安全で実用的な風力発電機を自宅で自分で作ることはかなり可能です。風は無限のエネルギー源としてますます普及しています。 この代替エネルギー源は、遠隔地 (タイガなど) や極地基地で特に人気があります。 さらに、家庭用風力発電機は郊外の住民によって製造されることが増えています。 どのような種類の風車が存在するのか、そして自分の手で風力エネルギーを変換するための装置を組み立てる方法-以下をお読みください。
- 風力発電は何に基づいて行われますか?
- 風力発電機：動作原理、装置の種類
- 自家製風力発電機：メリットとデメリット
- 自分の手で風車を作る方法
- DIY 発電機: デバイスの電力を計算する
- 風車用にどの発電機を選択するか
- 220 V 用の DIY 風力発電機
- DIY 風力タービン 5 kW (ビデオ)
- 風車の例（写真）
風力発電は、風力エネルギーから電気を生成する機能です。 風力発電機は、実際には太陽発電機です。風は、太陽による地表の不均一な加熱、惑星とその地形の自転によって発生します。 発電機は空気団の動きを利用し、機械エネルギーを通じて電気に変換します。
平均して、20 kW の風力タービン 1 台で、1 つの小さな村に電力を供給できます。
風力発電機の製作を始める前に、説明書をよく読む必要があります。
風力発電の原理に基づいて、発電所全体を建設したり、自律型装置を設置して個々の地域や住宅に電力を供給したりすることができます。 現在、全エネルギーの 45% が風力発電機を使用して生成されています。 最大の風力発電所はドイツにあり、毎年、1 時間あたり最大 700 万 kW のエネルギーを生産します。 したがって、ますます多くのオーナーが、 カントリーハウス遠隔地や村では、風力エネルギーを家庭用に利用することを考えています。 同時に、風力タービンは唯一のエネルギー源として、または追加のエネルギー源として使用できます。
風力発電機：動作原理、装置の種類
ほとんどの風力タービンは、上部に 3 枚のブレードが取り付けられた鉄塔、つまりマストで構成されています。 2 番目の大きさの 5 kW の最新の家庭用風力タービンは、最大 5000 W の電力を容易に生成できます。 これは住宅やコテージに電力を供給するには十分です。 軸流発電機は最大 500 W/h を生成します。 世界で最も強力な風力発電機 - 8 MW。
最新の風力タービンには次のような機能が備わっています。
- 水平回転軸。
- 垂直方向の回転軸。
水平風車には、(通常の風車と同様に) 地面と平行に回転する軸があります。 垂直風力タービンは、地面と平行に移動するブレードとローターの両方を備えることができます。
風力発電機の動作原理はインターネット上で簡単に学ぶことができます。
ローターの形状とサイズはさまざまで、次のように分類されます。
- サボニウス装置（ローターは半円筒の形で作られています）。
- ウグリンスキーローター（改良された半円筒型ローター）。
- Daria ローター (らせん状、湾曲、または H 字型にすることができます)。
- 多翼風力発電機（回転式風力タービンに使用）。
- ヘリコイドローター（コーンローター付き）。
頻繁 垂直風力発電機独楽の形をしたもの（ジンギスカン回転風力発電機がその一例）。 そのグループの中で最も効果的なデバイスは、マルチブレードのトップタイプの設計であると考えられています。
自家製風力発電機：メリットとデメリット
設置場所に電力が供給されていない場合、送電網が定期的に停止している場合、または電気代を節約したい場合には、風力タービンの設置が必要になる場合があります。 風車は購入することも、自分で作ることもできます。
自家製風力発電機の利点は大幅なコスト削減です
自家製風力発電機には次のような利点があります。
- 製造はほとんどの場合スクラップ部品から行われるため、工場出荷時のデバイスの購入にかかる費用を節約できます。
- お住まいの地域の風の密度と強さを考慮してデバイスの出力を自分で計算するため、ニーズと動作条件に理想的に適合します。
- 風車の外観はあなたの想像力とスキルにのみ依存するため、家の装飾やランドスケープデザインとよりよく調和します。
自家製デバイスの欠点には、信頼性の低さと壊れやすさが含まれます。多くの場合、自家製デバイスは家電製品や自動車の古いエンジンから作られているため、すぐに故障します。 同時に、風力タービンが効果的であるためには、装置の出力を正確に計算する必要があります。
自分の手で風車を作る方法
風力発電機を自分の手で作るには、その設計にどのような部品が存在し、それらが何を担当するのかを正確に知る必要があります。 こうすることで、自宅で見つけるのが難しい部品の交換方法を理解できます。
手作り風力発電機を作る場合は、事前にすべての準備をしておいたほうがよいでしょう 必要な材料そして仕事に使う道具も
すべての風力タービンの設計には次のような特徴があります。
シンプルな小さな風車は次の方法で作ることができます。 家庭用扇風機。 古い風車を改造してミニ風車を作る職人もいます コンピュータークーラー。 確かに、そのような送風機の出力は100 Wを超えません。 中小規模の住宅に5kW、商業施設に10kWの風力発電機が必要な場合。
DIY 発電機: デバイスの電力を計算する
民間用の風車の製造は次のようなことから始まります。 準備段階– デバイスの電力の計算。 したがって、たとえば、給湯を操作するには、少なくとも5〜6メートルの高さの風車を設置する必要があります。 同時に、風力エネルギーのみを暖房に使用することはできません。風速は非常に変化しやすいためです。 ただし、追加の電源として風力を使用すると、コストを節約できます。
多くの専門家は、発電機の電力をさらに計算することを推奨しています。
これを行うには、インターネット上で提供されている多数の公式を使用できます。 ほとんど 簡単な解決策風力を計算する計算機を自分で使用します。 この場合、プログラムに必要な値を入力するだけで済みます。 ほとんどの場合、これらは風が吹く面積、風の密度と速度です。
気象局に問い合わせると、お住まいの地域の気団の平均速度を知ることができます。
また、仕事上必要となるのは、 電気図風車、 詳細な図面通常の紙に描いたり、次の方法で視覚化したりできるデザイン コンピュータープログラム 3Dモデリング用。
風車用にどの発電機を選択するか
家庭用風車は低騒音でなければなりません。 そのため、風力発電用の発電機としては低速（低速）エンジンを使用した方が良いと言えます。 このようなエンジンは、毎分 350 ～ 700 回転することができます。 また、片翼風車でも低速モーターが使用可能です。 また、ステッピングモーターから低速発電機を作ることもできます。
風車の速度を上げるには、乗算器を使用できます。これにより、ブレードの回転が 5 ～ 10 倍速くなります。
発電機にはさまざまな種類があり、自分の好みに応じて選択する必要があります。
ネオジム磁石を使用したディスクモーターが特に人気があります。 ただし、磁石にはさまざまなサイズがあり、それに応じて電力も異なります。 このような発電機の製造は非常に簡単ですが、コストは非常に高くなります。
プロペラを始動するには、ペダル自転車発電機を使用できます。
多くの人が、ガス発電機、車やトラクターの発電機、またはドライバーからバッテリーを使って低出力の発電機を作ります。 トラクターと自動車の発電機からの発電機を備えた設計では、速度を低下させるギアボックスを設置する必要があることを考慮する必要があります。
220 V 用の DIY 風力発電機
ウィンドキャッチャーを組み立てるには、12ボルトの発電機、バッテリー、12ボルトから220ボルトへのコンバーター、電圧計、 銅線、留め具（クランプ、ボルト、ナット）。
風力発電機が実用的で高品質であることを確認するには、作る前に詳細な説明書を読むことをお勧めします。
風車の製造には次の手順が含まれます。
- 刃物の製造。 垂直風力発電機のブレードは樽から作ることができます。 グラインダーを使用してパーツをカットすることができます。 小型風車のプロペラは以下から作ることができます。 塩ビ管断面は160mmです。
- マストを作る。 マストの高さは少なくとも 6 メートルでなければなりません。 同時に、ねじれの力によってマストが引き裂かれるのを防ぐために、4 本の支線でマストを固定する必要があります。 各ガイロープは丸太に巻き付ける必要があり、丸太は地面の奥深くに埋めておく必要があります。
- ネオジウム磁石の取り付け。 磁石はローターディスクに接着されています。 長方形の磁石を選択することをお勧めします。 磁場それらは表面全体に集中しています。
- 発電機コイルを巻く。 巻き付けは直径2 mm以上の銅糸で行われます。 同時に、1200かせを超えてはいけません。
- ナットを使用してブレードをパイプに固定します。
強力なバッテリーとインバーターがあれば、その結果として得られるデバイスは、家庭用電化製品 (冷蔵庫やテレビなど) を使用するのに十分な量の電力を生成することができます。 このような発電機は、小規模施設の照明、暖房、換気システムの動作を維持するのに最適です。 カントリーハウス、温室。
DIY 風力タービン 5 kW (ビデオ)
風力タービンは安全ですが、 最新のデバイスこれにより、風力エネルギーを家電製品、暖房システム、給水、換気の動作に必要な電力に変換できます。 少し計算すれば、専門家の助けがなくても風力発電機を構築できます。 上記はこれに役立ちます 詳細な指示、コンポーネントを選択するための写真と推奨事項！
風車の例（写真）
コンテンツ：
費用がかかることは秘密ではありません 公共事業私たちの州では成長が続いていますが、そのための前提条件はないようです。 さて、同時に、この経費欄をなんとか減らそうとする消費者も増えています。 水を節約する人もいれば、ガスを節約する人もいますが、それでも最大の関心を集めています 代替ソースなどのライト 太陽電池または風を利用して動作する発電機。
もちろん、そのような場合には節約が感じられますが、主な問題は、そのような設置が安くないことです。 実質貯蓄、1年以上経過する必要があります。 結局のところ、最初にインストールの費用を支払う必要があります。
コストが高いからこそ、自分の手で風力発電機を作る方法について疑問が生じ始めました。 結局のところ、そのようなインスタレーションは人間によって発明され作成されたものであるため、自宅で再現することが可能になります。 したがって、即席の手段で自分の手で風車用の発電機を作ることがどれほど現実的であるかを理解してみましょう。 オプション装備中断のない動作と、そのようなデバイスを家庭、アパート、またはコテージで使用した場合にどれだけエネルギーを節約できるかについて。
考えられる制限
風力発電機を設置する際に重要なことは、当然のことながら、この分野でもある程度の利益を得ようとする州の試みです。 自家製インストールを認定しないために、つまり 別途税金を支払わなくても、発電量が 5 kW 以下の低出力の風力発電機を組み立てる価値はあります。 家にいるのに 手作りの装置より多くの電力を生成することは非常に困難です。
また、最適な風を得るために、設置エリアの建物の高さに関する規制や文書の入手可能性を確認し、それを超えないようにする必要があります。
隣人についても覚えておく価値があります。隣人は、自家製風力発電機に装備されているブレードやギアボックスによって発生する騒音に悩まされる可能性があります。 もちろん、そのような設置はほとんど騒音を出しませんが、羨望はまだ取り消されておらず、苦情があれば、解体命令だけでなく罰金も科せられる可能性があります。 ここでの利点は工場製オプションです。 低ノイズですが、コストが高いため、このようなデバイスは現在検討されていません。
また、電波干渉からの保護を忘れないでください。風車を自分で作る場合は、フィルターの設置を準備する必要があります。 さて、そのようなデバイスを購入するときは、図でその存在を確認してください。
風力発電装置
そのようなデバイスの種類に関係なく、220ボルトで自分の手で作られたものは、そのコンポーネントは同じです。 風力発電機は、電気を生成する装置自体、ブレード、バッテリー、マスト、および電子ユニットであるインバーターで構成されています。
いずれにせよ、このようなデバイスの製造で最初に始めることは、タイプ、電気回路、外観のデザインの選択です。 風力発電機は種類によってセイル型とブレード、あるいは水平型と垂直型に分けられます。 急激な突風がない中緯度の場合、および最大 5 kW の電力の設備では、 最良の選択肢「ヨット」のような風力発電機があるので、それをより詳細に理解しようとします。
このような装置の動作の本質は次のとおりです。風力の助けを借りて回転するブレードは、トルクを直接またはギアボックスを介して発電機のローターに伝達し、その結果、電気が生成され、電気がバッテリーに供給されます。電子ユニット。 エネルギーはバッテリーに保存され、後で次の用途に使用できます。 家庭のニーズ.
どのような種類の風力発電機を自宅で作ることができるのか、そしてそれには何が必要なのかを考えてみましょう。
ロータリー設置
同様の DIY 風力発電機は、小さなものを照らすのに十分な電力を生成できます。 ガーデンハウス, 別棟、庭エリアにはいくつかのランタンがあります。 このような風車はから作られています 車の発電機したがって、製造のために高価な機器を購入しないように、最大1.5キロワットを生成するデバイスを検討します。 これを行うには、次の材料が必要です。
- 12ボルトの自動車発電機。
- ゲルまたは酸の電池（12ボルトの電池も必要です）。
- 密閉型スイッチ。
- 12 ～ 220 V、700 ～ 1500 ワットの電圧コンバータ。
- 刃を作るための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。 直径 20 ～ 25 cm のプラスチック パイプも適している場合があります。
- 電圧計付きバッテリー充電リレー。
- 固定金具、つまり ボルトとナット;
- ワイヤの断面積は 4 および 2.5 平方メートルです。 んん;
- デバイスマストに取り付けるための 2 つのクランプ。
- マストとして使用するのに十分な長さの金属パイプ。
- そしてもちろん、金属ハサミ、グラインダー、キー、ドライバー、ドリルビットセット付きのドリルなど、さまざまなツールが含まれています。
製造アルゴリズム
最初のステップは、民家用の将来の風力発電機のファンブレードを自分の手で作ることです。 大きな古いアルミ鍋が適していますが、バリエーションもあります。 鉛筆でマークを付けてから、グラインダーまたは金属ハサミを使用してマークした線に沿って容器を切り、上部と下部の小さな部分を切り残します。 写真に示すように。 ブレードは同じである必要があり、その数はマスターの好みにのみ依存します。
カット刃を任意の方向に曲げます。 回転方向はブレードの回転方向に依存し、プロペラが発電機を回転させる速度は回転角度とサイズに依存することに注意してください。 グラインダーでカットする方が便利ですが、金属が薄い場合は、金属ハサミも非常に適しています。
状況はもう少し複雑ですが、 プラスチックパイプ。 縦方向に4つの部分に分割し、半円形の部分ごとに「上部と下部のプラグ」を作成し、1本のネジに組み立てて最初のオプションと同様のものを作成する必要があります。
次に、発電機のシャフトと完成したプロペラにドリルで取り付け穴を開け、ブレードをローターシャフトにボルトで固定します。 ギアボックスを使用して同様の作業を行い、発電機の回転速度を高めることができます。これはマスター自身の裁量にあります。
作業が終わったら、あとはクランプを使って風力発電機をマストに固定し、それに沿ってワイヤーを伸ばすだけです。
地上での機器の組み立て
なぜなら 最適な長さ風力発電所のマストは 5 ～ 13 メートルあり、安定性を高めるためにその基部をコンクリートで埋める必要があります。 また、家の風力発電機を下げる方法や、故障した場合に風力発電機にアクセスする方法について、選択肢を検討することも意味があります。
風力発電機自体からのワイヤーは、充電リレーを介してバッテリーに接続されています。 回路の次はコンバータで、そこからすでに 220 ボルトの電圧が供給されています。 配電盤.
すべての機器は暴露から保護する必要があります 大気中の降水量そして 直接アクセス子供たち。 スイッチはマストの手の届く高さに設置されており、風力発電機から充電リレーまでのプラス線を切断します。 したがって、不要な場合や風が弱い場合には、ブレードを「空転」させることで負荷を軽減できます。
風が強すぎる場合は、発電機自体とバッテリー充電リレーの両方が損傷する可能性があるため、負荷をオフにすることが非常に重要です。
しかし、さらにあります 強力なオプション自宅で自分の手で風力発電機を作ります。 もちろん、もう少し複雑ですが、ルールと操作手順に従えば、そのようなデバイスを作成することはかなり可能です。
軸流風力発電機
同様のデバイス (-と言う人もいるかもしれません) 風力発電所あなた自身の手で）は、最近市場に登場したネオジム磁石に基づいて作られています。 それらを通じて、より多くのことが達成される ハイパワー発生器 通常のフェライト磁石を使用して同様の設置を行った場合、1.5 キロワットを超える電力を得ることができません。 少し前に、ネオジム要素が初めて店頭に登場したとき、その価格はかなり高かったですが、現在ではすでにコストが低下しているため、そのような磁石はより手頃な価格になりました。
したがって、家庭用の軸方向風力発電機を自分の手で作るには、車のブレーキディスク付きのハブが必要になります。 さらに、ここではその摩耗は重要ではないため、そのような部品はどこのカーサービスセンターでも常に見つけることができます。 徹底的に洗浄し、ベアリングに注油し、通常は正常に動作する状態にする必要があります。 最適な磁石の数は、寸法 25 x 8 mm の 20 個です。 ブレーキディスクの内側に接着されます。
ディスクをセクターにマークしたら、磁石を極を交互に貼り付けて接着する必要があります。これは非常に重要です。 より強力に接続するには、エポキシ接着剤の使用をお勧めします。 さて、接着剤が乾いた後も同じです エポキシ樹脂すべての磁石を流し込み、接着剤の流出を防ぐために、粘土でディスクの円の周りに小さな縁を作ります。
巻線コイル
巻き始める前に計算する必要があることはよく知られています。 必要量コイルが回ります。 風力発電機は低速で動作する必要があるため、100 ～ 150 rpm でバッテリーを充電する必要があります。 したがって、すべての巻線コイルの合計巻き数は 1200 ～ 1500 でなければなりません。これ以上の数は必要ありません。 さて、1つのコイルの巻き数を計算するのは非常に簡単です。 20 個のコイルと合計巻き数が 1400 の場合、1 つには 70 巻きが含まれます。
コイルの数が多いほど、低速でより多くの電力を達成できます。 さらに、巻くときのワイヤの断面積が大きいほど、抵抗が低くなり、したがって電流が大きくなります。
もちろん、最良の選択肢は使用することです 特殊な機械コイルを巻くためのものですが、それがない場合でも、同様の作業を手動で行うことがかなり可能です。
出力電力を確認するには、1 つの巻線で十分です。 ジェネレーター内をスクロールすると、将来のデバイスのパラメーターを測定できるようになります。
ステータ自体は合板で作られ、信頼性を高めるためにグラスファイバーとエポキシ樹脂で強化されています。 ただし、コイルの接続は、マスターの選択に応じて、2 つのスキームのいずれかに従って行われます。 三角形または星形のいずれかになります。 次にコイルを固定し、ワイヤーを引き出します。 民家用の風力発電機の機能をチェックするには、安定した速度で手動で回転させ、出力線から電圧を読み取ります。
マストとプロペラ
マストに関しては回転風力発電機の製作と変わりません。 その要件は同じです。 しかし、そのような設備のプロペラブレードは異なる方法で作られています。 このために、16 mmの塩ビパイプが使用されます。 ブレードの形状は実験的なものです。 彼らが言うように、誰もが試行錯誤して最適なものを決定します。
この場合、発電機を回転させるには、自分の手で風車のブレードの長さを少なくとも1メートルにする必要があり、騒音、振れ、損傷を排除するために完成したプロペラのバランスを取る必要もあります。動作中のベアリング。
少し考えれば、非常に強い風が吹いたときに風力発電機のブレードを折りたたんだり広げたりできるように設計できます。 これにより、暴風雨警報や突然の突風が発生した場合でも、デバイスの故障を防ぐことができます。
地上への機器の設置は、以前のバージョンの回転風力発電機と同様に行われます。
サービス
もちろん、空気発生器は、他の機器と同様に、注意、定期的な検査、そしてもちろん場合によっては修理が必要です。 常に点検、清掃し、特別なグラファイト潤滑剤で潤滑する必要がある主なものは発電機ブラシです。 使用中に摩耗する傾向があります。
不均衡、振動、ネジの締め付けや接続の緩みが少しでも疑われる場合は、発電機を地面に降ろして調整または修理する必要があります。
約2〜3年ごとにデバイスを塗装する必要があります。 そして、ペイントが特別である場合、より良いです。 防食。 また、保持ケーブルの張力や固定状態を定期的に確認することも必要です。
結論
自家製の風車を作ってそんな仕事ができるほど電気代は高くないと言う人もいるかもしれない。 その他、インバーター等にも。 お金を使わなければなりません。 しかし、考えてみれば、仕事がうまく行けば、家だけでなく建物を暖めるのに十分な電力があり、冬には動物のいる納屋を暖めることができます。 一般的に、次のような場合に、 正しいアプローチそのような自家製製品の製造、つまり 風力発電機を使用すると、電気の消費が有料電気から完全に排除され、これは良い節約になります。
家庭用風力発電機は、電気を生成するための代替装置です。 センターラインにあまり近づかない場合には、このような装備は不可欠です。
設備のメリットとデメリット
家庭用風力発電機は人気のユニットです。 ただし、長所と短所があります。 利点としては次のようなものがあります。
生成されたエネルギーに対して何も支払う必要はありません。
主電源が遮断されても害はありません。
風力タービンは、集中線から遠く離れた住宅にエネルギーを供給できます。
暖房用に発電機を使用することも可能です（ソーラーパネルなどの他の電源と併用）。
有害物質を排出せず、廃棄物も出さないため、環境を汚染しません。
家庭用風力発電機にはいくつかの欠点もあることに注意してください。
最初の購入と設置にはかなりの費用がかかります。
このような装置は風が吹いているときにのみ機能するため、そのようなエネルギーを常に使用できるわけではありません。
この装置はかなりのノイズを発生します。
設備の種類
家庭用の風力発電機には垂直軸または水平軸を付けることができます。 2 番目のタイプがより一般的です。 まず第一に、それらは垂直軸デバイスよりもはるかに早く発明されました。 しかし、それらには欠点があります。そのようなユニットが動作するには、特定の方向と風の強さが必要です。
最初のタイプのデバイスには利点があります。 また、水平軸発電機よりも人気が高まっています。 実際、そのパワー範囲は常に拡大しています。 また、垂直装置は風向きに依存しません。
製品の設計と動作原理
家庭用の風力発電機を自分で作るのは難しくありません。 ただし、まずデバイスの設計を理解する必要があります。 したがって、提示された装置は、ローター、ブレード、マスト、そして装置が風の方向に回転する「尾翼」という少数の部品だけで構成されています。 さらに、システム全体に追加のバッテリーが含まれる場合があります。
主要コンポーネントに加えて、独自の設計でさまざまなセンサー、風速計、ブレード回転レギュレーターを使用できます。 風車が量産される場合、騒音吸収装置と風向き調整システムを装備することができます。
提示された装置の動作原理に関しては、それは非常に簡単です。 風が吹くと風車の羽根が回転し始めます。 その結果、発電機がオンになり、 電気。 一定なのでインバータを使う必要があります。 そのおかげで、出力で交流を受け取ることになります。
提示された装置が正しく動作するには、風車の動作における不正確さを特定し、タイムリーにそれらを除去するのに役立つさまざまな測定機器を使用する必要があります。
適切な量産モデルを選択するにはどうすればよいですか?
個人住宅用の風力発電機を選択するのは非常に簡単です。 必要なのは、特定のパラメーターに従うことだけです。 したがって、購入するときは、次の要素に注意してください。
1. 風向き。 お住まいの地域の天気がかなり穏やかで静かである場合、または気流が常に異なる方向に動いている場合、おそらくそのようなデバイスは単にあなたには適していません。 ただし、この場合、家庭用の垂直風力発電機を使用できます。
2. パワー。 ここでも、すべては、提示されたデバイスを使用する地域によって異なります。 設置する予定の地域があまり広くない場合は、 有利な条件操作性を考えると、高性能すぎて高価なモデルを購入すべきではありません。 すべての出費はまったく元が取れません。 たとえば、この場合、垂直ブレードを備えた小型デバイスを購入できます。
3. メーカー。 ここで注目する必要があるのは、 有名メーカー良い評判と肯定的なレビューがあります。
製造にはどのような工具や材料が必要ですか?
したがって、作業には次のアイテムが必要になります。
ドリルとドリルビット。
ワイヤーカッターとドライバー。
クランプ、ワッシャー、ボルト、ステンレス鋼線。
動作する車のバッテリーと、容量 12 V の非動作時の酸バッテリー。
必要に応じて、ステンレス素材で作られた古いバケツや鍋を使用できます。
電圧計;
断面積が 2.5 および 4 のワイヤ。
バッテリー充電リレーおよび自動車の充電ランプ制御リレー。
12V押しボタンスイッチ;
屋外用大型通信ボックス。
製造技術
風力発電機は、その設置場所に十分な強さの風が常に吹いている場合にのみ、主な熱源として適しています。 さらに、 冬期間ローターが凍結してブレードが回転しなくなる場合があります。 この場合、機器の故障が発生する可能性があります。 したがって、ユニットを湿気や氷の凍結から保護するようにしてください。
コンテンツ：気団には無尽蔵のエネルギーが蓄えられており、人類は古代からそのエネルギーを利用してきました。 基本的に、風の力は帆下の船の動きと仕事を確実にしました。 風車。 蒸気エンジンの発明後、この種のエネルギーはその関連性を失いました。
現代の状況においてのみ、風力エネルギーは発電機に適用される駆動力として再び需要が高まっています。 それらはまだ普及していない 産業規模、しかし民間部門でも人気が高まっています。 場合によっては、電力線に接続できない場合があります。 このような状況では、多くの所有者が廃材から自分の手で民家用の風力発電機を設計および製造します。 その後、それらは主電源または補助電源として使用されます。
理想的な風車理論
この理論が開発されたのは、 違う時間力学の分野の科学者と専門家。 最初に開発したのは V.P. 1914 年に Vetchinkin が発表し、理想的なプロペラの理論が基礎として使用されました。 これらの研究において、理想的な風車の風力エネルギー利用係数が初めて導出されました。
この分野の作業は N.E. によって継続されました。 Zhukovsky は、この係数の最大値が 0.593 であることを導き出しました。 別の教授の後の作品では、Sabinin G.Kh。 調整後の係数値は 0.687 でした。
開発された理論によれば、理想的な風車には次のパラメータが必要です。
- ホイールの回転軸は風の流れの速度と平行でなければなりません。
- ブレードの数は無限に多く、幅は非常に狭いです。
- 翼に沿った一定の循環が存在する場合の翼のプロファイル抗力のゼロ値。
- 風車の掃引面全体で一定の速度損失が発生します。 気流車輪の上で。
- 角速度が無限大に向かう傾向。
風力タービンの選択
個人住宅用の風力発電機モデルを選択するときは、次の点を考慮する必要があります。 必要な電力、スイッチを入れるスケジュールと頻度を考慮して、デバイスと機器の動作を保証します。 毎月の電力使用量の計測により決定されます。 さらに、電力値は次のように決定できます。 技術特性消費者。
また、すべての電気製品は風力発電機から直接ではなく、インバーターと一連のバッテリーから電力を供給されているという事実も考慮する必要があります。 したがって、1 kW の発電機は、4 キロワットのインバーターに電力を供給するバッテリーの通常の機能を保証できます。 結果として、 家電製品同様の電力を持つ人々には完全に電気が供給されます。 非常に重要 正しい選択電池 特別な注意充電電流などのパラメータに注意する必要があります。
風力タービンの設計を選択するときは、次の要素が考慮されます。
- 風車の回転方向は垂直または水平です。
- ファンブレードの形状は、直線または曲面の帆の形にすることができます。 場合によっては、オプションを組み合わせて使用します。
- 刃物の素材とその製造技術。
- 通過する空気の流れに対して異なる傾斜を持ったファンブレードを配置。
- ファンに含まれるブレードの数。
- 風力タービンから発電機に伝達される必要な電力。
さらに、気象サービスで指定されている、特定の地域の年間平均風速を考慮する必要があります。 最新の風力発電機の設計は独立して他の方向に回転するため、風の方向を指定する必要はありません。
ほとんどの地域で ロシア連邦ほとんど 最良の選択肢回転軸は水平方向に配置され、ブレードの表面は湾曲して凹面になり、空気流が鋭角に流れます。 風から奪う力の量はブレードの面積に影響されます。 のために 普通の家 1.25平方メートルの面積で十分です。
風車の速度は羽根の枚数によって決まります。 1 枚のブレードを備えた風力発電機が最も速く回転します。 このような設計では、バランスを取るためにカウンターウェイトが使用されます。 また、風速が 3 m/s 未満の低い風速では、風力タービンがエネルギーを吸収できなくなることも考慮する必要があります。 ユニットが弱い風を感知するには、ブレードの面積を少なくとも2 m 2に増やす必要があります。
風力発電機の計算
風力発電機を選択する前に、設置予定の場所で最も一般的な風速と風向を決定する必要があります。 ブレードの回転は最低風速 2 m/s から始まることに注意してください。 最大効率この指標が 9 ～ 12 m/s の値に達すると達成できます。 つまり、小さなものに電気を供給するために、 別荘、最低出力が 1 kW/h、風速が 8 m/s 以上の発電機が必要です。
風速とプロペラの直径は、風力タービンが生成する電力に直接影響します。 次の式を使用して、特定のモデルのパフォーマンス特性を正確に計算できます。
- 回転面積に応じた計算は次のように実行されます: P = 0.6 x S x V 3、S は風向に垂直な面積 (m 2)、V は風速 (m/s)、 P は発電装置の電力 (kW) です。
- ネジの直径に基づいて電気設備を計算するには、次の公式が使用されます: P = D 2 x V 3 /7000、ここで D はネジの直径 (m)、V は風速 (m/s) )、P は発電機出力 (kW) です。
- もっと 複雑な計算空気流密度が考慮されます。 これらの目的のために、次の式があります: P = ξ x π x R 2 x 0.5 x V 3 x ρ x η ed x η gen、ここで ξ は風力エネルギーの使用係数 (計り知れない量)、π = 3.14、 R - ローター半径 (m)、V - 空気流速 (m/s)、ρ - 空気密度 (kg/m 3)、η ed - ギアボックス効率 (%)、η gen - 発電機効率 (%)。
したがって、風力発電機によって生成される電気は、風の流れの速度が増加するにつれて、立方比で定量的に増加します。 たとえば、風速が 2 倍に増加すると、ローターによる運動エネルギーの発生は 8 倍に増加します。
風力発電機の設置場所を選ぶ際には、大きな建物や建物のない場所を優先する必要があります。 高い木々それは風に対する障壁を作ります。 最小距離住宅の建物からの距離は 25 ～ 30 メートルです。そうしないと、作業中の騒音が不便や不快感を引き起こす可能性があります。 風車のローターは、最も近い建物を少なくとも 3 ～ 5 m 超える高さに設置する必要があります。
カントリーハウスを一般ネットワークに接続する予定がない場合は、次のオプションを使用できます。 複合システム。 風力タービンの動作は、ディーゼル発電機または太陽電池と組み合わせて使用すると、さらに効率的になります。
自分の手で風力発電機を作る方法
風力発電機の種類や設計に関係なく、各装置は基本的に同様の要素を備えています。 すべてのモデルには発電機が搭載されており、ブレードは以下で作られています。 さまざまな素材、希望の設置レベルを提供するリフト、追加のバッテリーとシステム 電子制御。 最も簡単に製造できるのは、磁石を使用したローター型ユニットまたは軸構造です。
オプション 1. ローター風力発電機の設計。
回転風力発電機の設計では、2 枚、4 枚、またはそれ以上のブレードが使用されます。 このような風力発電機は、大規模な発電所に電力を完全に供給することができません。 カントリーハウス。 これらは主に補助電源として使用されます。
風車の設計能力に応じて、必要な材料とコンポーネントが選択されます。
- 12ボルトの車用発電機と車用バッテリー。
- 交流を 12 ボルトから 220 ボルトに変換する電圧レギュレータ。
- 容量 大きいサイズ。 アルミ製のバケツやステンレス製の鍋が最適です。
- 車から取り外したリレーを充電器として使用できます。
- 12 V スイッチ、コントローラー付きチャージランプ、ナットとワッシャー付きのボルト、ゴム引きガスケット付きの金属クランプが必要です。
- 最小断面積 2.5 mm 2 の 3 芯ケーブルと、測定装置から取り外された通常の電圧計。
まずは既存のローターを用意します。 金属製の容器- 鍋やバケツ。 4 つの等しい部分にマークが付けられ、構成要素への分割を容易にするために線の端に穴が開けられています。 次に、容器を金属ハサミまたはグラインダーで切断します。 得られたブランクからローターブレードが切り出されます。 すべての寸法は適切なサイズであるか慎重にチェックする必要があります。そうしないと、デザインが適切に機能しません。
次に発電機プーリの回転側を決定します。 通常は時計回りに回転しますが、これを確認することをお勧めします。 この後、ローター部分を発電機に接続します。 ローターの動きの不均衡を避けるために、両方の構造の取り付け穴が対称に配置されている必要があります。
回転速度を上げるには、ブレードのエッジをわずかに曲げる必要があります。 曲げ角度が大きくなると、空気流がより効率的にローターユニットに吸収されます。 切断されたコンテナの要素だけでなく、接続された個々の部品もブレードとして使用されます。 メタルブランク円のような形。
コンテナを発電機に取り付けた後、結果として得られる構造全体を金属クランプを使用してマストに完全に取り付ける必要があります。 その後、配線を取り付けて組み立てます。 各接点は独自のコネクタに接続する必要があります。 接続したら、配線をワイヤーでマストに固定します。
組み立てが完了したら、インバーター、バッテリー、負荷を接続します。 バッテリーは断面積 3 mm 2 のケーブルで接続されますが、他のすべての接続では断面積 2 mm 2 で十分です。 この後、風力発電機を運転できるようになります。
オプション 2. 磁石を使用した風力発電機の軸設計。
家庭用軸流風車はデザインであり、その主な要素の1つはネオジム磁石です。 性能面では従来のロータリーユニットを大きく上回ります。
ローターは、風力発電機の設計全体の主要な要素です。 その製造には、ブレーキディスクを備えた自動車ホイールハブが最適です。 使用済みの部品は、汚れや錆を取り除き、ベアリングに注油して準備する必要があります。
次に、磁石を正しく配置して固定する必要があります。 合計 25 x 8 mm のピースが 20 個必要になります。 それらの磁場は長さに沿って存在します。 偶数番号の磁石は極となり、ディスクの平面全体に沿って交互に配置されます。 その後、メリットとデメリットが決まります。 1 つの磁石がディスク上の他の磁石と交互に接触します。 それらが引き付けられる場合、極は正になります。
極の数が増えると、特定のルールを遵守する必要があります。 単相発電機では、極の数は磁石の数と一致します。 三相発電機は、磁石と極の比率が 4/3、極とコイルの比率が 2/3 を維持します。 磁石はディスクの円周に対して垂直に取り付けられています。 それらを均等に分配するために紙のテンプレートが使用されます。 磁石は最初に強力な接着剤で固定され、最後にエポキシ樹脂で固定されます。
単相発電機と三相発電機を比較すると、 パフォーマンス前者は後者に比べて多少劣ります。 これは、電流出力が不安定であるため、ネットワーク内で振幅が大きく変動することが原因です。 したがって、 単相デバイス振動が発生します。 三相設計では、この欠点は、ある相から別の相への電流負荷によって補われます。 このため、ネットワークは常に一定の電力値を保証します。 振動のため、単相システムの寿命は三相システムに比べて大幅に短くなります。 また、三相モデルは運転時の騒音もありません。
マストの高さは約6〜12メートルで、型枠の中央に設置され、コンクリートが充填されます。 次にマストに取り付けます 完成したデザイン、そこにネジが取り付けられています。 マスト自体はケーブルを使用して固定されています。
風力タービンブレード
風力発電所の効率はブレードの設計に大きく依存します。 まず第一に、これはその数とサイズ、そして風力発電機のブレードが作られる材料です。
ブレードの設計に影響を与える要因:
- 最も弱い風でも長いブレードを動かすことができます。 ただし、長すぎると風車の回転が遅くなる可能性があります。
- ブレードの総数を増やすと、風車の応答性が向上します。 つまり、ブレードの数が多いほど、回転の開始が良くなります。 ただし、出力と速度が低下するため、このような装置は発電には適しません。
- 風車の直径と回転速度は、デバイスが発生する騒音レベルに影響します。
ブレードの数は、構造全体の設置場所と組み合わせる必要があります。 ほとんどの場合 最適な条件ブレードを適切に選択すると、風力発電機の最大出力を確保できます。
まず、デバイスに必要な電力と機能を事前に決定する必要があります。 風力発電機を適切に製造するには、考えられる設計を検討する必要があります。 気候条件その中で使用されることになります。
合計電力に加えて、ピーク負荷とも呼ばれる出力電力の値を決定することをお勧めします。 風力発電機の動作と同時にオンになるデバイスと機器の総数を表します。 この数値を増やす必要がある場合は、複数のインバータを同時に使用することをお勧めします。
DIY 風力発電機 24V - 2500 ワット
人類はその発展を通じて、地球上に存在する最も広範な法則に基づいて、小さな発見と巨大な発見の両方を行い、文字通り認知的および客観的な現実とアイデアを変えてきました。 それらはすべて何らかの形で決定されました 特定の要因それはニーズと、何かを改善し、創造し、変更し、自分自身に適応させる必要性の成果でした。 これに基づいて、今日私たちは文字通り、すでに現代的で高度な製品の使用には厳密に個人的なニーズが生じるという結論に達しました。 効率的なデバイスそして、自分を取り巻くすべてのものから最大限のものを引き出すことを可能にするメカニズム。 風力タービン（一般に風力発電機、風力発電機として知られています）などの装置と、それを自分のものにする方法について説明します。 自分の手で、最小限のエネルギーとお金を費やして、最大の結果が得られます。
風力発電機とは
風力発電機とその動作を説明するための優れた例は、よく知られているものです。 コンピュータゲーム Minecraft では、風力発電機のあらゆる特性が明らかになります。 平均的な小型発電機は特定の方法で設計されています。
すべての風力発電機は基本的に次の主なタイプに分類されます。
- 最も一般的なものには、ローターとブレードを使用して実行される垂直軸回転に基づいて動作する回転 (垂直) 風力発電機があります。
- ベーン風力発電機は、いわゆるホイールを使用して実行され、通常はシステム内にプロペラを備えた軸回転の水平機構です。
- それほど一般的ではありませんが、ドラム式風力発電機に遭遇することもあります。これは本質的に回転式風力発電機のサブタイプであり、同じ原理で動作しますが、水平面内で動作します。
もちろん、風力発電機のイメージが現れたときに最初に思い浮かぶのは、回転するブレード、プロペラ、尾翼、タービン、または風力タービン、いわゆるローターです。
アクティビティ全体の重要なリンクは、発電機、マスト、バッテリー、主電源に接続されたインバーター、乗算器 (必要に応じて減速機)、および風見鶏です。
自分の手で風車を作る方法
垂直風力発電機は、製造と操作が最も効率的で簡単であるため、スパイラル機構でも直接機構でも非常に一般的です。
非常に重要なのは、風力発電機を作成する目的と、風力発電機を設置する地域の両方であり、計画時に考慮する必要があります。
風力発電機を作成する際には、必ず注意しなければならない主なポイントがあります。 もちろん、最初に決定すべきことは、すべての進歩の原動力であり、システム全体の中心である発電機です。発電機は購入するか自分で作ることができますが、本質的には一定の器用さとスキルが必要です。適切な意欲があれば、初心者でもそれを行うことができます。 目的に応じて、10 kW、5 kW (5kW) の本格的な装置、または 12V のそれほど強力ではない装置、またはアパートのバルコニーの電気設備として使用する小型でシンプルな自転車型の風力タービンが必要になります。
風力タービンには、ほぼすべての発電機を装備できます。
- それが田舎の有名なトラクター発電機であっても、
- 古いコンピューターまたはコンピューターの一部。
- あるいは、低騒音の車のエンジンかもしれません。
- エンジン要素 洗濯機、そのパフォーマンスのみが重要です。
次に、ブレード、つまりミルのブレードに似た同じ回転物体を決定します。 ブレードは以下からも作ることができます 大量最も有望で広く普及している材料は、合板、プラスチック、場合によってはブリキ (バレルの端など)、PVC 材料などです。 製造中は、遠心力の影響とブレードのサイズ、地上の風の流れなど、すべての重要な要素を考慮する必要があります。 風の流れの分布に影響を与え、効率を高めるため、翼のあるデザインを作成するのが最も合理的です。
次のステップは、風速と風向を決定するための装置である風見鶏の製造です。 風の流れに応じて位置が変わる金属製の旗のようなものです。 比較的強くて軽い金属層のほとんどは、風見鶏として機能します。
マスト – 耐久性のあるマストなど、さまざまな利用可能なツールもその役割に使用できます。 水管。 すでに説明したように、最大値から自家製の風力発電機（自家製）を自分で作ることはかなり可能です 利用可能な資金そして、風車の強度は、使用される材料と、特定の条件での使用に対する配慮によって決まります。 このような装置の最も単純な代表的なものは、部屋を照らしたり、デバイスを充電したり、必要に応じて、比較的小さなカントリーハウスの基本的なニーズを満たしたりするための電気を生成することができます。
風車用発電機の選定
発生器 - 必須の要素設備全体、それなしでは単一ボルトの電気を生成することは不可能です。 入手可能な材料から低速発電機を自分で作ることはかなり可能ですが、強力な設備について話している場合は、非常に深刻な部品が必要になるため、特定の目的のためにすべての要素を選択する必要があります。
ジェネレーターには次のものが含まれます。
- ローターは、回転機能を実行する機構内の可動要素であり、また、ソース (本体) からエネルギーを受け取るデバイスが配置されます。
- ステーターは、ローターと密接に相互接続された要素であり、発電機について言えば、互いに取り付けられた金属シートから組み立てられ、固定されており、その上にインダクター（金属巻線）が配置されています。
- 誘導機能を実行するネオジム磁石。
同時に、発電機の機能を実行するには、目的に応じて、トラクターのエンジンやプリンターやファンスターターの電気モーターの残骸など、ほぼすべての機能機構を使用できます。
銅電線をどのように選択するかが重要です。
ジェネレーターをゼロから作成する場合は、要素が必要です。 ハブとはホイールの真ん中の部分のことで、 金属ベース未来のモーターのために。 一定の量とサイズのネオジム磁石。 磁石を取り付ける金属ディスク、ポリエステル樹脂など、磁性層、厚い紙層、または合板を固定して接着できるものが必要です。
220Vの風力発電機を自分の手で作る
220 ボルトの風力発電機を自分で作ることはかなり可能ですが、適切な欲求と必要な材料が入手可能であれば、これでも可能性の限界からは程遠いです。
比較的大きな出力を持つ発電機から小さな出力の小さな発電機までの特徴は次のとおりです。
- もちろん、より強力な発電所には、より強力な風だけでなく、より信頼性が高く耐久性のある部品や要素が必要です。
- また、少なくとも1台の大型家電製品を維持するのに十分な電力を備えた風力発電機を作成および維持する場合、 必須要素余剰エネルギーを蓄えるために使用されるバッテリーです。
- 次のことを考慮する必要があります。 もっとエネルギーを大きくするためには、より本格的な制御システムが必要であり、システムに電圧安定器を含む制御ユニットをそのような風車に統合する必要があります。
- より本格的で非コンパクトなシステムの場合は、適切な安定した設置が必要です。
後者では、モデルを設置するために、少なくとも準備され埋められた小さな穴の形で基礎が必要になります。 軸流発電機粘着特性が欠けている、または、彼らが言うように、 出発点、そのため、わずかな風でもそのような装置のブレードが動く可能性があります。
それ以外の点では、220 V 風力発電機 (その製造を含む) は他の代表的なものと実質的に変わらないため、次の条件が適用されます。 一般的なルール、上で述べた。
最も一般的な風力発電機は、ネオジム磁石を使用した軸流風力タービン システムを基礎としており、品質、耐久性、手頃な価格により市場で高い地位を占めています。
自分の手で家庭用の風力タービンを構築する段階
ダーチャや不動産の郊外の区画について話す場合、必要性が大きければ大きいほど、コストも大きくなるということを理解する必要があります。 特に暖房の目的やすべての家庭用電化製品の定期的なメンテナンス、たとえそれが最も収益性の高いものの1つであるとしても、そのような機器の労働強度とメンテナンスの目的を念頭に置いている場合は特にそうです。
すでに上で説明したように、風力タービンは家全体の主電源として機能する可能性があります。
たとえば、太陽が毎日現れるわけではないため、類似のものと比較した場合、太陽光発電は多くの点で風力タービンよりも劣りますが、発電機は経済的および環境的な観点からはさらに風力発電機に匹敵します。
家庭用風力発電機の主要コンポーネント（もちろん、家庭用の風力発電機について話すときは、すべての基本的な要素が必要であることを理解する必要があります。
- メインとなるステーター、ローター、インダクター 構成要素発生器;
- エネルギー貯蔵用のバッテリー。
- 低風の地域で言えばウィンドキャッチャー。
さらに、製造中に、スクリャロフ、ビリュコフ、またはトレチャコフの APU 発明の原理を使用することも可能です。これにより、システム使用の合理性と利点が大幅に向上し、快適さのために騒音の影響が軽減されます。
説明書：自分の手で風力発電機を作る方法
風力発電機の製造プロセスは創造的であり、どのように設計するかは職人の腕次第です。 各デザインはコレクションであるため、普遍的な指示はありません。 さまざまな部品およびそれぞれの特定のケースのその他の要因。
すべては助けがあってこそ成り立つ 基本的なツール– ドライバー、ハンマー、グラインダー、その他同様のもの。
風力発電機を作るときは、まず目的を決めて基礎的な計算や図面を作成し、位置を決める必要があります。 次に、ブレードとテールを組み立ててバッテリーに固定します（発電機に接続します）。
自分の手で風力発電機を作るための、基本的かつ最も最適で実証済みの詳細な手順:
- 事前に準備された部品から発電機を作成します。ネオジム磁石を備えた2つの準備された金属パンケーキが互いに固定され、その間に銅巻線がすでに取り付けられたステーターが挿入されます。
- マスト（パイプ）の上にサポート（ブラケット）が設置され、その上にハブが設置されています。
- 次に、発電機をハブに取り付け、その後、ステーターをサポートに接続する必要があります。
- もう一方の部分には風力発電機が設置されています。
重要な設置の場合、歩行距離が十分ではない可能性があるため、強風時に安定させるために構造の基礎をコンクリートで構築し、主なパラメータを計算します。
自家製風力発電機のメリット
結論として、自家製風力発電機は優れており、現代的であり、毎日ますます人気が高まっていることに注意する必要があります。 利用可能なソース驚くべきスピードで広がるエネルギー。 風力発電機の主な利点は、ガソリン発電機をベースとした発電機が匹敵するものではなく、高効率、可用性、効率性、設置と操作の容易さ、最新性であり、ほとんどが低騒音で環境に優しいことです。
今日の風力発電機は、将来性があり、ますます効果的で成長している発電手段であると同時に、比較的経済的で、自分の手でそのような装置を作る場合でも非常に手頃な価格です。
DIY 風力発電機: 4 kW (ビデオ)
自家製風力発電機 – 素晴らしい方法新しいことを学び、新しいビジネスに挑戦し、最も単純な住宅条件で家に電気を供給する手頃な価格で簡単な方法も作ります。
