自家製風車、風力タービン、代替電気

近年、グリーンエネルギーのトピックが非常に人気になっています。近い将来にそのようなエネルギーが石炭、ガス、原子力発電所に完全に取って代わると予測する人さえいます。グリーンエネルギーの分野の一つは風力です。風力エネルギーを電気に変換する発電機は、風力発電所の一部として産業用であるだけでなく、小規模で民間の農場でもあります。

あなたも自分の手で風力発電機を作ることができます - この材料はそれに捧げられています。

ジェネレータとは

広義には、発電機はある種の製品を生産するか、またはある種のエネルギーを別の種類のエネルギーに変換する装置です。これは、例えば、蒸気発生器（蒸気を発生する）、酸素発生器、量子発生器（電磁放射線源）であり得る。しかし、このトピックの枠組みの中で私たちは発電機に興味を持っています。この名前は、さまざまな種類の非電気エネルギーを電気に変換するデバイスを指します。

発電機のタイプ

発電機は次のように分類されます。

電気機械式 - 機械的仕事を電気に変換します。
熱電 - 熱エネルギーを電気に変換する。
光電（太陽電池、太陽電池パネル） - 光を電気に変換します。
電磁流体力学 （MHD発電機） - 磁場を通って移動するプラズマエネルギーから電気が発生します。
化学薬品 - 化学反応のエネルギーを電気に変換します。

さらに、電気機械発電機はエンジンの種類によって分類されます。以下の種類があります。

タービン発電機は蒸気タービンによって駆動される。
水力発電機はエンジンとして油圧タービンを使用する。
ディーゼル発電機またはガソリン発電機は、ディーゼルまたはガソリンエンジンに基づいて作られています。
風力発電機は、風力タービンを使用して空気塊のエネルギーを電気に変換します。

風力タービン

風力タービンの詳細（それらは風力タービンとも呼ばれます）。最も単純な低出力風力タービンは通常、通常、ストレッチマークで強化されたマストから成り、その上に風力タービンが設置されています。

この風力タービンは、発電機の回転子を駆動するねじでほどかれています。この装置は、発電機に加えて、主電源に接続された充電コントローラおよびインバータを備えたバッテリも含む。

知ってる？ 2016年までに、世界のすべての風力発電所の総容量は432 GWでした。このように、風力発電は電力で原子力発電を凌駕しています。

この装置の操作方法は非常に簡単である：風の作用下で、スクリューが回転し、回転子を巻き戻すと、発電機は交流電流を発生し、それは充電制御装置によって直流に変換される。この電流がバッテリを充電しています。電池から来る直流は、インバータによって交流に変換され、そのパラメータは電力網のパラメータに対応する。

産業用機器はタワーに取り付けられています。それらはさらに回転機構、風速計（風速と風向を測定するための装置）、ブレードの回転角を変えるための装置、制御システム、消火システムと雷保護を備えたパワーキャビネット、設置作業に関するデータを送信するためのシステムなどを備えています。

風力発電機の種類

地表の風力タービンに対する回転軸の位置は、垂直方向と水平方向に分けられます。 最も単純な垂直モデルはSavoniusローターマウントです。.

それは中空の半円筒形（垂直に半分に切断された円筒形）である2つ以上のブレードを持っています。 Savoniusローターこれらのブレードのレイアウトとデザインにはさまざまなオプションがあります。対称的に固定され、互いのエッジを設定し、空力プロファイルを持ちます。

Savoniusローターの利点は設計の単純さと信頼性であり、さらにその動作は風向に左右されず、不利な点は効率が低いことです（15％以下）。

知ってる？ 風車は紀元前200年頃に登場しました。えーペルシャ（イラン）で。彼らは穀物から小麦粉を作るために使用されていました。ヨーロッパでは、そのような工場は13世紀にのみ現れました。

もう一つの垂直設計はDarierローターです。その翼は空力プロファイルを持つ翼です。それらは弓形、H字型、らせん形にすることができます。ブレードは２つ以上でもよい。ローターダリアこのような風力発電機の利点は次のとおりです。

その高い効率
職場での騒音の低減
比較的シンプルなデザイン。

指摘された欠点のうち：

大きなマストロード（マグナス効果による）。
このローターの仕事の数学的モデルの欠如、それはその改良を複雑にします。
遠心荷重による急速な摩耗

別のタイプの垂直設置はヘリコイドローターです。。ベアリング軸に沿ってねじれているブレードが装備されています。ヘリコイドローターこれにより、耐久性と高効率が保証されます。不利な点は製造の複雑さによる高コストである。

マルチブレードタイプの風車は、2列の垂直ブレード - 外側と内側 - を備えた構造です。この設計は最大の効率をもたらしますが、コストがかかります。

水平モデルは異なります。

ブレードの数（シングルブレードと多数あり）。
ブレードが作られている材料（リジッドまたはフレキシブルセーリング）。
可変または固定ブレードピッチ。

構造的には、それらはすべて似ています。一般に、このタイプの風力タービンは高効率によって際立っているが、それらは風向への一定の調整を必要とし、それは設計においてテールウェザーベーンを使用するか又はセンサーの読みに従って回転機構を使用する設備の自動位置決めによって解決される。

風力発電機DIY

市場での風力発電機モデルの選択は最も広く、様々なデザインのデバイスと異なる容量が利用可能です。しかし、簡単なインストールは独立して行うことができます。

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適切な材料を探す

発電機としては、トラクターなどの三相永久磁石を使用することをお勧めします。しかし、あなたはそれを電気モーターで作ることができます。ブレードの選択の問題は重要です。風力タービンが垂直型である場合、サボニウスロータの変形が通常使用される。牽引発電機ブレードの製造には、例えば古い沸騰のような円筒形の容器が非常に適しています。しかし、上述のように、このタイプの風力タービンは効率が低く、垂直風車用のより複雑な形状のブレードを製造することが可能になるとは考えにくい。自家製製品では通常4つの半円筒形の刃を使用しています。

横型の風力タービンに関しては、単一ブレード構造が低電力設備に最適である；しかしながら、その明らかな単純さのために、手作業で平衡ブレードを製造することは極めて困難であり、それなしでは風力タービンはしばしば失敗する。

重要です！ 多数のブレードに巻き込まれるべきではありません、なぜならそれらが働くとき彼らはいわゆる「エアキャップ」を形成することができます、そのために空気は風車のまわりを行き来してそれを通り抜けないでしょう。横型の自家製の装置のために、翼型の3つの刃が最適であると考えられます。

横型風車では、セーリングと翼の2種類のブレードを使用できます。航行は非常に単純です、それは風車の羽根のように見えるのはただ広い車線です。そのような要素の不利な点は非常に低い効率です。この点で、はるかに有望な翼の羽根。家庭では、彼らは通常パターンに従って160 mmのPVCパイプで作られています。

アルミニウムも使用できますが、はるかに高価になります。加えて、ＰＶＣパイプ製品は最初に曲げを有し、それはそれに追加の空気力学的性質を与える。 PVCパイプのブレードブレードの長さは次の原則に従って選択されます。風車の出力が強力であるほど、それらは長くなります。多いほど、短くなります。たとえば、10 Wの3枚羽根風力タービンの場合、最適な長さは4枚羽根風力タービンの場合、1.4 mです。

電力が20 Wの場合、インジケータは3枚刃の場合は2.3 m、4枚刃の場合は2 mに変わります。

製造の主な段階

下記は、洗濯機から非同期モーター発電機に変更を加えた水平3枚刃設備の自己製造の例です。

エンジンリワーク

あなた自身の手で風力発電機を作成することの重要な瞬間の1つは、電気モーターを発電機に変えることです。変更のために、まだソビエト製造の古い洗濯機からの電気モーターが使用されます。

ローターがエンジンから取り外され、広い溝が貫通しています。
溝の全長にわたって、長方形のネオジム磁石（寸法19×10×1 mm）が、極性を考慮せずに、互いに反対側の溝の各端に1対ずつ接着されています。接着剤を固定した磁石はエポキシ樹脂にすることができます。
モーターは動いています。
5Vと1Aの携帯電話用の充電器は、交流を直流に変換する装置を集めるために使用されます（あなたはチップ上の装置を使用することはできません、トランジスタだけ）。
電源装置が分解されました。
はんだ付けされたUSBとプラグ
準備した3台の電源装置のボードを直列に接続し、1つのアセンブリとして組み立てます。
220 Vの組み立てられたアセンブリの入力は発電機に接続され、出力はバッテリ充電コントローラに接続されています。

ビデオ：風力発電機用のエンジンをリメイクする方法 電流を増やすために、並列に接続された複数のアセンブリを使用できます。

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船体とブレードの作成

風車の製造における次のステップは、風力発電機の要素がその上に取り付けられるベースの組み立てである。

ベースは構造の形で鋼管から溶接されており、その一端は横方向の要素で強化されており、他端は装置の尾部を固定するための単一のものである。
分岐端には、発電機を取り付けるための4つの穴があけられています。
ベアリングを基準にして取り付けられた回転部分。
取り付け穴のあるフランジがベアリングに取り付けられています。
尾は金属板でできています。
デザインはきれいにされて、そして塗られます。
尾は着色されています。
保護ケースフェアリングは、薄い金属シートから作られ、塗装されています。
塗られた要素を乾燥した後、発電機は基盤に取付けられ、包装および尾は付す。
ブレードはトラクターエンジンの冷却システムからインペラに取り付けられています。
スペーサーはブレード（この場合は金属ブレード）に溶接されています。

ビデオ：風力発電機の作り方

重要です！ 風力発電機のマストの高さは少なくとも6メートルあるべきです。基礎はその下に具体化されています。

あなたが見ることができるように、あなた自身の手で風力タービンを組み立てることはそれほど単純ではありません。これには、電気工学および電子工学に関する一定のスキルと知識が必要です。しかし、そのような知識を持つ人々にとって、このタスクは非常に有能です。さらに、自家製風力タービンは購入設計よりはるかに安価になります。