電力を得るために、風力タービンは燃料や太陽エネルギーを必要としません。既製の機器を購入して設置するのは安くはないため、この機能により、多くの人が自分の手で風力タービンを構築する方法を考えるようになります。
風力発電機の動作原理と種類
自作の風力タービンは、その装置を理解しているからこそ作れます。このユニットのプロトタイプは古い風車です。空気の圧力が翼に流れると、シャフトが動き、トルクがミルの機器に伝達されました。
風力エネルギーを使用してローターを回転させるのと同じ原理が、風力タービンで電気を生成するために使用されます。
- 風によるブレードの動きにより、ギアボックスを備えたプライマリ シャフトが回転します。トルクは、12 個の磁石が取り付けられた発電機のセカンダリ シャフト (ローター) に伝達されます。その回転の結果として、ステータリングに交流電流が発生します。
- この種の電気は、特別なデバイスであるコントローラー（整流器）なしではバッテリーを充電できません。この装置は、交流電流を直流電流に変換し、それを蓄積できるようにして、家庭用電化製品が中断することなく動作できるようにします。コントローラーは別の機能を実行します。バッテリーの充電を時間内に停止し、風力タービンによって生成された余分なエネルギーは、それを大量に消費するユニット（たとえば、家庭用暖房用の発熱体）に転送されます。
- 220 Vの供給電圧を確保するために、電流はインバーターのバッテリーから供給され、その後すでに電力消費のポイントに達しています。
ブレードが常に風と相互作用するのに最適な位置にあることを確認するために、翼装置にテールが取り付けられており、プロペラを風に向けることができます。風力タービンの工場モデルには、尾部を折り畳むため、または悪天候で風が吹かないようにブレードを移動させるためのブレーキ装置または追加の回路があります。
風車にはいくつかの種類があり、ブレードの数や材質、プロペラのピッチによって分類されます。ただし、主な区分は、軸またはプライマリ シャフトの位置に基づいています。
- 水平タイプは、地面と平行なシャフトの位置を含みます。このような発電機は翼付き発電機と呼ばれます。
- 垂直風力タービンは、水平線に対して垂直に配置された軸を持ち、その周りに平面が配置されています。垂直ジェネレーターは、直交ジェネレーターまたはカルーセル ジェネレーターと呼ばれることがあります。
回転軸の位置に関係なく、ユニットの動作原理は変わりません。
風力タービンのモデルには、2 つ、3 つ、またはそれ以上のブレードのプロペラまたは風車があります。マルチブレードのデバイスは小さな風で電流を生成できると考えられていますが、2 ～ 3 枚の翼を持つプロペラはより大きな空気の流れを必要とします。モデルを選択する際には、各ブレードが風の流れに対する抵抗を生み出し、回転速度を低下させるという重要なルールを考慮する必要があるため、マルチベーンホイールを動作速度まで回転させることは困難です.
風力タービンの種類の中には、帆走型と固定型があります。これらの名前は、翼が作られている材料を示しています。自己組み立てでは、帆タイプの方が簡単で経済的ですが、プラスチック材料（布、フィルムなど）で作られたブレードは耐久性と耐摩耗性がありません.
縦型バージョン
縦型の風力タービンは、横型よりも簡単に作ることができます。この設計では、低い高さ (最大 2 m) に配置されたベーン デバイスは必要ありません。垂直VEU（風力タービン）を使用する人のレビューは、回転時のわずかな騒音と、ユニットの作業ユニットの保守の利便性を証明しています。発電機は構造物の下部にあり、高所からの作業やマストを地面に降ろすことなくメンテナンスを行うことができます。
車軸の上端にはベアリングがあり、マストとしても機能します。この部品は事実上メンテナンスフリーであり、修理なしで数年間使用できます。
ベーン風力タービンとは対照的に、垂直風力タービンは高いマストを必要としません。それらは風の方向とは無関係に機能するため、可動部分の設計が簡素化されます。コンパクトな風力タービンのブレードには大径の PVC パイプ (下水管など) を使用でき、より強力な風力タービンには薄い亜鉛メッキ鋼に適しています。これらの材料は、家庭の便利屋なら誰でも入手でき、比較的安価です。
風車のデザインは、利用可能な多くのオプションから個別に選択できます。
- 2つのフラットブレードを備えたドルニエデザイン。
- 4つの半円筒翼を持つサボニウスシステム。
- 2列の平面を持つ直交マルチブレード風力タービン。
- 湾曲したブレードプロファイルを備えたヘリコイド風力タービン。
すべての垂直風力タービンは、サボニウスの集約原理を使用しています。家庭では、ブレードはスチール製またはプラスチック製のバレルから作られ、縦に半分にカットされます。設計の特徴は、ユニットの効率がブレードの速度で最大に達し、風速の2倍になることです。したがって、垂直風力タービンの速度を上げようとする価値はありません。
水平モデル
垂直発電機とは異なり、プロペラを備えた自家製の風力タービンは、ブレードの速度を上げると効率が高くなります。しかし、プロペラの多数の狭い要素は、最高の仕事に貢献しません.強い風の頭では、プロペラの前にエアクッションが形成されるため、シャフトをほどく時間がありません.
自分の手で家庭用のマルチブレード風力タービンは、風が強すぎない地域で行う方が良いです。この地域の風の強さが毎秒 10 ～ 15 m を超えることが多い場合、2 ～ 3 枚のブレードを備えた風力タービンを構築することは理にかなっています。両タイプとも秒速2～3m程度の風速で始動可能です。
水平モデルには、高いマスト (6 ～ 12 m) を取り付ける必要があります。メンテナンス時に高所での作業を避けるために、民芸職人はマストの基部に簡単な折りたたみ機構 - 車軸 - を取り付けます。強い風荷重下での構造的安定性のために、マストを直立位置に保持するためにケーブルステーが必要です。
発電機とプロペラを備えたナセルは、プロペラが常に風に対して有利な位置を占めるように、ベアリングに取り付けられ、風向計を備えている必要があります。電流を運ぶケーブルは、ナセルが回転するときにねじれたり、干渉したり、引き裂かれたりしないように配置する必要があります。したがって、それらは管状マストの内側に運ばれます。
220ボルトの風力タービン発電機を作るには?
ユニットに必要な容量を決定して、風力タービンの作成作業を開始する必要があります。
- 複数の部屋を照らすには、容量が1 kW未満の発電機があれば十分です。白熱灯や省エネランプに電力を供給し、さらにラップトップやテレビに接続できます。
- 5 kWの容量を持つ自家製の風力発電機は、家電製品（冷蔵庫、洗濯機、ストーブなど）に電力を供給します。
- 自律的な電力供給で家を完全に変換するには、20 kW 以上の容量を持つ強力な発電機が必要です。
発電機は自作するか、古い車から取り外した適切なユニットを適合させることができます。このようにして、最大 2 ～ 3 kW の現在の生産を提供できます。 220Vで自分の手でより強力な風力タービンを作るには、コイルの数とワイヤーの巻き数、ローターの磁石のサイズと数、およびブレードの翼のパラメーターを正確に計算する必要があります。
シンプルなデザイン
容量が約 1 ～ 1.5 kW の最も単純な設計では、次のものが必要になります。
- 車のオルタネーター (12 V);
- 酸性電池 (12 V);
- オンオフスイッチ (12 V);
- 電流コンバーター 700-1500 V および 12-220 V;
- 金属大容量;
- ボルト、ワッシャー、ナット;
- オルタネーターを取り付けるためのクランプ (2 個)。
車のオルタネーターのプーリーには、ボルト用の対称的な穴をあける必要があります。容器の周囲を 4 等分します。パドルを切り取る:
- 容器の側面に、円の分割マークに従って長方形をマークします。
- 各要素の垂直方向の中心を見つけます。
- 幅 3 ～ 5 cm の容器の連続したリムの上部と下部に印を付けます。
- 個々の長方形の間の金属をリムのラインに合わせてカットします。
- 長方形の中央がそのまま残り、リムに接続されるように、マーキングの上下の境界に沿ってカットします。
- 中心軸に対して各ブレードを展開します。
- 丸い底の中心を決定し、発電機のプーリーの位置に従ってボルト穴の場所をマークします。
翼を展開するときは、風車の回転方向を決定して、飛行機の目的の部分を引き出すことが重要です。すべてのブレードに均等な負荷がかかるようにするには、展開角度を測定する必要があります。
構造の組み立ては、発電機の滑車と船底をボルトで固定することです。その後、風力発電機を設置するための土台（高さ約2mの太い筒状のマスト）を用意します。適切な直径のクランプを使用して発電機を簡単に取り付けることができます。バッテリーを充電するには、オルタネーターからの電流を整流器に通す必要があり、車両の配線図を使用して接続する必要があります。
ベーン風力タービン用の自家製発電機
横型風力タービン発電機のユニットは、車のホイールハブから組み立てたり、洗濯機の電気モーターを使用したりできます。作業するには、ネオジム (ニオブ合金) 製の磁石を購入する必要があります。長方形の要素を使用することをお勧めします。
モーターを使用する場合は、コイルの数でそれらの数を決定できます。三相発電機の場合、磁石の数はコイル数の 2/3 で、単相の場合はそれに合わせます。マスタープラクティショナーは、三相発電機を選択することをお勧めします。
洗濯機のモーターを使用する場合は、モーターのローターに磁石を接着する必要があります。ホイール ハブを使用する場合、磁石は厚さ約 5 mm の鋼板の円形に配置されます。ローターを組み立てるときは、次の規則に従います。
- 磁石間の距離は等しくなければなりません。ハブ上の長方形の要素は、長辺が円の半径上、およびモーター シャフト上 (縦軸上) に配置されます。
- 作業の前に、磁石の極を決定してマークする必要があります。それらは、反対側の要素が異なる極性を持つように取り付けられています。磁石を配置するときは、隣接する部品のプラス極とマイナス極を交互に配置します。
- 磁石がローターの表面にしっかりと保持されるように、磁石をエポキシで満たすことをお勧めします。
モーター シャフトをローターとして使用する場合は、パーツを巻線の所定の位置に配置し、電圧計のスタイラスをリード線に置き、ドリルでシャフトを回転させて、設計の機能を確認します。
ハブを使用する場合は、断面 1 mm のエナメル銅線のコイルを個別に巻きます。各コイルは 60 ターンで構成され、高さは 9 mm でなければなりません。コイルはホイールハブの平らな部分に固定する必要があります。
三相オルタネーターの場合、ワイヤの端を次のように接続します。
- コイルのアウターリード 1 は空けておき、インナーリード 4 をアウターリードに接続します。
- コイル 4 のインナー リードをコイル 7 のアウター リードに接続し、最後まで続けて、巻線部分を 2 個ごとに接続します。最後のリードには自由な内側の端が必要です。これは、すでに残っているリードで簡単にねじったり、別の方法でマークしたりできます。
- 2つのコイルでこのプロセスを繰り返し、2個ごとに同じ原理に従ってワイヤを接続します。
- 3番目のコイルと残りの接続されていないコイルについても同じことを行います.
仕事の終わりに、マスターは6つの別々のリードを持っています。巻線はエポキシで満たして乾燥させる必要があります。
次に、シャフトをハブベアリングに固定する必要があり、その上に磁石付きのローターリングを取り付ける必要があります。パーツの平面間のクリアランスは 1 ～ 1.5 mm です。リード線に電流が流れていることを確認し、風力タービンを組み立ててマストに取り付けます。
機器の整備
月に 1 回風車を操作するときは、器具の一般的な検査を行う必要があります。電気システムの電圧の不均衡、コントローラーの保守性、およびケーブルの張力の均一性を確認してください。スムーズな動作のために、3 ～ 4 か月に 1 回、バッテリー端子の接続を点検し、発電機のギアボックス内の電解液とオイルのレベルを確認してください。
年次検査には、ブレードの表面のチェック、ベアリングの機能の決定、およびそれらの交換が含まれます。このとき、電解液レベルも補充され、ギアボックスにオイルが追加されます。年次メンテナンスでは、すべてのアセンブリのパフォーマンスをチェックします。
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