代替エネルギー源の使用は、現代の主な傾向の1つです。風車を作り、それを発電機に接続すれば、クリーンで手頃な風力エネルギーを自宅でも電気に変換できます。
特別な装置を使用せずに、風力発電機のブレードを通常の材料から自分の手で作成できます。ブレードのどの形状がより効果的かをお知らせし、風力発電所に適した図を選択するのに役立ちます。
シンプルな風力発電機はどのように機能しますか?
風力発電機は、風力エネルギーを電気に変換できるデバイスです。
その動作の原理は、風がブレードを回転させ、速度を上げるギアボックスを介して回転が発電機に入るシャフトに沿って動き始めるという事実にあります。
風力発電所の運転は、風力エネルギーの使用係数であるKIEVによって推定されます。風車が高速で回転すると、大量の風と相互作用します。つまり、風車からより多くのエネルギーを消費します
風力発電機には、主に2つのタイプがあります。
- 獣医;
- 水平。
垂直方向のモデルは、プロペラ軸が地面に対して垂直になるように構築されています。したがって、方向に関係なく、気団の動きは構造を動かします。
このような多様性はこのタイプの風車のプラスですが、生産性と作業効率の点で水平モデルに負けます
水平風力発電機は天候ベーンに似ています。ブレードを回転させるには、空気の移動方向に応じて、構造を正しい方向に回転させる必要があります。
風向の変化を制御および捕捉するために、特別な機器が設置されています。このねじの配置の効率は、垂直方向の場合よりもはるかに高くなります。家庭での使用では、このタイプの風力発電機を使用する方が合理的です。
どのブレード形状が最適ですか?
風力発電機の主要な要素の1つは、ブレードのセットです。
風車の効率に影響を与えるこれらの詳細に関連するいくつかの要因があります。
- 重量;
- サイズ;
- フォーム;
- 素材;
- 量。
その場しのぎの風車のブレードを設計することにした場合は、これらすべてのパラメーターを考慮してください。ジェネレータースクリューの翼が多ければ多いほど、より多くの風力エネルギーを得ることができると信じている人もいます。言い換えれば、より多くのメリットがあります。
ただし、これは当てはまりません。個々の部品は空気抵抗を克服して動きます。したがって、スクリュー上の多数のブレードは、1回転を完了するためにより大きな風力を必要とします。
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風車のタービン型ブレード
ブレードの垂直配置
カスタム風車
通常のベーン
さらに、幅の広い翼が多すぎると、空気流が風力タービンを通過せずに曲がるときに、プロペラの前にいわゆる「エアキャップ」が形成される可能性があります。
フォームは非常に重要です。プロペラの速度はそれに依存します。流れが悪いと、渦が発生して風車が妨げられます。
最も効果的なのは、シングルブレード風力発電機です。しかし、自分の手でそれを構築してバランスを取ることは非常に困難です。効率は高いものの、設計は信頼できません。風車の多くのユーザーとメーカーの経験によると、最も最適なモデルは3ブレードです。
ブレードの重量は、ブレードのサイズと素材によって異なります。サイズは、計算式に基づいて慎重に選択する必要があります。エッジングは、片側に丸みがあり、反対側が鋭くなるように行うのが最適です
風力発電機のブレード形状を適切に選択することは、その優れた作業の基礎となります。
国内製造には、次のオプションが適しています。
- セーリングタイプ;
- 翼タイプ。
セーリングタイプのブレードは、風車のようにシンプルなワイドストライプです。このモデルは最も明白で、製造が簡単です。しかし、その効率は非常に小さいため、この形式は現代の風力発電機では実際には使用されていません。この場合の効率は約10〜12%です。
はるかに効果的なフォームは、翼プロファイルブレードです。ここには空気力学の原理が含まれており、巨大な飛行機を空中に飛ばします。この形状のねじは、動きやすく、速く回転します。空気の流れは、風力タービンがその経路で遭遇する抵抗を大幅に減らします。
正しいプロファイルは飛行機の翼に似ています。片側は刃が厚く、もう片側は緩やかな傾斜です。この形状の一部の周りを気流が非常にスムーズに流れる
このモデルの効率は30〜35%の値に達します。良いニュースは、最小限のツールを使用して、自分の手で翼ブレードを構築できることです。すべての基本的な計算と図面は、風車に簡単に適合させることができ、制限なしに自由でクリーンな風力エネルギーを使用できます。
ブレードは家庭で何を作るのですか?
風力発電機の建設に適した材料は、まず第一に、プラスチック、軽金属、木材、そして現代の解決策-ガラス繊維です。主な質問は、風車を作るのにどれだけの労力と時間を費やしてよいかです。
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ハードテクノロジーブレード
金属スパイラルタービン
ポリマーパイプからの風車のブレード
合板ブレードで風車を組み立てる
塩ビ下水道管
風力発電機用のプラスチックブレードの製造に最も広く使用されている材料は、通常のPVC下水道管です。最大2 mのスクリュー直径を持つほとんどの家庭用発電機では、160 mmのパイプで十分です。
この方法の利点は次のとおりです。
- 低価格;
- どの地域でも利用可能
- 仕事のシンプルさ。
- インターネット上の多数の図や図面、幅広い使用経験。
パイプが違います。これは自家製の風力発電所を作る人だけでなく、下水道や給水システムの設置に遭遇したすべての人にも知られています。彼らは厚さ、組成、メーカーが異なります。パイプは安価なので、PVCパイプを節約して、風車のコストをさらに削減する必要はありません。
プラスチックパイプの材料が少ないと、最初のテスト中にブレードが割れる可能性があり、すべての作業が無駄になります
まず、パターンを決定する必要があります。多くのオプションがあり、各フォームには長所と短所があります。おそらく、最終バージョンを切り取る前に、最初に実験することは理にかなっています。
パイプの価格は低く、どの金物店でも見つけることができるため、この材料はブレードのモデリングの最初のステップに最適です。何か問題が発生した場合は、いつでも別のパイプを購入して再試行することができます。ウォレットはそのような実験の影響を受けません。
経験豊富な風力発電ユーザーは、風力発電機のブレードを作るために灰色のパイプよりもオレンジのパイプを使用する方が良いことに気づきました。彼らはより良い形を保持し、翼形成後に曲がらないで、より長く続きます
アマチュアデザイナーは、PVCを好みます。テスト中に、壊れたブレードは、適切なパターンでその場で15分で作成された新しいブレードと交換できるためです。シンプルで高速、そして最も重要なこと-手頃な価格。
ポリマーパイプから風車のブレードを製造するための写真の指示は、プロセスのステップとシーケンスを視覚的に習得するのに役立ちます。
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ステップ1:風車のブレードの輪郭をマークする
手順2:ブロガーでブレードを開く
手順3:取り付け用のラグにマークを付ける
ステップ4:突起をカットしてバリ取り
ステップ5:金属プレートの準備
ステップ6:取り付けプレートを2つの部分に切断する
ステップ7:カットプレートの位置合わせ
ステップ8:トリミングした側をサンディングする
すべての準備手順が完了しました。次に、風の後に回転する部品にブレードを取り付ける必要があります。
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ブレードの棚にトリミングされた取り付けプレートを取り付けたら、穴を介して近づいている締結のポイントをマークします
ブレードの下にボードやブロックを配置して、留め具を取り付けるための穴を開けます。これを行うには、ねじ脚の直径よりわずかに小さい直径のドリルを使用することをお勧めします
穴あけ後に残っているポリマーの削りくずは、穴から慎重に取り除く必要があります。取り付けソケットのサイズが大きくなるように、破れないように注意してください
金属ディスクで、アンカーボルトを取り付ける中心をマークし、正三角形を描きます。各三角形の頂点は、取り付けプレートの位置を示します
プレートを金属ディスクに接着し、三角形の頂点に配置します。これにより、溶接時の作業が容易になります。
ディスクの中心にナットを配置して溶接し、アンカーボルトを挿入します。接着プレートは、凸状のシームで溶接されています
パイプから切り出したブレードを溶接部に固定します。すべての曲がりが片側に向くように取り付けます
裏面の各ネジにナットを取り付けます。ブレードが回転したときにファスナーが外れないようにするために、はんだ付けまたは溶接で固定することをお勧めします
手順9:アタッチメントポイントをマークする
ステップ10:取り付け穴を開ける
ステップ11:組み立て用の穴の準備
ステップ12:ブレードを取り付けるためのブレードのマーキング
ステップ13:溶接前にプレートを接合する
ステップ14:組立てのための回転ディスクの準備
ステップ15:プラスチック製のブレードを取り付ける
手順16:ネジを締めます
アルミニウム-薄くて軽くて高価
アルミニウムは軽くて丈夫な金属です。風力発電機のブレードの製造に伝統的に使用されています。軽量であるため、プレートに希望の形状を与えると、ねじの空力特性は高所になります。
回転中に風車が受ける主な負荷は、ブレードの曲げと破壊を目的としています。そのような作業中にプラスチックがすぐに割れて失敗する場合は、アルミニウムスクリューをはるかに長く当てにすることができます。
ただし、アルミニウムパイプとPVCパイプを比較すると、金属プレートはさらに重くなります。高速では、ブレード自体ではなく、取り付けポイントのネジが損傷するリスクが高くなります
アルミニウム部品のもう1つの欠点は、製造の複雑さです。塩ビ管にブレードの空力特性を与えるために使用される曲がりがある場合、アルミニウムは通常シートの形で使用されます。
それ自体はプラスチックでの作業よりもはるかに難しいパターンに従ってパーツを切断した後、結果として得られるワークピースは、それを圧延して正しい曲げを与える必要があります。自宅でツールなしでは、これはそれほど簡単ではありません。
高価なアルミニウムの代わりに、取り付け後に残っている屋根板のスクラップや段ボールの破片を使用できます。
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ステップ1:ブレード製造用の材料の準備
ステップ2:ブレードのエッジを曲げる
ステップ3:風車のすべてのブレードを処理する
手順4:すべてのブレードを同じサイズに合わせる
ステップ5:側溝を形成する
ステップ6:取り付け穴に印を付ける
ステップ7:風力タービンの作動部分の組み立て
ステップ8:マストへの風力発電機の取り付け
グラスファイバーまたはグラスファイバー-専門家向け
意識的にブレードを作成する問題に取り組み、多くの労力と神経を費やす準備ができている場合は、グラスファイバーが適しています。これまでに風力発電機を扱ったことがない場合は、グラスファイバー風車のモデリングを始めることはお勧めできません。それでも、このプロセスには経験と実践的なスキルが必要です。
エポキシ接着剤で接着されたグラスファイバーの数層のブレードは、強く、軽く、信頼性があります。表面積が大きいため、成形品は中空でほぼ無重量
ファイバーグラスの製造には、ロールで生産される薄くて耐久性のある素材が必要です。ガラス繊維に加えて、エポキシ接着剤は層を固定するのに役立ちます。
マトリックスを作成して作業を開始します。これがそのようなワークピースであり、未来のパーツの形です。
マトリックスは木で作ることができます:梁、板または丸太。ブレードの半分のバルクシルエットは、山塊から直接カットされます。別のオプションはプラスチック金型です
自分でブランクを作成するのは非常に困難です。目の前に、木材やその他の材料で作られたブレードの既製のモデルが必要です。その後、このモデルから部品のマトリックスが切り取られます。このようなマトリックスは少なくとも2つ必要です。しかし、一度成功した形状を作ると、何度も使用できるため、複数の風車を構築できます。
型の底はワックスで完全に油を差されます。これにより、完成したブレードを後で簡単に取り外すことができます。グラスファイバーの層を置き、エポキシ接着剤でコーティングします。このプロセスは、ワークピースが目的の厚さに達するまで数回繰り返されます。
その後、接着剤は乾くはずです。金型を真空バッグに入れ、空気を送り込むことをお勧めします。したがって、接着剤はグラスファイバーのすべての層によく浸透し、含浸領域を残しません
エポキシ接着剤が乾燥したら、部品の半分を注意深くマトリックスから取り外します。後半も同様です。パーツは互いに接着され、中空の体積パーツを形成します。軽量で頑丈な空気力学的に成形されたガラス繊維ブレードは、風力発電所の家庭愛好家にとって最高の最高峰です。
その主な欠点は、理想的な行列が得られ、作成アルゴリズムが洗練されなくなるまで、最初はアイデアと大量の結婚を実装することが難しいことです。
安くて明るい:風車用の木製部品
木製ブレードは昔ながらの方法で、実装は簡単ですが、今日の電力消費量では効果がありません。松のような薄い木の無垢板からディテールを作ることができます。よく乾燥した木製のブランクを選択することが重要です。
木が湿っている場合、乾燥の過程でねじが「進み」、変形します。そして、濡れた木の重量は乾燥したものよりもかなり高いです
適切な形状を選択する必要がありますが、木製のブレードはアルミニウムやプラスチックのような薄い板ではなく、3次元構造になるという事実を考慮してください。したがって、ワークピースに小さな形状を与えるには、空気力学の原理を理解し、ブレードの3次元すべての形状を想像する必要があります。
ツリーの最終的な外観は平面、できればエレクトロです。耐久性のために、木材は防腐保護ワニスまたは塗料で処理されています。
この設計の主な欠点は、ねじの重量が大きいことです。この巨像を揺さぶるためには、風は十分に強くなければならないが、それは原理的に難しい。ただし、木材は身近な素材です。風力タービンのねじを作成するのに適したボードは、10セント硬貨を費やすことなく、庭で見つけることができます。そして、これはこの場合の木の主な利点です。
木製ブレードの効率はゼロになる傾向があります。原則として、そのような風車を作成するために費やされる時間と労力は、ワットで表される結果に値しません。ただし、トレーニングモデルまたはテストコピーとして、木製のパーツは最適な場所です。そして、現場では木製のブレードを備えた天候ベーンが壮観に見えます。
次の写真の選択は、合板から切り取られたブレードを備えた風車を作る手順を紹介します。
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使用済みの自転車から発電機を取り外し、そこにドリルで穴を開けて、風車の作動部分を固定します-ブレード付き合板ディスク
合板シートに、未来の風力発電機の羽根を描きます。材料の消費を減らすために、写真のようにそれらを配置するのではなく、ベースを反対方向に向けることが良いです
まず、合板風車の作動部分の詳細をすべて紙に描き、それを合板シートに転写します。
マーキングに従って、まずパーツをジグソーで大まかに切り取り、必要に応じて手作業で修正します
組み立てられたミニ発電所の作業条件を考慮して、組み立てる前に処理します。防腐剤含浸と難燃剤でカバーします
風力発電機の合板ねじのすべての細部が取り付けられる中央ディスクに、1つの角度で切り取られたバーの断片を固定します
中古自転車の合板ブレードと発電機をディスクに取り付けられたペグに固定します
風力発電機の作動部分を組み立てた後、発電機を備えたディスクがどれだけ自由に回転するかを確認します。何かが邪魔をしたり、磨いたり、修正したりした場合
ステップ1:自転車から発電機を準備する
ステップ2:ブレードテンプレートを適用する
ステップ3:風車部品テンプレートの図面
ステップ4:作業部品のコンポーネントのソーイング
ステップ5:部品の消毒処理
ステップ6:傾斜したペグを取り付ける
手順7:Bicycle Generatorのインストール
ステップ8:ねじの自由回転の確認
作業部分は準備が整っており、操作性がテストされています。つまり、塗装してマストに固定するだけです。
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ステップ9:プロペラの固定
ステップ10:プライマー処理
ステップ11:風車の詳細をペイントする
ステップ12:作業パーツをマストに取り付ける
ブレードの図と例
式に表示される主要なパラメータを知らずに、またこれらのパラメータが風力タービンの動作にどのように影響するかわからないまま、風力発電機のねじを正しく計算することは非常に困難です。
空気力学の基本を掘り下げたいと思わない場合は、時間を無駄にしない方が良いでしょう。インジケーターが事前設定された既製の設計図は、風力発電所に適したブレードを選択するのに役立ちます。
2ブレードプロペラのブレードの図。それは110の直径の下水道管で作られています。これらの計算における風力タービンねじの直径は1 mです。
そのような小さな風力発電機はあなたに高出力を提供することができません。ほとんどの場合、この設計から50ワット以上を圧迫することはほとんどできません。しかし、軽くて薄いPVCパイプで作られた2枚羽根のプロペラは、高い回転速度を与え、小さな風でも風車の動作を保証します。
直径160 mmのパイプからの風力発電機の3ブレードプロペラのブレードの図。このオプションの推定速度は5 m / sの風で5です。
この形状の3ブレードプロペラは、より強力なユニット(12 Vで約150 W)に使用できます。このモデルのプロペラ全体の直径は1.5 mに達します。風車はすばやく回転し、簡単に動き始めます。三翼の風車は、家庭用発電所で最も一般的です。
風力発電機の5ブレードプロペラの自家製ブレードの図面。直径160mmのPVCパイプ製です。推定速度-4
このような5ブレードプロペラは、5 m / sの設計風速で毎分最大225回転を生成できます。提案された図面に従ってブレードを構築するには、各ポイントの座標を「フロント/リアパターン座標」の列からプラスチック下水管の表面に転送する必要があります。
下の表に従って、2〜16ブレードの風車の直径を計算できます。この場合、必要な出力電力を考慮してサイズを選択できます。
この表は、風力発電機の翼が多いほど、同じ電力の電流を得るために必要な翼の長さが短くなることを示しています
練習でわかるように、直径2メートルを超える風力発電機の保守は非常に困難です。表によると、より大きな風車が必要な場合は、ブレードの数を増やすことを検討してください。
風力発電機の計算のルールと原則は、段階的に計算を行うプロセスを概説する記事によって紹介されます。
風力タービンのバランスをとる
風力発電機のブレードのバランスをとることは、その動作を可能な限り効率的にするのに役立ちます。バランスをとるには、風や通風がない部屋を見つける必要があります。もちろん、直径が2 mを超える風車の場合、そのような部屋を見つけることは困難です。
ブレードは完成した構造に組み立てられ、作業位置に設置されます。軸は、水平で厳密に水平でなければなりません。ねじが回転する平面は、厳密に垂直に、軸と地面に垂直に設定する必要があります。
動かないネジは、360 / x度回転させる必要があります。ここで、xはブレードの数です。理想的には、バランスのとれた風車が1度ずれることはなく、静止したままです。ブレードが自重で回転した場合、わずかに修正する必要があり、片側の重量を減らし、軸からのずれをなくします。
このプロセスは、ねじがどの位置でも完全に動かなくなるまで繰り返されます。バランスをとっているときに風がないことが重要です。これはテスト結果を歪める可能性があります。
また、すべての部品が厳密に同じ平面で回転するようにすることも重要です。片方のブレードの両側2 mmの距離で確認するには、コントロールプレートをセットします。移動中、ねじのどの部分もプレートに触れてはなりません。
製造されたブレードで風力発電機を操作するには、受け取ったエネルギーを蓄積し、それを節約して消費者に転送するシステムを組み立てる必要があります。システムのコンポーネントの1つはコントローラーです。私たちが推奨する記事を読んで、風力タービンのコントローラーの作り方を学びます。
即興の素材から自分の手で風車を作ることはかなり可能です。より単純なモデルから始める場合、最初の試みは成功する可能性があります。経験を活かして、より複雑なアイデアを取り入れて、最も効率的で強力な風力発電機を入手してください。
ビデオ#1。塩ビ管から風車を作る方法:
ビデオ#2。 DIY風力発電機:
ビデオ#3。亜鉛メッキ鋼風車:
家庭のニーズにクリーンで安全な風力エネルギーを使用したい場合で、高価な機器の購入に多額のお金を費やす予定がない場合は、普通の材料で作られた自家製のブレードが良い考えです。実験を恐れないでください。風車のプロペラの既存のモデルをさらに改善することができます。
コテージに電気を供給する風車用のブレードを自分でどのように作成したか教えてください。サイトの訪問者と役立つ情報を共有したり、質問したりしますか?下のブロックにコメントを書き込んでください。