150ドルのDIY風車

無線電子工学と電気工学の百科事典 / 代替エネルギー源

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最近、家の電気を自分で発電することを思いつきました。 それほど必要性があったわけではありませんでしたが、トレッドミルのモーターと PVC パイプを使って風車を組み立てる記事を読んだときに、このトピックへの関心が高まりました。 事前にコストを見積もったところ、約 150 ～ 200 ワットの電力を生成できる風車の費用は約 50 ～ 250 ドルであることが判明しました（これは、通常の電力を使用するよりもはるかに安くなります） ソーラーパネル 同じ出力電力で）。 そしてこの記事では、自分の手で風車を作った経験を皆さんと共有します。

風車はどのように機能しますか？

風車は、そのサイズや目的に関係なく、次の原則に従って動作します。

1. 絶え間なく吹く風。
2. 風見鶏（風車尾翼）が風を受けて回転します。
3. 発電機に（直接またはギアボックスを介して）接続されたブレードが風の力を受けて回転します。
4. 発電機は回転することにより電気を発生させます。

そんなに難しく聞こえませんか？ それでは、詳細に取り掛かりましょう。

ツール

風車を作るのに特別な道具は必要ありません。 次のツールを使用しました。

-弓のこ
- そのためのドリルとドリル
-ルーレット
- レンチ
-ガスキー
-分度器
- サンドペーパー (異なるグリット)

必要な詳細

私の仕事は、可能な限り低いコストで風車を作ることでした（私は学生であり、財政が限られているため）。 そこで、インターネットから簡単な風車を作るための既製のソリューションを採用し、さらに簡素化しました。 必要なスペアパーツはすべて、建設市場や店舗で購入できます。 多くはおそらくあなたのガレージや小屋に行き着くでしょう。

だからこれが私が使ったものです：
-金属板25x35cm
- 1/4" x 25 cm チューブ
-1/4"フランジ
-20〜25mmの四角いチューブL= 1m
-鋸刃（ハブ用）
-ピン（ディスクをモーター軸に接続するため）
-XNUMXつの車止め
-8 "x4"PVCパイプ
-30 "x8"PVCパイプ
-DCモーター（発電機）
- ボルト、ワッシャー、ナット
-金属ネジ
- 電流 10-40A 用のダイオード (より可能)

モーターを除いて、これらのスペアパーツを入手するのに問題はありません。 インターネットから、最も人気のあるオプションは、古いテープレコーダーのAmetekモーターを使用することです。 発電機（モーター）を選択するときは、30回転あたりのボルト数が最も多いものを選択してください。 たとえば、私が使用している「Ametek」モーターは325 rpmで12Vを出力するので、 風車の発電機として使用するのに最適です。 また、インバーターに電力を供給したり、バッテリーを充電したりするには、少なくとも300Vのモーターが必要であることに注意してください。 私の設計では、風が強いと、速度は簡単に400〜XNUMXrpmの値に達します。

ブレード製造

風車の最も重要な部分はおそらくブレードです。 ほとんどの場合、木材または複合材料 (グラスファイバーとエポキシ) で作られています。 ただ、普通の塩ビ水道管で作るのが現実的だと思います（効率的には悪くない）。 先に進む前に、風車の羽根に関するちょっとした理論...
-ブレードが長いほど、弱い風で回転しやすくなりますが、回転速度は遅くなります。
- ブレードの端では、回転が基部よりも大きくなるため、製造中にブレードの回転速度と風速 (TSR) の比を計算する必要があります (たとえば、古い風車は回転します)一年中40 rpmの一定速度で。)
-風力エネルギーから得られる電力は、風速の3乗に等しくなります。 それらの。 P = k * v ^ XNUMX、ここでkは風力タービン定数、vは風速です。
- ベッツの法則によれば、風から得られるエネルギーはわずか最大 59.3% です。 それらの。 実際には、式は次の形式になります。 P=0.593*k*v^3、ここで k は機械的摩擦などによる風力タービンの損失です。
-風車が地上に設置されているほど、風力エネルギーからより多くの電力を引き出すことができます（6〜15メートルを推奨しますが、私は4メートルの高さに設置しました）。

ブレード自体はパイプから非常に簡単に作成できます。 PVC パイプを 3 つのセクション (それぞれ 150 度のセクション 60 つ) に切断する必要があります。 150 つのセクションは 75 度です。 (これを私のお気に入りの CAD プログラムである MS ペイントで非常に大まかに描いてみました :))。 赤い線がカットラインです。 全長に沿ったカットラインを見やすくするために、テープ、テープ、または紙のみを貼り付けることをお勧めします。 150度のパイプから。 幅の広いブレードが得られ、軽い風でも簡単に回転しますが、ゆっくりと回転します。 経験的には、実践に基づいて、あなた自身が最適な角度を選択できますが、それは XNUMX ～ XNUMX 度の間です。 まず、幅の広い刃を切り出し、必要に応じて刃をトリミングして幅を狭くします。 そして、「XNUMX回測定し、XNUMX回カットする」ことを覚えておいてください。

すべてをカットした後、エッジを丸めました。 空力に従う場合は、メインエッジを丸めて背面を揃える必要がありますが、実際には、PVCパイプを使用した場合、違いは見られませんでした。 一般的に、あなたはこれらのような刃を作ることができます（写真を見てください）...

ブレードの取り付けポイントの製造（ハブ）

次の作業は、ブレードの取り付けポイント (プロペラ ハブ、ハブ) を製造することです。 製造方法にはさまざまなものがあります。 見つけやすく、穴あけも簡単なので、鋸刃から作ることをお勧めします。 ドリルを使用して、3 度のオフセットで 2 グループの穴 (各 120 つ) を開けます (ここでは分度器が必要になる場合があります)。 グループ内の 1 つの穴間の距離は XNUMX インチです (写真を参照)。

鋸刃をハブとして使用する場合は、その上のすべての歯を削ることを忘れないでください。そうしないと、何らかの理由で鋸刃が外れると、あなたや他の人に害を及ぼす可能性があります。

すべてがドリルされ、ハブの信頼性と安全性に自信が持てたら、ボルトとナットでブレードをハブにねじ込むことができます。 必ずロックワッシャーを取り付けるか、シールナットを使用してください。

風向計と回転用蝶番を作る

次に、発電機を取り付けるターンテーブルを作成する必要があります。 これを行うには、角パイプ、PVC パイプ、フランジ、および小さな金属シートを使用します。 下の写真では、それがどのように見えるかの大まかなスケッチを見ることができます。

まず、風車の尾翼（風向計）を鉄片から切り出す必要があります。 形状はそれほど重要ではなく、主に美的外観を与えるのに役立ちます。

さらに、角パイプに沿ってカットします（グラインダーでこれを行う方が簡単です）。 長さはあまり重要ではありません.20〜25cmをお勧めします.次に、風向計をスロットに挿入し、パイプとシートに穴を開けます. ボルトで固定します。

また、悪天候から発電機に何らかのカバーを設ける必要があります。 このために、私たちはプラスチックパイプも使用します。 下の図では、どのように見えるかは明らかだと思います（側面の穴はコンセント用です）。

次に、すべてをペイントしてヒープに集めます。 モーターとそのカバーをクランプでパイプに取り付けます。 モーターに近いパイプの底から、フランジを取り付け、セルフタッピングネジで固定します。

マストの製造

風車にはマスト（タワー）が必要です。 塩ビ管とプラスチック管用の各種継手で作りました。 私のマストには、1インチのPVCパイプ、そのカップリング、3つのTブランチが必要でした。

マストは簡単に作成でき、次のようになります。

次に、完成したマストに構造全体を植えます。

風車の準備ができました

モーターシャフトにブレード付きのハブを置くだけで、自家製の風車の準備が整います！

下の写真では、100枚のブレードを使用した実験計画を見ることができます。 ほぼ穏やかに回転しますが、速度はXNUMXrpmを超えません。

バッテリーコンパートメントでは、ソーラーパネルと並行して電力が供給されます。 電池を2個使用しています。 通常の自動車用バッテリーを使用できます。 バッテリーと風車発電機の間にダイオードをはんだ付けすることを忘れないでください。そうしないと、バッテリーからの電流が発電機に流れてしまいます。

実験中に、私の風の状況では薄いブレードの方がうまく機能することがわかりました. したがって、私は大きな白いブレードを使用し（前の写真を参照）、少しトリミングしました. その結果、回転速度が向上します。

著者：Koltykov A.V .; 出版物：cxem.net

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