$150에 DIY 풍차

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 대체 에너지원

 기사에 대한 의견

최근에 저는 집에서 사용할 전기를 직접 생산해 보자는 생각을 하게 되었습니다. 그다지 필요한 것은 아니었지만 런닝머신과 PVC 파이프의 모터로 풍차를 조립하는 것에 관한 기사를 읽으면서 이 주제에 대한 관심이 커졌습니다. 이전에 비용을 추정한 결과 약 150-200와트의 전기를 생산할 수 있는 풍차의 경우 약 $50-250인 것으로 나타났습니다. 태양 전지 동일한 출력에서). 그리고이 기사에서는 내 손으로 풍차를 만드는 경험을 공유 할 것입니다.

풍차는 어떻게 작동합니까?

크기와 목적에 관계없이 모든 풍차는 다음 원칙에 따라 작동합니다.

1. 끊임없는 바람이 분다.
2. 풍향계(풍차 꼬리)가 바람에 따라 회전합니다.
3. 바람의 힘으로 발전기에 직접 또는 기어박스를 통해 연결된 블레이드가 회전합니다.
4. 회전으로 인해 발전기가 전기를 생성합니다.

그렇게 어렵게 들리지 않죠? 그럼 구체적으로 알아보도록 하겠습니다.

수단

풍차를 만들려면 특별한 도구가 필요하지 않습니다. 다음 도구를 사용했습니다.

- 쇠톱
- 드릴 및 드릴
- 룰렛
- 렌치
- 가스 키
- 각도기
- 사포(다른 모래)

필요한 부품

내 임무는 가능한 가장 낮은 비용으로 풍차를 만드는 것이 었습니다 (저는 학생이고 재정이 제한되어 있기 때문입니다). 그래서 인터넷에서 간단한 풍차를 만들기 위한 기성품 솔루션을 가져와 훨씬 더 단순화했습니다. 필요한 모든 예비 부품은 건설 시장이나 상점에서 구입할 수 있습니다. 많은 사람들이 차고나 창고에 있을 것입니다.

그래서 내가 사용한 것은 다음과 같습니다.
- 금속판 25x35cm
- 1/4" x 25cm 튜브
- 1/4" 플랜지
- 20-25mm 사각 튜브 L=1m
- 톱날(허브용)
- 핀(디스크를 모터 축에 연결하기 위한)
- 자동차 클램프 XNUMX개
- 8" x 4" PVC 파이프
- 30" x 8" PVC 파이프
- DC 모터(발전기)
- 볼트, 와셔, 너트
- 금속 나사
- 전류 10-40A용 다이오드(더 많이 가능)

모터를 제외하고 이러한 예비 부품을 얻는 데 문제가 없습니다. 인터넷에서 가장 인기 있는 옵션은 오래된 테이프 레코더의 Ametek 모터를 사용하는 것입니다. 발전기(모터)를 선택할 때 회전당 볼트 수가 가장 높은 것을 선택하십시오. 예를 들어 내가 사용하는 "Ametek" 모터는 30rpm에서 325V를 출력하므로 풍차의 발전기로 사용하기에 좋습니다. 또한 인버터에 전원을 공급하거나 배터리를 충전하려면 최소 12V의 모터가 필요하다는 점을 명심하십시오. 내 디자인에서는 바람이 잘 통하면 속도가 300-400rpm 값에 쉽게 도달합니다.

블레이드 제조

풍차에서 가장 중요한 부분은 아마도 날개일 것입니다. 대부분은 목재 또는 복합 재료(유리 섬유 및 에폭시)로 만듭니다. 그러나 일반 PVC 수도관으로 만드는 것이 현실적이라고 생각합니다(효율 면에서 더 나쁘지 않을 것입니다). 계속하기 전에 풍차 블레이드에 대한 약간의 이론...
- 블레이드가 길수록 가벼운 바람에 더 쉽게 회전하지만 회전 속도가 느립니다.
- 블레이드의 끝 부분에서는 회전이 베이스보다 더 크기 때문에 제조 중 블레이드의 회전 속도와 풍속(TSR)의 비율을 계산해야 합니다(예: 오래된 풍차가 회전함). 일년 내내 40rpm의 일정한 속도로 작동합니다.)
- 풍력 에너지로부터 얻을 수 있는 전력은 풍속의 3승과 같다. 저것들. P=k*v^XNUMX, 여기서 k는 풍력 터빈 상수, v는 풍속입니다.
- 베츠의 법칙에 따르면 에너지의 ~59.3%만이 바람에서 얻을 수 있습니다. 저것들. 실제로 우리의 공식은 다음과 같은 형식을 취합니다. P=0.593*k*v^3, 여기서 k는 기계적 마찰 등으로 인한 풍력 터빈의 손실입니다.
- 풍차가 지면보다 높게 설치될수록 풍력 에너지에서 더 많은 전력을 추출할 수 있습니다(6~15m를 권장하지만 4m 높이에 설치했습니다).

블레이드 자체는 파이프로 만들기가 매우 쉽습니다. PVC 파이프를 3개 섹션(각각 150도씩 60개)으로 절단해야 합니다. 그리고 하나의 섹션은 150도입니다. (저는 이것을 제가 가장 좋아하는 CAD 프로그램인 MS Paint에서 대략적으로 그려 보았습니다 :)). 빨간색 선은 절단선입니다. 전체 길이에 걸쳐 절단선을 더 쉽게 볼 수 있도록 테이프, 테이프 또는 종이만 붙이는 것이 좋습니다. 파이프 조각에서 75도. 가벼운 바람에 쉽게 회전하지만 천천히 회전하는 넓은 블레이드를 얻을 수 있습니다. 경험적으로 연습에 따라 최적의 각도를 직접 선택할 수 있으며 150-XNUMX도 사이입니다. 먼저 넓은 칼날을 잘라낸 다음 필요한 경우 잘라내어 더 좁게 만듭니다. 그리고 기억하세요: "XNUMX번 측정하고 한 번 자르세요."

모든 것을 자른 후 가장자리를 둥글게 만들었습니다. 공기역학을 따진다면 메인 에지를 둥글게 하고 뒤를 맞춰야 하는데 실제로는 PVC 파이프를 사용했을 때 별 차이를 못 느꼈습니다. 일반적으로 다음과 같은 블레이드를 만들 수 있습니다(그림 참조)...

블레이드(Hub) 부착점 제작

다음 작업은 블레이드(프로펠러 허브, 허브)의 부착 지점을 제작하는 것입니다. 제조방법은 다양합니다. 톱날로 만드는 것이 좋습니다. 찾기 쉽고 드릴도 쉽습니다. 드릴을 사용하여 3도 오프셋으로 2개의 구멍 그룹(각각 120개씩)을 뚫습니다(여기서는 각도기가 필요할 수 있습니다). 두 구멍 사이의 그룹 내 거리는 1인치입니다(그림 참조).

톱날을 허브로 사용할 계획이라면 모든 이빨을 갈아내는 것을 잊지 마십시오. 그렇지 않으면 어떤 이유로 든 빠지면 나와 다른 사람들에게 해를 끼칠 수 있습니다.

모든 것을 뚫고 허브의 신뢰성과 안전성을 확신한 후에는 볼트와 너트로 블레이드를 나사로 고정할 수 있습니다. 반드시 잠금 와셔를 끼우거나 씰 너트를 사용하십시오.

풍향계와 선회용 경첩 만들기

이제 발전기를 설치할 턴테이블을 만들어야 합니다. 이를 위해 사각 파이프, PVC 파이프 조각, 플랜지 및 작은 금속 시트를 사용합니다. 아래 그림에서 대략적인 모습을 볼 수 있습니다.

우선, 철 조각에서 풍차의 꼬리 (날씨)를자를 필요가 있습니다. 모양은 그다지 중요하지 않으며 주로 미적 외관을 부여하는 역할을 합니다.

또한 사각 파이프를 따라 절단합니다 (그라인더로이 작업을 수행하는 것이 더 쉽습니다). 길이는 그다지 중요하지 않으므로 20-25cm를 권장합니다. 그런 다음 풍향계를 슬롯에 삽입하고 파이프와 시트에 구멍을 뚫습니다. 볼트로 고정합니다.

악천후로부터 발전기에 대한 일종의 덮개를 제공하는 것도 필요합니다. 이를 위해 플라스틱 파이프도 사용합니다. 아래 그림에서 어떻게 보일지 분명하다고 생각합니다(측면 구멍은 전기 콘센트 역할을 함).

그런 다음 모든 것을 페인트하고 힙에 수집합니다. 클램프로 모터와 모터 덮개를 파이프에 부착합니다. 파이프 바닥에서 모터에 더 가깝게 플랜지를 설치하고 셀프 태핑 나사로 고정합니다.

마스트 제조

모든 풍차는 돛대(탑)가 필요합니다. PVC 파이프와 각종 플라스틱 파이프 피팅으로 만들었습니다. 내 돛대에는 1" PVC 파이프, 커플링, 3개의 T-가지가 필요했습니다.

돛대는 만들기 쉽고 다음과 같습니다.

다음으로 결과 돛대에 전체 구조를 심습니다.

풍차가 준비되었습니다

블레이드가 있는 허브를 모터 샤프트에 놓기만 하면 집에서 만든 풍차가 준비됩니다!

아래 그림에서 100개의 블레이드가 있는 실험적인 디자인을 볼 수 있습니다. 거의 조용하게 회전하지만 속도는 XNUMXrpm을 초과하지 않습니다.

배터리실에는 태양광 패널과 병렬로 전력이 공급됩니다. 배터리 2개를 사용하고 있습니다. 일반 자동차 배터리를 사용할 수 있습니다. 배터리와 풍차 발전기 사이에 다이오드를 납땜하는 것을 잊지 마십시오. 그렇지 않으면 배터리의 전류가 발전기로 이동합니다.

실험하는 동안 얇은 블레이드가 바람 조건에서 더 잘 작동한다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서 나는 큰 흰색 블레이드(이전 사진 참조)를 사용하고 조금 다듬었습니다. 그 결과 회전 속도가 증가합니다.

저자: Koltykov A.V.; 간행물: cxem.net

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