプ内に引き込み、外部から見えないようにする必要があります。あらかじめ開けられた穴を通してコントローラーに接続されます。

この時点で、風力発電機の作成と組み立ては完了したと見なされます。すべてを正しく行った場合、デバイスは動作し、微風でも標準の 12 ボルトを供給するはずです。

風力発電機の製造コストは最小限で、通常は 15,000 ルーブル以下です。

洗濯機のバッテリーやドライバーの部品など、多くのアイテムがガレージにあります。つまり、それらの費用は無料です。

比較のために、購入した風力発電機の価格は約50,000ルーブルです。

一方で、特に作業の経験が少ない場合は、多大な労力を要する組み立てや設置に時間を費やす必要はありません。

どちらのオプションを選択する場合でも、風力発電機を設置すると、ご家庭のエネルギー節約にプラスの効果が得られます。天気お住まいの地域が見つかったら、インストールを遅らせないでください。

最も重要なものの 1 つ利用可能なオプション再生可能エネルギー源の使用は風力エネルギーの使用です。自分で風車を計算し、組み立て、設置する方法については、この記事をお読みください。

風力発電機の分類

設置は、次の風力タービン基準に基づいて分類されます。

回転軸の位置。
ブレードの数。
要素の材料。
プロペラのピッチ。

風力タービンは通常、水平および垂直の回転軸を備えた設計になっています。

水平軸付きバージョン - 1 つ、2 つ、3 つ以上のブレードを備えたプロペラ設計。これは効率が高いため、航空発電所の最も一般的な設計です。

垂直軸を使用したバージョン - ダリウスローターとサボニウスローターの例を使用した直交デザインとカルーセルデザイン。最後の 2 つの概念はどちらも風力発電機の設計において重要な意味を持つため、明確にする必要があります。

ダリウスローターは直交風力タービン設計であり、空気力学的ブレード (2 つ以上) が一定の距離を置いて互いに対称に配置され、放射状のビームに取り付けられています。十分難しい選択肢風力タービンではブレードの慎重な空気力学的設計が必要です。

サボニウスローターはカルーセル型の風力タービン設計で、2 つの半円筒形のブレードが互いに対向して配置され、ほぼ正弦波の形状を形成しています。構造の効率は低い（約 15%）ですが、ブレードを水平ではなく垂直に波の方向に配置し、各ペアの角度変位を使用して多層設計を使用すると、ほぼ 2 倍にすることができます。他のペアとの相対的なブレード。

風力発電のメリットとデメリット

これらのデバイスの利点は、特に次の点に関して明らかです。生活条件手術。風力タービンのユーザーは、建設やメンテナンスにかかる少額のコストを考慮せずに、実際に無料で電気エネルギーを生成する機会を持っています。しかし、風力発電所の欠点も明らかです。

したがって、達成するには効率的な仕事設置時には、風の流れが安定する条件が満たされている必要があります。人間はそのような状況を作り出すことはできません。これは純粋に自然の特権です。もう1つの技術的欠点は、生成される電気の品質が低いことです。その結果、高価な電気モジュール（乗算器、充電器、バッテリー、コンバータ、安定器）でシステムを補う必要があります。

風力タービンの各改造の特徴に関する長所と短所は、おそらくゼロでバランスが取れています。水平軸方向の変更が高い効率値を特徴とする場合、安定した動作のためには、風流方向コントローラーとハリケーン風に対する保護装置の使用が必要です。垂直軸修正は効率は低いですが、風向を追従する機構がなくても安定して動作します。同時に、このような風力タービンは低騒音レベルが特徴で、強風時の「拡散」効果が排除され、非常にコンパクトです。

自家製風力発電機

「風車」を作る自分の手で- 問題は完全に解決可能です。さらに、ビジネスに対する建設的かつ合理的なアプローチは、避けられない財務支出を最小限に抑えるのに役立ちます。まず第一に、プロジェクトをスケッチし、実行する価値があります。必要な計算バランスとパワー。これらの行動は、風力発電所の建設を成功させる鍵となるだけでなく、購入したすべての設備の完全性を維持する鍵にもなります。

まずは数十ワットの出力を持つマイクロ風車を構築することから始めることをお勧めします。将来的には、得られた経験がより多くの創造に役立ちます力強いデザイン。家庭用風力発電機を作成する場合、このオプションには多額の財政投資が必要となるため、高品質の電力 (220 V、50 Hz) の取得に重点を置くべきではありません。最初に得られた電力の使用を、変換することなく他の目的、たとえば電気ヒーター (TEH) で構築された暖房および給湯システムのサポートに使用できるように制限する方が合理的です。そのようなデバイスは必要ありません。安定した電圧と周波数。これにより、作成が可能になります簡単な図、発電機から直接動作します。

おそらく、家の暖房と給湯の重要性が家電製品や家庭用電化製品に比べて劣っていることに異論を唱える人はいないでしょう。照明器具、彼らはしばしば家庭用風車を設置しようとする電力を供給します。住宅に熱と温水を供給する目的に特化した風力タービンの設置は、最低コストそしてデザインのシンプルさ。

家庭用風力タービンの一般化された設計

構造的には、家のプロジェクトをほぼ再現しています。産業用設備。確かに、家庭用ソリューションは多くの場合、垂直軸風力タービンに基づいており、低電圧 DC 発電機が装備されています。高品質の電力 (220 V、50 Hz) が供給される家庭用風力タービンモジュールの構成:

風力タービン;
風向き調整装置。
アニメーター;
DC 発電機 (12 V、24 V)。
バッテリー充電モジュール;
充電式バッテリー (リチウムイオン、リチウムポリマー、鉛蓄電池);
DC 電圧コンバータ 12 V (24 V) から AC 電圧 220 V。

風力発電機 PIC 8-6/2.5

使い方？ただ。風が風力タービンを回転させます。トルクは乗算器を介して DC 発電機のシャフトに伝達されます。発電機の出力で受け取ったエネルギーは、充電モジュールを通じてバッテリーに蓄積されます。バッテリー端子から 12 V (24 V、48 V) の定電圧がコンバータに供給され、家庭用電気ネットワークへの電力供給に適した電圧に変換されます。

家庭用風車用発電機について

ほとんどの家庭用風力タービン設計は、通常、低速 DC モーターを使用して構築されています。これは、最新化を必要としない最も単純なジェネレータオプションです。最適 - 約60〜100ボルトの供給電圧用に設計された永久磁石を備えた電気モーター。使用の練習があります車用発電機ただし、自動生成機能が生成するため、そのような場合には乗算器の導入が必要です。必要な電圧高速 (1800 ～ 2500) rpm のみ。の一つ可能なオプション— 非同期モーターの再構築交流電流しかし、非常に複雑でもあり、正確な計算、回転、ローター領域へのネオジム磁石の取り付けが必要です。相間に同じ容量のコンデンサを接続した三相非同期モーターのオプションもあります。最後に、自分の手で発電機をゼロから作成する可能性があります。この件に関してはたくさんの指示があります。

垂直軸の手作り「風車」

かなり効率的で、最も重要なことに、安価な風力発電機は、サボニウスローターに基づいて構築できます。ここでは例として、電力が 20 W を超えないマイクロエネルギー設備を考えます。ただし、このデバイスは、たとえば、次のような機能を提供するには十分です。電気エネルギーいくつかの家庭用器具 12ボルトで動作します。

パーツのセット:

厚さ1.5～2mmのアルミ板です。
プラスチックパイプ：直径125mm、長さ3000mm。
アルミパイプ：直径32mm、長さ500mm。
DC モーター (発電機)、30 ～ 60 V、360 ～ 450 rpm、たとえば電気モーターモデル PIK8-6/2.5。
電圧コントローラー。
バッテリー。

サボニウスローターの製造

直径285 mmの「パンケーキ」を3枚、アルミシートから切り出します。それぞれの中心に32mmのアルミパイプ用の穴が開けられています。 CDと似たようなことが分かりました。からプラスチックパイプ長さ150 mmの部分を2つ切り、縦半分に切ります。その結果、125x150 mm の 4 つの半円形ブレードが得られます。 3 つのアルミニウム製「コンパクトディスク」はすべて 32 mm パイプ上に配置され、320、170、20 mm の距離で固定されます。頂点厳密に水平方向に 2 層を形成します。ブレードはディスクの間に 1 段あたり 2 つずつ挿入され、厳密に一方が他方に対して固定され、正弦波を形成します。この場合、上の段のブレードは、下の段のブレードに対して 90 度の角度でシフトされます。その結果、4 ブレードのサボニウスローターが誕生しました。要素を固定するには、リベット、セルフタッピングねじ、コーナー、またはその他の方法を使用できます。

エンジンへの接続とマストへの取り付け

上記のパラメータを備えた DC モーターのシャフトの直径は、通常 10 ～ 12 mm 以内です。モーターのシャフトを風力タービンのパイプに接続するために、必要な内径を備えた真鍮のブッシュがパイプの下部に圧入されます。パイプとブッシュの壁に穴を開け、固定ネジをねじ込むためのネジ山を切ります。次に、風力タービンのパイプを発電機のシャフトに置き、その後、接続部を止めネジでしっかりと固定します。

プラスチックパイプの残りの部分 (2800 mm) は風力タービンのマストです。サボニウスホイールを備えた発電機アセンブリはマストの上部に取り付けられており、止まるまでパイプに挿入するだけです。モーターの前端に取り付けられた金属製のディスクカバーは、マストの直径よりわずかに大きい直径を持ち、ストッパーとして使用されます。カバーの外周には支線を取り付けるための穴が開けられています。モーターハウジング径が小さいため内径パイプ、スペーサー、またはストップを使用して、発電機を中央に配置します。発電機からのケーブルはパイプ内を通され、下部の窓から出ます。設置中は、シールガスケットを使用して発電機を湿気から保護することを考慮する必要があります。ここでも、降水から保護する目的で、風力タービンのパイプと発電機のシャフトの接続部の上に傘のキャップを取り付けることができます。

構造全体は、開放的で換気の良い場所に設置されます。マストの下に深さ0.5メートルの穴が掘られ、パイプの下部が穴に下げられ、支線で構造を水平にした後、穴がコンクリートで埋められます。

電圧コントローラー（簡易充電器）

製造された風力発電機は、回転速度が低いため、通常、12 ボルトを生成できません。風速6～8m/秒における風車の最大回転速度。値は 200 ～ 250 rpm に達します。出力では約 5 ～ 7 ボルトの電圧を得ることができます。バッテリーを充電するには、13.5 ～ 15 ボルトの電圧が必要です。この解決策は、たとえば LM2577ADJ 電圧レギュレータに基づいて組み立てられた単純なパルス電圧コンバータを使用することです。コンバータの入力に 5 ボルトの DC を供給すると、出力は 12 ～ 15 ボルトになり、車のバッテリーを充電するには十分です。

LM2577をベースにした既製の電圧コンバータ

このマイクロ風力発電機は確かに改善の余地があります。タービン出力の増加、マストの材質と高さの変更、DC/AC 電圧コンバーターの追加など。

水平軸風力発電所

パーツのセット:

直径150 mmのプラスチックパイプ、厚さ1.5〜2.5 mmのアルミニウムシート、木製ブロック80x40、長さ1 m、配管：フランジ-3、アングル-2、ティー-1。
DC 電気モーター (発電機) 30 ～ 60 V、300 ～ 470 rpm。
直径130～150mmのエンジン用ホイールプーリー（アルミニウム、真鍮、テキストライトなど）。
鉄パイプ直径はそれぞれ 25 mm と 32 mm、長さは 35 mm と 3000 mm です。
バッテリー用の充電モジュール。
電池。
電圧変換器12V～120V(220V)。

水平軸「風車」の製作

風力タービンのブレードを作るにはプラスチックパイプが必要です。このようなパイプの 600 mm の部分を長さ方向に切断して 4 つの同一のセグメントにします。風車には 3 枚のブレードが必要です。これらのブレードは、材料の一部を全長に沿って斜めに切断することで得られたセグメントから作られますが、正確に隅から隅までではなく、下の隅から上の隅まで、後者からわずかにへこみを付けます。。セグメントの下部の処理は、3 つのセグメントのそれぞれに固定花びらを形成することになります。これを行うには、約50x50 mmの正方形を一方の端に沿って切り取り、残りの部分を固定花びらとして機能させます。

風力タービンのブレードは、次の方法を使用してホイールプーリーに固定されています。ボルト接続。プーリーは、DC 電気モーター - 発電機のシャフトに直接取り付けられます。断面 80x40 mm、長さ 1 m の単純な木製ブロックを風力タービンのシャーシとして使用し、一方の端に発電機を取り付けます。木製ブロック。バーのもう一方の端には、アルミニウムシートで作られた「テール」が取り付けられています。バーの下部に取り付けられています金属パイプ 25 mm、回転機構シャフトとして機能するように設計されています。マストには3メートルの32mm金属パイプが使用されます。上部マストは、風車のパイプが挿入される回転機構のブッシュです。マストサポートは厚い合板で作られています。このサポート上に、直径 600 mm のディスクの形で構造が組み立てられます。配管部品そのおかげで、マストを簡単に上げ下げしたり、取り付けたり取り外したりすることができます。男はマストを固定するために使用されます。

すべての風力タービン電子機器は別個のモジュールに取り付けられており、そのインターフェイスはバッテリーと消費者負荷を接続するために提供されます。このモジュールには、バッテリ充電コントローラと電圧コンバータが含まれています。このようなデバイスは、適切な経験がある場合、または市場で購入した場合、独立して組み立てることができます。たくさん販売されていますさまざまなソリューション、電圧と電流の希望の出力値を得ることができます。

複合風力タービン

複合風力タービンは、家庭用エネルギーモジュールにとって重要な選択肢です。実際には、この組み合わせは 1 つのシステムに統合することを意味します。風力発電機, 太陽電池、ディーゼルまたはガソリン発電所。能力とニーズに基づいて、あらゆる方法で組み合わせることができます。当然のことながら、3 つを 1 つにまとめたオプションがある場合、これが最も効果的で信頼性の高いソリューションになります。

また、風車を組み合わせて2基の風力発電所を作る計画です。さまざまな修正。たとえば、Savonius ローターと従来の 3 ブレードマシンが 1 つの組み合わせで動作する場合です。最初のタービンは低風速で動作し、2 番目のタービンは公称風速でのみ動作します。これにより、設備の効率が維持され、不当なエネルギー損失が排除されます。非同期ジェネレーター無効電流は補償されます。

組み合わせたシステムは技術的に複雑で、自宅での練習には高価なオプションです。

風力発電所の電力の計算

水平軸風力発電機の出力を計算するには、次の標準的な式を使用できます。

N = p S V3 / 2
N— 設置電力、W
p- 空気密度 (1.2 kg/m3)
S— 吹き飛ばされた面積、m2
V— 風速、m/秒

たとえば、風速 7 m/秒で最大ブレードスパン 1 メートルの設備の出力は次のようになります。

N= 1.2 1 343 / 2 = 205.8 W

サボニウスローターに基づいて作成された風力タービンの出力の概算は、次の式を使用して計算できます。

N = p R H V3
N— 設置電力、W
R— インペラの半径、m
V— 風速、m/秒

たとえば、本文で言及されているサボニウスローターを備えた風力発電所の設計の場合、風速 7 m/秒での出力値は次のようになります。は次のようになります:

N= 1.2 · 0.142 · 0.3 · 343 = 17.5 W

現在、電気代の支払いは住宅維持費の大きな部分を占めています。でアパート, 唯一の方法貯蓄 - への移行省エネ技術、および複数料金体系のコストの最適化（夜間モードは割引価格で支払われます）。また、個人用の区画がある場合は、消費量を節約できるだけでなく、個人の家用に独立したエネルギー供給を組織することもできます。

これはヨーロッパで始まった通常の習慣であり、北米、そして過去数十年にわたり、ロシアでは積極的に実施されてきました。ただし、自律電力供給のための機器は非常に高価であり、「ゼロ」の回収は 10 年後より早く発生することはありません。一部の州では、固定料金でエネルギーを公共ネットワークに戻すことが可能であり、これにより回収時間が短縮されます。ロシア連邦では、「キャッシュバック」を得るには多くの官僚的な手続きを踏む必要があるため、「無料」エネルギーのほとんどのユーザーは、自分の手で風力発電機を建設し、個人的なニーズにのみ使用することを好みます。

問題の法的側面

家庭用の自家製風力発電機の製造や使用は禁止されておらず、行政罰や刑事罰は課せられません。風力発電機の出力が 5 kW を超えない場合、家庭用機器として分類され、地元のエネルギー会社からの承認は必要ありません。また、電気を売って利益が出なければ税金を支払う必要はありません。さらに、自家製の発電用風車は、これほど生産性が高くても、複雑なエンジニアリングソリューションを必要とします。作るのは簡単です。したがって、自家製製品の電力が2kWを超えることはほとんどありません。実際、この電力は通常、個人宅に電力を供給するのに十分です（もちろん、ボイラーや強力なエアコンがない場合）。

この場合、私たちが話しているのは連邦法について。したがって、風車を自分の手で作ることを決定する前に、いくつかの制限や禁止を課す可能性のある地域や自治体の規制の有無を確認することをお勧めします。たとえば、あなたの家が特別に保護された自然地域に位置している場合、(天然資源である) 風力エネルギーの使用には追加の承認が必要になる場合があります。

迷惑な隣人がいる場合、法律上の問題が発生する可能性があります。家庭用風車は個別の建物として分類されるため、次のような制限も受けます。

発電機の種類

自分の手で風力発電機を作る方法を決める前に、設計の特徴を考慮してみましょう。

発電機の位置に応じて、装置は水平または垂直に設置できます。

発電電圧定格による

自家製風力発電機の代表例

風力発電機の設計は、選択した方式に関係なく同じです。

発電機シャフトに直接取り付けることも、ベルト (チェーン、ギア) 駆動を使用して取り付けることもできるプロペラ。
発電機そのもの。これは、既製のデバイス (自動車など)、または回転すると電流を生成する通常の電気モーターです。
インバーター、電圧レギュレーター、スタビライザー - 選択した電圧に応じて。
緩衝要素 - 風の有無に関係なく発電の継続を保証する充電式バッテリー。
設置構造：マスト、屋根取付金具。

プロペラ

ペットボトルなど、どんな素材でも作れます。真の柔軟なブレードは電力を大幅に制限します。

風を取り込むためには、空洞を切り取るだけで十分です。

良い選択肢は、クーラーで作られた家庭用風車です。あなたは得ています完成したデザイン専門的に作られたブレードとバランスのとれた電気モーターを備えています。

同様の設計は、コンピューターの電源用のクーラーからも作られています。確かに、LEDランプを点灯したり、携帯電話を充電したりしない限り、そのような発電機の電力は不足しています。

ただし、システムは非常に機能的です。

優れたブレードはアルミニウムシートで作られています。材料が入手可能で、成形が簡単で、プロペラは非常に軽いです。

垂直発電機用の回転プロペラを作成する場合は、縦に切ったブリキ缶を使用できます。強力なシステムの場合、ハーフスチールバレルが使用されます（最大容量200リットル）。

もちろん、信頼性の問題には特別な注意を払って取り組む必要があります。強力なフレーム、ベアリング付きシャフト。

発生器

前述したように、既製の自動車や産業用電気設備の電気モーターを使用できます ( 家庭用器具）。例としては、ドライバーから作られた風力発電機です。エンジン、ギアボックス、ブレードを取り付けるためのカートリッジなど、構造全体が使用されます。

プリンターのステッピングモーターからコンパクトな発電機が得られます。繰り返しますが、力は力を与えるだけで十分です LEDランプまたはスマホの充電器。自然の中には、かけがえのないもの。

はんだごての扱いに慣れていて、無線工学についてよく理解している場合は、発電機を自分で組み立てることができます。人気のスキーム: ネオジム磁石を使用した風力発電機。設計の利点 - 地域の風荷重に対する電力を個別に計算できます。なぜネオジム磁石なのか？コンパクトなのにハイパワー。

既存の発電機のローターをリメイクすることができます。

または、巻線を製造して独自のデザインを作成することもできます。

このような風車の効率は、電気モーターを備えた回路を使用する場合よりも桁違いに高くなります。もう一つの紛れもない利点はコンパクトさです。ネオジム発電機は平らで、プロペラの中央カップリングに直接配置できます。

マスト

この要素の製造には電子工学の知識は必要ありませんが、風力発電機全体の実行可能性はその強度に依存します。

たとえば、高さ 10 ～ 15 メートルのマストには、適切に計算された支線とカウンターウェイトが必要です。そうしないと、強い突風により建物が倒れる可能性があります。

発電機の出力が 1 kW を超えない場合、構造の重量はそれほど大きくないため、マストの強度の問題は背景に消えます。

結論

自家製風力発電機 - そんなものではありません複雑なデザイン、一見するとそう思われるかもしれません。工場製品のコストが高いことを考慮すると、家庭用風力発電所を作ることで大幅に節約でき、入手可能な材料。風車の建設にかかる少額のコストを考慮すると、かなり早く元が取れます。

トピックに関するビデオ

古代から今日人類は見つけようとしている代替ソースエネルギー。しかし、例外なくあらゆる産業が進歩し、生産に革新的な発電方法が定期的に導入されているにもかかわらず、最も信頼性が高く普及している方法は依然として残っています。天然資源- 水、風など。そして、一般の消費者が水力発電所の設置に問題を抱えている可能性がある場合、ほとんどすべての所有者が民家用の風力タービンなどの機構を装備することができます。この端末のことなんですが、技術仕様、インストールの種類と機能についてはさらに詳しく説明します。

風力発電機とは何ですか?

このような機構は、風力エネルギーを電圧に変換することを主な目的とした製品です。消費者の間で風車と呼ばれる同様の装置は、私たちの時代の黎明期から使用されてきましたが、もちろん形状が異なるだけです。今日、そのような装置は大幅に改良されました。

このようなメカニズムの主な資源は風です。速度と密度に基づいて行われた観察に基づいて、専門家はこの装置を配置する高さはどれくらいであるべきか、ブレードの数は何枚あるべきかなどを正確に調べます。風力タービン用の発電機は専門企業で製造されていますが、多くの所有者は自分で作ることを好みます。そのようなメカニズムは、即席の手段を使用して独自に作成されます。しかし、このプロセスの特徴について話す前に、そのようなメカニズムがどのように機能するかを知る必要があります。

手作り風車の動作原理

よく知られている飛行機のタービンは、この発電機のシステムと非常によく似ています。主な違いは、風車では強力なエンジンの動作によってブレードの回転が発生しないことです。操作は以下に基づいています無料エネルギー風は吸収され、その後所有者が必要とする電力に変換されます。

原則として、ブレードの形状は、たとえわずかな息であっても目立ち、機構がそれに即座に反応するように選択されます。回転速度は低く見えることが多いですが、小さな歯車は大きな歯車よりもはるかに速く回転するため、一見しただけでは気づかないことがあります。このように動作することで、この機構はブレードを加速するという優れた働きをし、必要な量のエネルギーが生成されます。

風力発電機の主な利点

このような製品には次のような明らかな利点があります。

環境の安全性。個人住宅用の風力タービンは、動作に燃料を必要としないため、大気の状態にまったく影響を与えず、有害な排気ガスやガスを大気中に排出しません。

明らかなように、このメカニズムは燃料にお金を費やす必要がないため、経済的な観点から非常に有益です。すべての費用は、風車の構造部品、特に発電機の設置にのみ関連します。

ただし、これは機能デバイスまだいくつかありますネガティブな特性、これは無視できません。

風力タービンの欠点

この製品の主な欠点は、動作速度を制御できないことであり、これが生成されるエネルギー量に一定の違いがあることを説明しています。簡単に言えば、風がない場合には、すでに何らかの燃料で動作している別の電源を使用する必要性が避けられません。

さらに、人間工学的な観点からすると、このような設置は多くのスペースを占めるため、あまり便利ではありません。さらに、最大限の効果を得るには、平らな地形ではなく丘の上に配置するのが最適です。

垂直風車を設置する場合、この機構が重大な障害となる場合があるため、近隣住民との調整が非常に重要です。テレビアンテナ、ノイズレベルが高すぎる場合があります。

水平風力発電機の設計

前述の 2 つのタイプのこれらの機構の違いは、軸の位置にあります。水平オプションは、小規模な民間の建物に電力を供給する場合により一般的で、次の構造コンポーネントで構成されます。

ローターシャフト。
伝染 ; 感染。
直接発電機。
ブレーキシステム。

風車を作る前に、そのような製品のブレードは風雨に耐えられる耐久性のある金属で作られていなければならないことを明確に理解する必要があります。ギアボックスのおかげで、メカニズム全体が確実に機能します。不測の事態を防ぐために、電気エネルギーを生成できる追加のモーターを取り付けることができます。

垂直風力タービンの運転

このシステムには、水平ではなく真っ直ぐなローターシャフトが装備されています。この設計の主な利点は、空気から得られる自由エネルギーが特定のものに関係なく生成されることです。また、水平モデルとは異なり、そのような機構をオープンエリアに取り付ける必要はまったくありません。建物の中。

垂直に設置された風車用の発電機は非常に簡単に動作します。入ってくるエネルギーは回転ブレードによって電気に変換され、ブレードはローターシャフトによって機能します。この場合、結果として生じる電圧は、常に生活空間に向けられるだけでなく、特定の機器やデバイスに接続することもできます。

風力発電機を組み立てるための材料

このような自家製デバイスの構成には、原則として入手が困難な部品は含まれておらず、すべての要素が市場または農場で自由に入手できます。したがって、メカニズムは次の材料を使用して取り付けられます。

風車用 12 V;
同じ電力の通常のバッテリー。
バケツや大きな鍋などのアルミニウムまたはステンレス鋼で作られた調理器具。
車のリレー。
ボタンの形のスイッチ。
電圧を測定するための特別な装置 - 電圧計。
必要な長さのワイヤ。
技術ツール - ドリル、ドライバー、ワイヤーカッター;
ナット、ボルト、ワッシャーの形の留め具。

上記の材料がすべて揃ったら、水平または垂直の風車を組み立て始めることができます。

製造プロセス

デバイスのブレードがバケツから作られている場合は、将来の部品の比率を観察しながら4つの部分に分割し、最後まで到達せずに、金属用に設計された特別なはさみで要素を切り取る必要があります。

底部とプーリーに、ボルトを固定するための印を付けて穴を開ける必要があります。結果として生じる開口部が互いに対称に配置されることが重要です。そうしないと、回転中に風車が傾く可能性があります。

この後、ブレードをわずかに曲げる必要があります。風力タービン発電機は回転可能異なる側面, したがって、ここでは金属部品をその方向に移動させるために、どの方向に移動しているかを考慮する必要があります。曲げ角度は回転速度に直接影響します。

準備され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取り付けられます。

次に、発電機をシステムに接続します。すべてのワイヤを正しく組み合わせることで、機器の中断のない動作を実現し、居住区だけでなく、その他の通信にも電力を供給できます。盗難警報器、ビデオ監視など。

まったく異なる部品を使用する組み立てオプションは他にもあり、そのうちの 1 つは風車発電機用の磁石です。しかし、車のバッテリーから作られた製品は、設置と操作が最も簡単です。

風力発電機をハリケーンから守るにはどうすればよいでしょうか?

このようなデバイスの使用が非常に望ましくない場合があります。これは、突風速度が 8 ～ 9 m/s を超える場合に特に当てはまります。この場合、自家製製品には何らかの保護が必要です。

悪天候の場合は、風力発電機をサイドシャベルで覆うのが最善です。このメカニズムは、主にその設計のシンプルさにより、消費者の間で広く人気を得ています。このシャベルは標準で取り付けられていますプロファイルパイプ、20x40x2.5 mmの断面を持ち、厚さが1〜2 mmを超えてはいけない通常の鋼板。

このような要素を保持するばねは、次のような任意の材料で作ることができます。炭素鋼そして亜鉛で処理しました。

これをインストールしたら保護剤、どんなに強い風が吹いても発電機に機械的損傷を与えることはできないため、発電機の完全性については安心できます。これは製品のデザイン全体にも当てはまります。

手作り風車の正しいお手入れ

自宅で作成した機器が正常に機能するには、その操作に関する次の推奨事項に従う必要があります。

最初の始動から数週間後、風力発電機を降ろし、すべての固定具の信頼性をチェックする必要があります。
発電機のすべての構造部品は、少なくとも年に 2 回オイルで潤滑する必要があります。
ブレードが曲がって回転している、または常に揺れていることに気付いた場合は、風車を直ちに降ろし、すべての障害を直ちに修正する必要があります。
現在の受信機ブラシは少なくとも年に 1 回チェックする必要があります。これにより、ネットワークの短絡に関連して起こり得るトラブルを回避できます。
機構全体の構造部品の塗装は2～3年に1回程度で済みます。

したがって、操作がはるかに簡単で安価であると自信を持って言えます。手作りの風車。発電機は価格が非常に高いため、高価な工場設備を購入するよりも手作りするのが最善です。すべての組み立て規則に従うことだけが重要です。そうすれば、結果として得られるデバイスは長期間にわたって確実に動作します。