風は信じられないほどのエネルギー能力を持っています。その強力な可能性を使用しないことは、無理な廃棄物として安全に認識されるべきです。しかし、垂直風力発電機を自分の手で簡単に構築し、実質的に自由エネルギーを受け取って国内のニーズに対応することができます。これは本当です、同意しますか?
提示された記事は、複雑な技術的な問題を詳細に理解するのに役立ちます。体系化された、すぐに利用できる情報により、空気塊のエネルギーを電気に変換する一般的なシステムの動作原理が明らかになります。
間違いなく、風車を作成するアイデアに夢中になります。その組み立ての詳細は記事に記載されています。さまざまなタイプの垂直風力発電機を詳細に検討し、それらの違い、利点、欠点について触れました。資料のテキスト部分は、写真とビデオによる説明で完全に補完されています。
風車の利点と動作原理
現代の垂直発電機は、家庭の代替エネルギーの選択肢の1つです。このユニットは、突風をエネルギー源に変換することができます。正しく動作させるために、風の方向を決定する追加のデバイスは必要ありません。
回転式風力発電機は自分の手でとても簡単に作れます。もちろん、エネルギーを備えたプライベートの大型コテージの提供を完全に引き継ぐことはできませんが、建物、庭の小道、家に隣接するエリアの照明に完全に対応できます
縦型装置は低高度で動作します。メンテナンスには、高度の高い修理やメンテナンス作業を安全に行うためのさまざまな装置は必要ありません。
最小限の可動部品により、風力タービンの信頼性が向上し、動作が安定します。ブレードの最適なプロファイルとローターの元の形状により、任意の瞬間に風が吹く方向に関係なく、ユニットに高レベルの効率が提供されます。
小型の家庭用モデルは3つ以上の軽量ブレードで構成され、風の力が1.5 m / sを超えるとすぐに最も弱い突風をキャッチして回転し始めます。この能力のおかげで、それらの効率は、より強い風を必要とする大きな植物の効率を超えることがよくあります。
発電機は完全に静かに作動し、所有者や隣人に干渉せず、大気中に有害な排出物を生成せず、長年にわたって確実に機能し、住宅の敷地にエネルギーを正確に供給します。
垂直風力発電機は、磁気浮上の原理で動作します。タービンの回転中に、実際のブレーキ力だけでなく、脈動力と揚力が生成されます。最初の2つはユニットのブレードを回転させます。この動作によりローターが作動し、電気を発生させる磁場が発生します。
垂直回転軸を備えた風力タービンは、水平の風力タービンよりも効率が劣ることはありません。さらに、それは領土の場所を主張せず、住宅所有者にとって便利なほとんどすべての場所で完全に機能します
デバイスは完全に独立して動作し、プロセスでホストの介入を必要としません。
垂直発電機の分類
縦型のウインドトラップには構造上の違いがあります。ユニットを改善したり悪化させたりするのではなく、特定の領域で特定のタスクを実行するための最も便利なオプションを選択できるようにするだけです。
#1:直交系の特徴
構造的には、直交風力発電機は、垂直回転の強力な軸と、中央のベースから一定の距離離れたいくつかの平行なブレードで構成されています。
このデバイスは、追加のガイドメカニズムを必要とせず、風の方向に関係なく正常に動作します。メインシャフトを垂直に配置することで、駆動装置を地上に設置することが可能になり、操作、修理、メンテナンスが非常に容易になります。
直交発電機の基準ノードの耐用年数はそれほど長くありません。これは、動作中にローターが負荷に及ぼす高い動的負荷によるものです。インストールが途中で失敗しないように、すべてのサポート部品を定期的に検査し、破損したものを新しいものとタイムリーに交換する必要があります。
直交デバイスの欠点は、非常に大規模なブレードシステムと、水平軸モジュールの効率に比べて効率が低いことです。
低電力消費者に電力を供給するための最も単純な風力タービンは、完成したコンポーネントから組み立てることができます。
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風車組立キット
ミニ風力発電機のブレードの組み立て
発電機を作業部に接続する
Rpm
#2:Dariaロータージェネレーター
Darierローターを備えた風力発電機は、垂直回転軸と、特徴的な空力プロファイルのない2〜3個の平らなストリップブレードを備え、回転軸のベースと上部に固定されています。
作業中のユニットは、風の強さや方向に焦点を合わせておらず、回転速度が高く、地面に駆動装置を配置できるため、予定されたメンテナンスと可能な修理のプロセスが促進されます。
Darierローターを備えた2ブレード発電機セットは、強い突風によってのみ作動します。流れが均一に近づくと、彼らは自分で始めることはできません
Darierローターを備えたデバイスのサポートおよび回転コンポーネントは、動的負荷の増加に対して脆弱であり、ブレードシステムの効率は、多くの点で軸方向の水平設置よりも劣ります。
#3:サボニウスローターユニット
サボニウスローターを備えた垂直風力タービンは、半円筒形のブレードシステムを備えており、高始動トルクと低速風で効果的に機能する点で同様の設備とは異なります。
サボニウスローターを搭載した市場の垂直風力発電機の出力は5 kWを超えません。デバイスが独立した作業ユニットとして使用されることはめったになく、ほとんどの場合、回転式ダリエユニットの始動トルクを高くするために使用されます。
サボニウスローターを備えた垂直複合体は、水平軸風力発電機と比較して、材料消費が増加し、効率が低下するという非難を受けています。そのため、このクラスの高出力機器のリリースは推奨されません。
次の写真を選択すると、サボニウス風車を作る手順がわかります。
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自家製の風力発電機のベースは、3つの合板ディスクから組み立てられています。上部と下部の直径は30 cm、平均直径は26 cmです。
厚さ1mmのアルミ板から金属用ハサミで刃を切ります。それらを作成するには、事前に段ボールからテンプレートを作成する必要があります。
一貫してブレードを合板ベースと木製軸の中心軸に長さ2 cmのネジで固定します
風車を支える基盤として、合板やMDFから縁石を作ります。厚さ1.8cmのプレートに、直径32cmのディスクが入る穴を開けます
支持台の組み立てでは、高さ15 cmまでの壁を構築します。おおよその寸法は41.5 cm x 34.0 cmです。
ジェネレーターを固定するために、67x70x68 mmのサイズのボックスを配置し、操作中にそれが木製ケースの要素を加熱しないように押出しポリスチレンで隔離します
垂直タービンへの不均一な風の影響を防ぐために、アルミニウムから高さ26 cmのデフレクターを切り出しました。
ワイヤーを発電機の出力に直接接続する必要がある発電機の出力を直流の消費者に直接接続し、インバーターを介してAC消費者またはバッテリーに接続します
ステップ1:風車のベースを組み立てる
ステップ2:アルミ刃の切断
ステップ3:ブレードをベースに取り付ける
ステップ4:キャビネットの上部を準備する
ステップ5:ベースの壁を作る
ステップ6:ジェネレーターをボックスにインストールする
ステップ7:タービンデフレクターデバイス
ステップ8:垂直風車の組み立てを完了する
3200 rpmと24 Vの発電機を除く、サボニウス風車のこのモデルのすべての詳細は、手動で作成されています。
#4:マルチベーンローターとガイドを備えた風力タービン
このタイプの楽器は、古典的な直交風力発電機の改良版です。ここのローター複合体は、2列に配置されたブレードで構成されています。
外側ローブ層は静止したままで、ガイドベーンとして機能します。風の流れを捉え、それを捉え、圧縮して、実際の風速を大幅に向上させます。
内側のブレード列は可動構造であり、最初の回転装置からの空気の流れはその上に特定の角度で落ちます。
ガイドシステムを備えたマルチベーンローターを備えた風力発電機の効率は、この装置を消費者にとって特に魅力的なものにします。ただし、そのような機器のコストは非常に高く、単純な構成の同様のデバイスよりもいくらか長く報われます
専門家は、このタイプのデバイスをそのクラスで最も効果的であると呼び、特定の設計により、可能な限り最低の風速でも機能することを強調しています。
#5:ヘリコイドローターを備えたデバイスの特性評価
ヘリコイド風力タービンまたはゴロフ発電機は、従来の直交ローターシステムの別の変更です。モデルのブレードは円弧状にねじれています。この設計機能により、空気の流れをすばやくキャッチし、ジャークすることなくスムーズに回転させることができます。
この動作原理により、ベースノードと可動ノードの動的負荷が大幅に軽減され、寿命が延びます。
ヘリコイドタイプのローターマシンは非常に信頼性が高く、大きな操作負荷に簡単に耐えます。ただし、動作中、このような風車は顕著なノイズ効果を生み出し、サウンドスペクトルの短波領域に位置する追加の音波を生成します
ヘリコイド風車の回転するローターブレードは、非常に進歩的ですが複雑な技術を使用して作られています。このため、ユニットはかなり高コストであり、個人消費者の間で広く普及していません。
#6:垂直軸ローターの特性
垂直軸ジェネレーターの主な違いは、垂直に配置されたブレードです。これは、縦軸と明らかに平行な軸を持つ航空機の翼に似ています。設計はダリエのローターを連想させますが、製造条件でははるかに速く簡単になります。
垂直軸ローターを備えた発電機は、このクラスの同様のデバイスよりもはるかに高速であり、動作速度が得られ、必要なエネルギーを生成し始めます。このプロセスにはわずかな音響効果が伴い、設備の所有者や隣人の邪魔にはなりません。
垂直軸タイプのローターを備えた風力タービンは、信頼性と耐久性があり、大きな運転負荷に簡単に耐え、費用もかかりません。これらの品質により、産業用だけでなく家庭用にも使用できます。
この記事では、民家用の風力発電機の選択の特徴と最良のオファーの概要を示します。
手作り風車
自宅で垂直回転軸を持つ風力発電機を自分の手で作成することはそれほど難しくありません。必要な構成部品を購入し、正しい順序で組み立て、モジュールを選択した場所に設置するだけで十分です。最小限の風が現れるとすぐに、製品は機能し、所有者に必要なエネルギーを与え始めます。
ステップ1:部品と材料の調達
自分の手で垂直風力発電機を作るには、そのようなコンポーネントが必要です。
- ローター -ユニットの可動部分:
- ブレード -風の流れを捉えるパーツ。
- アキシャルマスト -ローターとブレードを取り付けるため(長いポール、ピラミッド、または三脚の形をとることがあります);
- ステーター -それは強い銅線でコイルを配置するためのものです。
- 電池 -受け取ったリソースを蓄積するための大容量。
- インバーター -直流を交流に変換するための装置;
- コントローラ -ユニットがベースラインを超える実際の電力を発生させる瞬間に発電機を制動するデバイス。
ブレードの製造には、弾性の良好な指標を備えた適切な軽量のシートプラスチック。他のタイプの材料は、さまざまな損傷や変形の影響をあまりにも受けやすく、単純にそのような高い動的負荷に対処できません。
自分でデバイスを作成する場合、縦型の日曜大工の風車は、工場のサンプルよりも電力が大幅に劣ることを忘れないでください。したがって、今後作成されるデザインにがっかりしないように、必要なパラメータの2倍のパラメータをすぐに作成することをお勧めします。
小さなブレードは中密度のPVCで作ることができ、大きな幅の広い部品には、15 m /秒以上の速度で吹く強風に長時間耐えることができる最も耐久性のある材料が必要になります。
ステップ2:要素の準備
垂直風力発電機のブレードを作成するために、4つの同一部品が高強度PVCパイプから切り取られます。 2つの半円形の破片がスズから切り取られ、パイプの両側に固定されています。この場合のブレード部品の回転半径は690 mm、各ブレードの高さは約700 mmになります。
ローターシステムを組み立てるには、ネオジム磁石(6個)、直径230 mmのフェライトディスク(2個)、接着剤が使用されます。磁石は最初のディスクに配置され、極性が交互になり、直径が165 mmで磁石が60度の角度で観察されます。 2枚目のディスクも同じ方法で作られ、磁石は接着剤で満たされます。
固定子はコイルを9本用意し、それぞれに直径1mmの銅線を60ターン巻いています。
その後の接着は次の順序で行われます。
- 1コイルの始まりと4終わり;
- コイルの終わり7で4を開始します。
2番目のフェーズは同じ原理に従って収集されますが、2つのコイルで動作し始め、3番目のフェーズは3つのコイルで動作します。特殊な形状は合板シートで作られ、底部にはグラスファイバーが並べられ、コイルからはんだ付けされた相が上に配置されます。
構造を接着剤で満たし、1〜2日放置して、すべての詳細が押収され、適切な場所に配置されるようにします。次に、個々のパーツを単一の作業システムに結合します。
ステップ3:すべての発電機部品を組み立てる
上部ローターの発電機のすべての要素を接続するために、スタッド用の4つの穴が開けられています。下のローターは、磁石を上にしてブラケットに配置されます。次に、ブラケットに取り付けるための穴を開けた後、ステータを配置します。
スタッドはアルミニウムプレート上に置き、2番目のローターで覆い、磁石で下に置きます。
組み立てプロセスは慎重に、そして急いで行われます。構造体にバックラッシュが形成されないように、ローターは相互に位置合わせする必要があります(+)
レンチを使用して、スタッドを交互に回転させ、上部のローターがジャークせずに下部のローターに均等に下降するようにします。それが行われると、スタッドがねじられ、アルミニウム板が取り除かれます。最後に、構造全体がナットで固定され、それらを明確に締めますが、ねじを壊さないようにきつすぎません。
ステップ4:最終インストール
マストの場合、長さ4〜5メートルの耐久性のある金属パイプを使い、発電機を自分の手ですでに組み立てた状態で固定します。次に、プラスチック製のブレードが付いたフレームを発電機に取り付け、3点で補強された基礎の準備された場所にマスト構造を取り付けます。
また、システムの位置は一気に固定されます。
風力タービンを設置する場合、マストはできるだけ長くする必要があります。彼女はその地域で最も高い構造の上にローターを作らなければなりません。そうして初めて、設計が効率的に機能し、必要な量のリソースを生成できます
風車への電気ネットワークは、特定の順序で接続されています。コントローラーは発電機からリソースを受け取り、バッテリーを充電するために必要な交流を直流に変換します。簡略化されたスキームに従ってコントローラを自分で組み立てることができます。
バッテリーは放出されたエネルギーを蓄積し、インバーターは直流を交流に変え、それが家庭用電化製品やホームサービスシステムの大部分に給電します。
私たちのサイトには、さまざまなタイプの風力発電機の自家製製造に関する記事がいくつかあります。
以下について理解することをお勧めします。
- 洗濯機の自作風力発電機:風車の組み立て手順
- 車の発電機からのDIY風力発電機:風車の組立技術とエラー分析
- 自分の手で風力発電機を作る方法:デバイス、動作原理+最高の自家製
垂直風力タービンを構築するための別の興味深いオプションは、追加のコンポーネントの購入に250ルーブルを費やさずに、廃棄物から組み立てることができます。独立した職人は、自転車の車輪、12本の自転車のスポーク、3つのナットが付いた自転車の後輪からの軸、鋼帯、11枚のアルミニウム板を必要とします。
それでも150個のリベット、18個のナットが付いたM4ボルト、3個のナットが付いたM6ボルト、27個の大きなワッシャー、24個の小さなワッシャーが必要です。
簡単に言うと、次のギャラリーで組み立て手順を示します。
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縦刃の根元の型板をアルミ板に固定し、6つのパーツを切り出しました。輪郭を厳密に観察する必要はありません、小さな偏差は許容されます。その後、すべてのブランクをパイルに折りたたみ、4 mmドリルを使用して固定するために16個の穴を開けます。
金属シートに4、6、8、10、18、26、34 cmの端から離れて、2 cmから64 cmごとにスロットを作成します。端を曲げて、1つの構造に組み立て、上部ベースと下部ベースを取り付けます
アルミニウムから、中空ロッドのデバイス用に3つのブランクをカットしました。それらは剛性を提供し、空洞は部品をネジで自由に固定できるようにします。
3つのタービンブレードを構築したら、ホイールの下部ベースでそれらを固定します。上部で、コーナーから溶接された三角形を接続します
回転システムに対して位置が固定されていることを確認しながら、ブレードの3つのタービンすべてを軸にしっかりと固定します
別のラックに取り付けられたDC発電機は、ベルトドライブによってホイールに接続されます。別のエンジンを使用できますが、接続方法は同様です。
あらかじめ決められた場所に風力発電機付きマストを設置します。風の影響を妨げる物体があってはなりません。ストレッチマークでバランスを整えます。
同じコンポーネントと詳細を使用して、より複雑で、生産性の高い設備を組み立てることができます。
ステージ1:垂直タービンのベースの切断
ステージ2:ベースにコンポーネントを組み立てる
ステージ3:鉄筋の製造
ステージ4:ホイールのブレードを固定する
ステージ5:構造上の剛性の確保
ステージ6:ジェネレーターのインストールと接続
ステージ7:風力発電機を使用したマストの取り付け
ステージ8:より複雑なインストールの構築
次のビデオチュートリアルでは、すべての手順を詳しく説明します。
風力発電機の場所の選択
風力発電機を設置する適切な場所を選択することは重要なステップです。デバイスを開放最大点に配置し、隣接する住宅や農場の建物のレベルを下回らないように注意深く監視することをお勧めします。さもないと、建物が空気の流れの邪魔になり、ユニットの効率が大幅に低下します。
敷地が川や湖に行く場合、風車は風が特に頻繁に吹く海岸に置かれます。テリトリーで利用できる発電機の高さの場所、または空気の流れに対する人工的または自然な障壁のない大きな空のスペースに最適です。
住宅用不動産(住宅、コテージ、マンションなど)が市街地または市街地外にあるが、開発が密集している場所では、風力発電所が屋上に置かれている。
発電機をアパートの屋上に設置するには、隣人の書面による同意を得て、関係当局から正式な許可を受けます。
アパートの屋上に垂直発電機を設置する場合、ユニットは非常に騒々しく、所有者と他の居住者の両方に不便を引き起こす可能性があることを覚えておく必要があります。したがって、デバイスは屋根の中央に近い場所に配置して、上層階のアパートの所有者が運転中に風車が発する大きなハム音に悩まされないようにする必要があります。
広い庭のある民家では、適当な場所を選ぶほうがずっと楽です。考慮すべき主なことは、構造が住居から15-25メートルの距離にあるということです。次に、回転ブレードからの音響効果は誰にも邪魔されません。
直立したメンテナンス
垂直風力発電機が効率的に、明確に、そして可能な限り効率的に機能するためには、構造のすべての可動部分に注油する必要があります。この手順は、暦年全体で少なくとも2回実行されます。
同時に、サービス中に、動作中にナットを緩めて締め、電気接続を強化し、機械部品の腐食をチェックし、緩んでいるストレッチケーブルを締めて、ブレードの破損や損傷を注意深く検査します。
冬には、垂直設置には特別な注意が必要です。霜が降っている間、ブレードは氷の皮で覆われており、トルク速度が適切なレベルに維持されるように、適時に清掃する必要があります。
部品は必要に応じて塗装され、年に一度、構造全体の故障を完全に検査します。そのような注意は風力タービンの正しい運転を保証し、その運転期間を延長します。
インストールの実現可能性の評価
垂直型風力発電機の製造に進む前に、彼らはその地域の気象状況を研究し、ユニットが必要な量の資源を提供できるかどうかを判断しようとします。
専門家は、次のパラメータを評価することを推奨しています。
- 風の強い日数 -突風が3 m / sを超えた年の平均値を取得します。
- 電気量家の所有によって1日あたりに消費されます。
- 適切な場所 あなた自身の地域の風力機器。
最初の指標は、最寄りの気象観測所で取得されたデータ、またはインターネット上の各ポータルで見つかったデータから学習されます。さらに、彼らは印刷された地理的な出版物を確認し、地域の風の状況の完全な全体像を作成します。
統計は1年ではなく、15〜20年で取得されます。平均値ができるだけ正確になり、発電機が世帯の電力需要を完全に満たすことができるか、または個々の世帯のニーズを供給するだけの十分な電力があるかを示します。
所有者が彼の処分で、斜面、川岸の近く、またはオープンスペースにある広い土地の区画を持っている場合、設置に問題はありません。
家が村の奥にあり、庭がコンパクトで隣接する建物に近接している場合、手で風力タービンの縦型モデルを設置するのは簡単ではありません。構造物は地面から3〜5メートル高くなる必要があり、強いラッシュで落下しないようにさらに強化する必要があります。
このすべての情報を計画段階で考慮する必要があります。これにより、風力発電機が完全なエネルギー供給を行えるかどうか、またはその役割が補助エネルギー源内に留まるかどうかが明らかになります。風車の計算を行うことが望ましい。
ビデオNo. 1は、自宅で自分の手でDarier回転システムを備えた垂直風力発電機を作成する方法を示します。ビデオは、組み立てプロセスの特徴と興味深いニュアンスをはっきりと示しています。製造されたユニットの最大電力の定義があります:
垂直風力発電機がどのように機能し、どの程度エネルギーを生成するかについては、ビデオ#2をご覧ください。モジュールの詳細な概要と、実際の電力およびその他のパラメーターの正しい測定に関する作業の説明を提供します。
動画3は、手作りの縦型風力発電機の実験です。次のことができる即興素材から作られた手で作られたデバイスとは:
垂直風車のような現代的で実用的な代替エネルギー源は、自分の手で簡単に組み立てることができます。適切なビジネス経験があれば、各部品を製造し、すべてのコンポーネントを1つの統合設計に組み合わせることができます。
タスクを複雑にしたくない場合は、急いで大騒ぎすることなく、既成のコンポーネントを自宅で購入し、リビングルームへの電力の途切れのない供給を保証できる信頼できる風力タービンを取り付けることが非常に適切です。
彼らの能力に絶対的な確実性がない場合、専門家に仕事を委託する方が良いです。彼らはすべてを非常に迅速に行い、基本的な運用要件に完全に準拠します。
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