自分の手で風力発電機を作る方法は？

発電用の風力発電機は、太陽光が少なく、近くに川がなく、集中型送電網がない場所では欠かせない電力源です。

風力発電機の動作原理は、風力エネルギーを電気エネルギーに変換することです。

電気を生成するために熱エネルギーが必要なシステムでは、以下を使用します。

• ガス、ガソリン、またはディーゼル燃料で動くエンジン。
• 原子炉のプレートとブロックからの熱放出。その熱は蒸気タービンで水を蒸気に変えるために使用されます。
• 火力発電所で燃焼されるさまざまな種類の燃料、熱、原子炉からの熱を置き換えます。

ソーラー パネルは際立っており、熱や機械的エネルギーではなく、光が初期エネルギーとして使用されます。

しかし、「風車」に戻りましょう。その動作原理は次のとおりです。 風の力でプロペラを回転させ、モータージェネレーターのシャフトを駆動します。シャフトと一緒に、永久磁石が取り付けられたモーターのローターが同期して回転します。ステータ巻線を通過する磁場は、巻線が組み立てられるコイルのターンを通過する磁束の強度の変化により、ステータ巻線に交流電流を誘導します。 AC 電圧が電子回路に印加され、そこで DC に変換されます。直流から、それを必要とする多くのデバイスとデバイスが動作します。

220Vの電圧で交流を発生させる、別荘やキャンプ用の発電機を誰でも作ることができます。 構造の寸法が印象的であるほど、特定のユーザーが受け取るリターンの効率が高くなります。 1 時間あたり 1 キロワット以上の電力を生成する発電機を作ることは問題ではありません。このような設備から受け取った電気は、ガーデニング機器を含む家の中のほとんどすべての電化製品に電力を供給することができます。

設置は風向計にプロペラを付けたようなもので、風が吹く方向に回転するデザインです。これは、その強さ、速度を最大限に活用するために必要です。

水平プロペラは、リグの背面にあるシャンクによって回転します。 垂直シャンクは必要ありません。そのブレードは、風がどちら側に吹いても、プロペラ自体がほぼ半回転で始動するように配置されています。

風力タービンが最大の効率で動作するためには、3000 rpm の回転速度が必要です。 交流を生成する発電機の場合、この周波数は 50 ヘルツの値に相当します。これは、家庭用の産業用発電所では一般的です。約 10 kg のモーター ジェネレーターのねじれを解くと、1 時間ごとに 2 kW を取得しても問題ありません。

風力発電所モデルの主要な要素はモーター発電機です。これはモーターのように機能します。直流または交流により、装置のローター (およびシャフト) が回転します。逆に、ジェネレーターとして使用することも可能です。

発電機として使用されるモーターには、コレクターブラシ、ブラシレス非同期、ステップモーターがあります。 自分の手で風力タービンを組み立てるアマチュアに人気があるのは、これらの3種類のモーターです。

コレクタ モーターでは、ローター巻線 (アーマチュア) は、ステーター磁石の一定の磁場内にあります。 そのようなモーターのシャフトがアーマチュアでねじられていないときにそのようなモーターの端子から取り除かれた定電圧は、ブラシを介してアーマチュアの通電接点から伝達されます。ブラシ自体は、そのようなエンジンの弱点です。ブラシはすぐにリソースを使い果たします。原則として、このような発電機には一定の負荷がかかり、アーマチュアが動くとブラシが火花を散らします。このような設備を数日間連続して操作すると、ブラシが完全に摩耗する可能性があり、その結果、ブラシの交換が必要になります。

最良の選択肢はブラシレスモーターです。 その中で、磁石を備えた回転子は、固定子巻線の間の空間で回転します。巻線自体は静止したままであり、滑り接点は必要ありません。このようなシンプルなソリューションのおかげで、設置は何十年にもわたって機能します。ローターの完全でバックラッシュのない回転に関与するエンジンベアリングを潤滑することは、シーズンに 1 回または 6 か月に 1 回だけで十分です。ブラシレス モーター (非同期またはステッパー) をベースにした一般的なソリューションは、ほぼすべてのホーム DIY ユーザーが利用できます。

非同期モーターは、グラインダーなどの電動工具で使用されます。 ステッパーは、自転車のモーター ホイールからプリンターやディスク ドライブの機械式ドライブまで、さまざまなデバイスで使用されています。

パンチャー、グラインダー、ドライバー、電動ジグソー、電動カンナで使用される可変ブラシ モーターは際立っています。 それらの欠点は、ブラシを取り外し、ネオジム磁石用のローターに溝を付ける必要があることです。その結果、固定子巻線のみが既存の巻線から残り、回転子巻線は完全に削除されます。

ファンから作られた風力発電機は、ローターをネオジム磁石用に機械加工する必要があります。 家庭用ファンモーターの設計は、ローターを回転させて電流を受け取るようには設計されていません。コンピュータクーラー（チップクーラー）は、PCまたはラップトップシステムユニットのファンと同じ改造に該当します。

トラクターまたは車の発電機は、車のバッテリーから給電される追加の励磁巻線を使用します。 たとえば、発電機が 15 ボルトの電圧で 135 アンペアの交流電流を生成するために、励磁の回転子巻線は、イグニッションをオンにした後、12.6 の電圧で 3 A の直流電流を消費します。 14 V. 発電機の主なエネルギー源は、依然としてガソリン、ディーゼル、またはメタン/プロパンを実行する内燃機関のクランクシャフトです。トラクターまたは自動車の発電機では、励磁巻線を取り外し、代わりにネオジム磁石を取り付ける必要があります。

最も一般的なオプションは、自家製の発電機に洗濯機のエンジンを使用することです。 古い「ウォッシャー」がない場合は、家庭用市場のジャンク ディーラー、最寄りの家電サービス センターまたは専門店でそのようなエンジンを見つけることができます。そのようなエンジンを中国から注文することは問題ではありません。

新品も中古も長持ちします。 200 ワットの電力は、1 キロワット以上に簡単に変換できます。

発電機を組み立てるには、モーターに加えて、次のものが必要です。

• サイズ 20、10、および 5 mm のネオジム磁石 (合計 32 個)。
• 数十アンペアの電流を持つ整流ダイオードまたはダイオードブリッジ（二重パワーリザーブの規則に従ってください）;
• エポキシ接着剤;
• 冷間溶接;
• サンドペーパー;
• 缶の側面からスズ。

マグネットは中国からオンラインで注文。

次のツールを使用すると、製造プロセスが高速化されます。

• 旋盤;
• はさみ;
• ノズル付きドライバー;
• ペンチ。

デバイスとしての発電機は、必要な電圧にもたらされる直流に変換する必要がある交流を生成します。モーター発電機が、たとえば 40 ボルトを出力している場合、これは、5 または 12 ボルトの DC または 127/220 ボルトの AC を消費するほとんどの家庭用電化製品に適した値ではありません。

時間と何百万人ものユーザーによって証明された、インストール全体のスキームには、整流器、コントローラー、バッテリー、およびインバーターが含まれています。 容量が 55 ～ 300 アンペア時の自動車用バッテリーは、蓄えられたエネルギーのバッファー ストレージとして使用されます。その動作電圧は、循環充電（完全な充放電サイクル）で10.9〜14.4 V、バッファで12.6〜13.65 V（部分的に放電したバッテリーを再充電する必要がある場合は、分割、投与）です。

コントローラは、たとえば、同じ 40 ボルトを 15 に変換します。ボルト アンペアに関するその効率は、整流器の損失を考慮せずに 80 ～ 95% の範囲です。

三相発電機は最高の効率を持っています。 - その戻り値は単相のものよりも 50% 大きく、動作中に振動しません (振動により構造が緩み、寿命が短くなります)。

各相の巻線のコイルは互いに交互に配置され、磁石の極のように直列に接続され、一方の側がコイルに面しています。

現代の家庭用電化製品や電子機器は、110 ボルトから動作することができます。 （家庭用ネットワークの米国標準）最大 250 - ネットワーク アプライアンスやデバイスにこれ以上与えることはお勧めしません。すべてのコンバーターはパルスであり、リニアコンバーターと比較して、熱損失がはるかに少なくなります。

非同期モーターの設計を変更するには、次の手順を実行します。

1. モーターを分解し、ローターを取り外します。
2. ローターアーマチュアからプレートを取り外します。 2 mm の深さにそれらをカットします。
3. 磁石の下に深さ 5 mm までの溝を作ります。
4. 磁石用の錫のストリップに印を付けます。それらは互いに均等に後退する必要があります-これにより、設備の電力が不必要に失われるのを防ぐことができます。
5. それらを瞬間接着剤でこのブリキのストリップに取り付けます。ストリップを磁石でアンカーに固定します。
6. マグネット間のスペースを冷間溶接またはエポキシで埋めます。
7. サンドペーパーでローターのバリや隆起を取り除きます。
8. エンジンのベアリングとボルトを点検し、必要に応じて交換します。

モータージェネレーターを組み立てます。デバイスは、さらにインストールする準備ができています。デバイスをチェックするには、シャフトをドリルまたはドライバー チャックに固定し、1000 rpm まで加速します。

値が小さいと、誤差はアーマチュアの回転円の任意の点での磁石の不均一な交番にあります。

風力タービンを組み立てるには、次のようにします。

1. 直径 11 ～ 16 cm の PVC パイプから、将来のブレードの長さに対応する同じ部分を切り取ります。
2. 各セグメントで、任意の線を引き、22 mm の両側でそこから後退します。したがって、1つのブレードの幅は44 mmに達します。セグメントの反対側の端についても同じ操作を繰り返します。
3. 端点を中心線の片側にまっすぐに接続します。
4. 反対側に将来の刃の輪郭を描きます。
5. 得られたブレードを切り取り、研いで自由端を丸めます。残りのブレードについて、上記の手順を繰り返します。
6. ハブ アダプターを使用してブレードをハブに取り付けます。ナットとスプリング ワッシャー付きのボルトは、留め具として適しています。全長に沿った各ブレードの幅は 44 ～ 88 mm です。

これは、3 m / sの速度の風が羽根車を回転させるのに十分です。結果として得られる設計はバランスを取る必要があります。適切なバランスを取ることで、プロペラが回転するときに発電機の速度を低下させるデッド スポットの形成を防ぐことができます。

インペラーが取り付けられたモータージェネレーターは、大気中の降水から保護する保護スリーブに配置できます。どんな天候でも乾燥した状態を保ち、雨や雪から保護されているため、発電機は何年も長持ちします。 保護カバーを組み立てるには、次のようにします。

1. 直径7.5cm以上のパイプに、幅2cmの縦溝を切ります。
2. カットパイプの後端を45度の角度でカットします。
3. このパイプにプロペラ付きのモータージェネレーターを入れて固定します。

モーターを自由に回転させるには、家庭用扇風機に見られるようなボールベアリングベースのスイベルが必要です。 どの方向にも無限に回転できます。

固定子巻線に誘導された電流が取り除かれるケーブルが巻き上げられたりねじれたりしないように、ヒンジの接続はスライドする必要がありますが、モータージェネレーターとさらに機能的なモータージェネレーターの信頼性の高い安定した電気的接触を提供します。回路の単位。

ブラシ - グ​​ラファイト接点の使用は正当化されません - グラファイトはアルミニウムや鋼よりも一桁高い電気抵抗を持ち、設備の電力は著しく低下します。ヒンジは、プロファイルパイプの一部に基づいて取り付けられています。 組み立て後、スイベル機構がケーブルにくっついたり、回転したり、ほつれたりしていないかどうかを確認します。

滑り接触と風の方向への設置の自由な回転を確保した後、シャンクを追加の外側モーターハウジングに取り付けます。これは、たとえば、プラスチック製の水道管とシート状のプラスチックまたはアルミニウムでできています。

円形または成形パイプがサポートとして使用され、その一端は地面にコンクリートで固められています - 少なくとも1メートル。サポートがハリケーンから時間の経過とともに目を細めないように、3つまたは6つのストレッチマークが追加され、同じ角度で中央に収束し、さまざまな方向に向けられます。

モータージェネレーター部品の組み立てが完了したら、必要に応じてモーターの横にダイオード整流器を取り付けます。 ワイヤの電流損失は、産業用電力を長距離伝送するラインのように、発電機セットの近くにある昇圧トランスを使用することで大幅に削減できます。

充電コントローラー、バッテリー、インバーターはさらに図に含まれています。風力タービンは完全に組み立てられ、すぐに使用できます。

民家用の自作の風車は、数十ボルトの定電圧または交流電圧を生成します。これは、人間への危険性を高めています。 電流が流れる接点とワイヤは、確実に絶縁する必要があります。雨水は酸性化された媒体であり、電気をよく伝導します。

風力エネルギーは一定ではありません。最良の解決策は、数十個の磁石とコイルを備えた低速発電機です。 コイルの数が多いほど、巻線を太くする必要があります。 総抵抗が数十オームであるためセクションが薄すぎると、発電機の有効電力が数倍減少します。電気ストーブや洗濯機などの深刻な負荷の場合、220 ボルトで最大 10 A の電流が必要になります。

自家製発電機の設計は、電気を生成するように変換されたエンジンが使用されていない場合、完全に均一で対称的でなければなりません。 コイルと磁石を取り付ける前に、「ターンテーブル」自体を中心に合わせる必要があります。古い CD や自家製の小さな風車のコピーなど、何を使用しても問題ありません。

最小限のノイズを達成するようにしてください - 理想的には、存在しない必要があります。 無潤滑のベアリングが、回転中にきしみ音やノッキング音が絶え間なく発生するため、特に夜間に法的な問題につながる可能性があります。風力タービンの所有者としてあなたを宣言する残りの理由は重要ではありません。風力タービンは完全に合法です。このデバイスの所有者は、ヨーロッパやアメリカで行われているように、産業規模で電気を生産していないからです。

設置は高すぎてはいけません - 電力線が通る極の上。 各都市、休暇村、農村集落では、建設中の建造物の高さに制限があります。

風力発電機の助けを借りて、電気に関する問題の解決策に正しくかつ非常に責任を持ってアプローチすることで、消費者は停電に伴うダウンタイムを取り除くことができます。 当局が約束したことを何年も待つよりも、法律の範囲内で時代に先んじて取り組む方が常に良い.

自分の手で風力発電機を作る方法については、以下を参照してください。