자전거 과거 여름 별장, 나는 풍력 발전기가 작동하는 것을 보았습니다.
큰 날개는 느리지만 확실하게 회전했고 풍향계는 장치를 바람이 부는 방향으로 향하게 했습니다.
나는 "심각한" 소비자에게 공급할 만큼 충분한 전력을 생성할 수는 없지만 여전히 작동하고 예를 들어 배터리를 충전하거나 LED에 전원을 공급하는 비슷한 디자인을 구현하고 싶었습니다.
스테퍼 모터
가장 많은 것 중 하나 효과적인 옵션작은 집에서 만든 풍력 발전기가 사용됩니다 스테퍼 모터(SD) (영어) 스테핑(스테퍼, 스텝) 모터) - 이러한 모터에서 샤프트의 회전은 작은 단계로 구성됩니다. 스테퍼 모터의 권선은 여러 단계로 결합됩니다. 위상 중 하나에 전류가 공급되면 샤프트가 한 단계 이동합니다.
이들 엔진은 느린 속도그러한 엔진을 갖춘 발전기는 풍력 터빈, 스털링 엔진 또는 기타 저속 전원. 기존(정류자) 엔진을 발전기로 사용하는 경우 직류동일한 결과를 얻으려면 10~15배 더 높은 회전 속도가 필요합니다.
스테퍼의 특징은 센티미터당 40g의 힘에 도달하는 상당히 높은 시작 순간(발전기에 전기 부하가 연결되지 않은 경우에도)입니다.
스테퍼 모터를 갖춘 발전기의 효율은 40%에 이릅니다.
스테퍼 모터의 작동을 확인하려면 예를 들어 빨간색 LED를 연결할 수 있습니다. 모터 샤프트를 회전시키면 LED의 빛을 관찰할 수 있습니다. 모터는 교류 전류를 생성하므로 LED 연결의 극성은 중요하지 않습니다.
5인치 플로피 드라이브와 오래된 프린터, 스캐너는 상당히 강력한 엔진의 보물창고입니다.
엔진 1
예를 들어, 아직까지 사용하던 오래된 5.25인치 플로피 드라이브의 SD가 있습니다. ZX 스펙트럼- 호환되는 컴퓨터 "바이트".
이러한 디스크 드라이브에는 끝과 중간에서 결론이 내려지는 두 개의 권선이 포함되어 있습니다. 육전선: 
첫 번째 권선 코일 1) - 파란색(영어) 파란색) 및 노란색(eng. 노란색);
두 번째 권선 코일 2) - 빨간색(영어) 빨간색) 및 흰색(영어) 하얀색);
갈색 갈색) 전선 - 각 권선의 중간점에서 연결됩니다(eng. 센터 탭).
분해된 스테퍼 모터
왼쪽에는 북쪽과 남쪽의 "줄무늬"자극이 보이는 엔진의 로터가 있습니다. 오른쪽에는 8개의 코일로 구성된 고정자 권선이 보입니다.
권선 절반의 저항은 ~70옴입니다.
나는 풍력 터빈의 원래 설계에 이 모터를 사용했습니다.
엔진 2
내가 마음대로 사용할 수 있는 덜 강력한 스테퍼 모터 T1319635회사 에포크 일렉트로닉스(주)스캐너에서 HP 스캔젯 2400그것은 가지고있다 다섯출력(단극 모터): 
첫 번째 권선 코일 1) - 주황색(영어) 주황색) 및 검정색(영어) 검은색);
두 번째 권선 코일 2) - 갈색(영어) 갈색) 및 노란색(eng. 노란색);
빨간색(영어) 빨간색) 와이어 - 각 권선의 중간점에서 서로 연결된 단자(eng. 센터 탭).
권선 절반의 저항은 58Ω이며 모터 하우징에 표시되어 있습니다.
엔진 3
풍력발전기의 개량 버전에서는 스테퍼 모터를 사용했습니다. 로봇트론 SPA 42/100-558, 동독에서 생산되고 12V용으로 설계됨: 
풍력 터빈
풍력 발전기의 임펠러(터빈) 축 위치에는 수평 및 수직의 두 가지 가능한 옵션이 있습니다.
이점 수평의(가장 인기 많은) 위치바람의 방향에 위치한 축이 더 많습니다. 효율적인 사용풍력 에너지의 단점은 설계가 복잡하다는 것입니다.
나는 선택했다 수직 배열축 - VAWT (수직축 풍력 터빈), 이는 디자인을 크게 단순화하고 바람 방향 방향이 필요하지 않습니다. . 이 옵션은 지붕에 장착하는 데 더 적합하며 풍향이 빠르고 빈번하게 변경되는 조건에서 훨씬 더 효과적입니다.
나는 Savonius 풍력 터빈이라는 일종의 풍력 터빈을 사용했습니다. Savonius 풍력 터빈). 1922년에 발명됐다. 시구르드 요하네스 사보니우스) 핀란드에서. 
시구르드 요하네스 사보니우스
Savonius 풍력 터빈의 작동은 저항이 견인) 다가오는 공기 흐름 - 실린더 (블레이드)의 오목한 표면의 바람이 볼록한 것보다 큽니다.
승산 공기 역학적 항력 (영어 항력계수) $C_D$
2차원 몸체:
원통의 오목한 절반(1) - 2.30
실린더의 볼록한 절반(2) - 1.20
평평한 사각형 플레이트 - 1.17
3D 본체:
오목 중공 반구 (3) - 1.42
볼록 중공 반구(4) - 0.38
구체 - 0.5
표시된 값은 레이놀즈 수에 대해 제공됩니다. 레이놀즈 수) 범위는 $10^4 - 10^6$입니다. 레이놀즈 수는 매질에서 신체의 거동을 특성화합니다.
공기 흐름에 대한 신체 저항력 $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, 여기서 $\rho$는 공기 밀도, $v$는 공기 흐름 속도, $ S$는 몸체의 단면적이다.
이러한 풍력 터빈은 풍향에 관계없이 동일한 방향으로 회전합니다. 
컵형 풍속계에도 유사한 작동 원리가 사용됩니다. 컵 풍속계)- 풍속을 측정하는 장치: 
이러한 풍속계는 1846년 아일랜드 천문학자 존 토마스 롬니 로빈슨(John Thomas Romney Robinson)에 의해 발명되었습니다. 존 토머스 롬니 로빈슨):
로빈슨은 4컵 풍속계의 컵이 풍속의 1/3로 움직인다고 믿었습니다. 실제로 이 값의 범위는 2에서 3보다 약간 높습니다.
현재 캐나다 기상학자 존 패터슨(John Patterson)이 개발한 3컵 풍속계가 풍속을 측정하는 데 사용됩니다. 존 패터슨) 1926년: 
수직 마이크로터빈이 있는 브러시형 DC 모터를 기반으로 한 발전기는 다음에서 판매됩니다. 이베이약 5달러: 
이러한 터빈에는 임펠러 직경이 100mm, 블레이드 높이가 60mm, 코드 길이가 30mm, 세그먼트 높이가 11mm인 두 개의 수직 축을 따라 배열된 4개의 블레이드가 포함되어 있습니다. 임펠러는 표시가 있는 정류자 DC 마이크로모터의 샤프트에 장착됩니다. JQ24-125H670. 이러한 모터의 정격 공급 전압은 3 ... 12V입니다.
이러한 발전기에서 생성된 에너지는 "백색" LED를 켜기에 충분합니다.
Savonius 풍력 터빈 회전 속도 풍속을 초과할 수 없음 , 하지만 동시에 이 디자인의 특징은 높은 토크 (영어) 토크).
풍력 터빈의 효율은 풍력 발전기에서 생성된 전력과 터빈을 통해 부는 바람에 포함된 전력을 비교하여 평가할 수 있습니다.
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, 여기서 $\rho$는 공기 밀도(해수면에서 약 1.225kg/m 3)이고, $S$는 의 스윕 면적입니다. 터빈(eng. 스윕된 영역), $v$ - 풍속.
나의 풍력 터빈
옵션 1
처음에 제 발전기 임펠러는 원통 부분(절반) 형태로 4개의 블레이드를 사용했습니다. 플라스틱 파이프:
세그먼트 크기 -
세그먼트 길이 - 14cm;
세그먼트 높이 - 2cm;
세그먼트 코드 길이 - 4cm;
조립된 구조물을 상당히 높은(6m 70cm) 목재 마스트에 설치하고 셀프 태핑 나사로 금속 프레임에 부착했습니다. 
옵션 2
발전기의 단점은 상당히 고속블레이드를 회전시키는 데 필요한 바람. 표면적을 늘리기 위해 잘라낸 칼날을 사용했습니다. 플라스틱 병
:
세그먼트 크기 -
세그먼트 길이 - 18cm;
세그먼트 높이 - 5cm;
세그먼트 코드 길이 - 7cm;
세그먼트의 시작 부분에서 회전축 중심까지의 거리는 3cm입니다.
옵션 3
문제는 블레이드 홀더의 강도로 밝혀졌습니다. 처음에는 소련의 천공 알루미늄 스트립을 사용했습니다. 어린이 건설 세트두께 1mm. 며칠 간의 작업 끝에 강한 돌풍으로 인해 칸막이(1)가 파손되었습니다. 이 실패 후에 저는 호일 PCB(2)에서 1.8mm 두께의 블레이드 홀더를 절단하기로 결정했습니다. 
플레이트에 수직인 PCB의 굽힘 강도는 204MPa이며 알루미늄의 굽힘 강도인 275MPa와 비슷합니다. 그러나 알루미늄의 탄성 계수 $E$(70,000MPa)는 PCB(10,000MPa)의 탄성 계수보다 훨씬 큽니다. 텍솔라이트는 알루미늄보다 훨씬 더 탄력적입니다. 제 생각에는 텍스타일 홀더의 더 두꺼운 두께를 고려하면 풍력 발전기 블레이드를 고정하는 데 훨씬 더 큰 신뢰성을 제공할 것입니다.
풍력 발전기는 마스트에 장착됩니다. 
새 버전의 풍력 발전기를 시험 가동한 결과, 강한 돌풍 속에서도 신뢰성이 입증되었습니다.
Savonius 터빈의 단점은 낮은 효율성
- 풍력 에너지의 약 15%만이 샤프트 회전 에너지로 변환됩니다(이는 풍력 에너지로 달성할 수 있는 것보다 훨씬 적습니다). 풍력 터빈 다리아(영어) 다리우스 풍력 터빈)), 리프팅 힘을 사용하여(eng. 승강기). 이 유형의 풍력 터빈은 프랑스 항공기 설계자 Georges Darrieux가 발명했습니다. (조르주 장 마리 다리우스) - 1931년 미국 특허 번호 1,835,018 .
조르주 다리외
Daria 터빈의 단점은 자체 시동이 매우 열악하다는 것입니다(바람으로부터 토크를 생성하려면 터빈이 이미 회전하고 있어야 합니다).
스테퍼 모터에서 생성된 전기를 변환
스테퍼 모터 리드를 쇼트키 다이오드로 만든 두 개의 브리지 정류기에 연결하여 다이오드 전체의 전압 강하를 줄일 수 있습니다.
널리 사용되는 쇼트키 다이오드를 사용할 수 있습니다. 1N5817최대 역전압 20V, 1N5819- 40V 및 최대 직접 평균 정류 전류 1A. 출력 전압을 높이기 위해 정류기의 출력을 직렬로 연결했습니다.
두 개의 중간점 정류기를 사용할 수도 있습니다. 이러한 정류기에는 다이오드 수가 절반으로 필요하지만 동시에 출력 전압은 절반으로 줄어듭니다.
그런 다음 용량 성 필터 (25V에서 1000μF 커패시터)를 사용하여 리플 전압을 평활화합니다. 생성 전압 증가로부터 보호하기 위해 25V 제너 다이오드가 커패시터와 병렬로 연결됩니다. 
내 풍력 발전기 다이어그램
내 풍력 발전기의 전자 장치
풍력 발전기 응용
풍력 발전기에 의해 생성된 전압은 풍속의 크기와 불변성에 따라 달라집니다.
바람이 얇은 나뭇가지를 흔들면 전압은 2~3V에 도달합니다.
바람이 나무의 두꺼운 가지를 흔들면 전압은 4 ... 5V에 도달합니다 (강한 돌풍 - 최대 7V).
Joule Thief에 연결 중
풍력발전기 콘덴서에서 평활화된 전압은 다음과 같은 저전압에 공급될 수 있습니다. DC-DC변환기 
저항값 아르 자형(트랜지스터 유형에 따라) 실험적으로 선택됩니다. 4.7kOhm 가변 저항을 사용하고 점차적으로 저항을 줄여 변환기의 안정적인 작동을 달성하는 것이 좋습니다.
게르마늄을 기반으로 이런 변환기를 조립했습니다 pnp-트랜지스터 GT308V( 버몬트) 및 펄스 변압기 MIT-4V (코일 L1- 결론 2-3, L2- 결론 5-6): 
이온니스터(슈퍼캐패시터)의 충전
Ionistor(슈퍼커패시터, 영어) 슈퍼커패시터)는 커패시터와 화학적 전류 소스의 하이브리드입니다.
이오니스터 - 비극성단, 단자 중 하나에 제조업체에서 충전한 후 잔류 전압의 극성을 나타내는 "화살표"가 표시될 수 있습니다.
초기 연구에서는 이온니스터를 사용했습니다. 5.5V 전압에 대해 0.22F 용량(직경 11.5mm, 높이 3.5mm):
다이오드를 통해 출력에 연결했습니다. 게르마늄 다이오드 D310을 통해.
제한하려면 최대 전압이온니스터를 충전하려면 제너 다이오드나 LED 체인을 사용할 수 있습니다. 저는 LED 체인을 사용합니다. 둘빨간색 LED: 
LED 제한을 통해 이미 충전된 이오니스터의 방전을 방지합니다. HL1그리고 HL2다른 다이오드를 추가했습니다. VD2.
계속됩니다
이 자료에서는 오래된 컴퓨터 CD/DVD 드라이브에서 간단한 생성기를 얻는 방법을 살펴볼 것이므로 확실히 이 자료가 마음에 드실 것입니다.
우선, 작성자의 동영상을 숙지하시기 바랍니다.
우리에게 필요한 것이 무엇인지 살펴보겠습니다:
- 오래된 CD/DVD 드라이브;
- 와이어 절단기;
- 납땜 인두;
- 플라스틱 케이스
- 전선;
- 육각형;
- 세탁기.
저자에 따르면 수제 발전기, 디스크 트레이를 확장하는 기어를 구동하는 모터에 대한 기어비의 비율이 상당히 크기 때문에 아이디어는 매우 효과적입니다. 따라서 동일한 기어의 낮은 회전수에서는 전기 모터에서 좋은 회전수를 얻고 발전기를 얻을 수 있습니다. 검토가 끝나면 우리 계획이 성공할지 여부를 알 수 있지만 이제 작업을 시작하겠습니다.
먼저 모터가 장착된 보드의 납땜을 풀어야 합니다.
다음으로 모터와 필요한 기어를 고정하는 플라스틱 드라이브 하우징 부분을 잘라냅니다. 나중에 이 기어에서 핸들을 파생시켜 회전시켜 전기를 생성할 것입니다.
첫 번째 와이어를 가져와 모터 접점 중 하나에 납땜합니다.
두 번째 와이어를 두 번째 접점에 납땜합니다.
발전기를 테스트하기 위해 아이디어 작성자는 플라스틱 케이스에 설치된 UBS 입력을 사용합니다. 따라서 그는 글루건을 사용하여 모터와 기어가 있는 드라이브 조각을 이 본체에 붙입니다.
손잡이를 만들려면 육각형과 와셔가 필요합니다. 이 부품들은 서로 부착되어야 합니다. 저자는 납땜을 통해 이를 수행합니다.
USB 커넥터의 핀에 전선을 납땜합니다.
플라스틱 케이스의 후반부에 기어 돌출용 구멍을 만들어야 합니다.
마지막으로 접착제로 붙인다 집에서 만든 펜기어 러그에. 발전기가 준비되었습니다.
몇 개의 결함이 있는 하드 드라이브와 물 펌프로 간단한 풍력 발전기를 만들 수 있습니다. 세탁기. 대체 에너지는 보이는 것보다 더 가까이 있으며, 이제 필요한 장치를 만들기에 충분한 쓰레기가 있습니다. 물론 이 디자인은 집 전체에 전기를 공급하지는 않지만 모든 종류의 USB 장치를 충전하는 데 매우 적합합니다.
필요할 것이다
- 자동펌프 세탁기. 맨 아래에 서서 드럼에서 하수구로 물을 펌핑하는 역할을합니다.
- 4개 하드 드라이브, 다른 제조업체에서 가능합니다.
- 기둥은 풍차를 높은 곳에 설치하기 위한 긴 파이프입니다.
- 볼트, 너트, 와셔.
- 전선.
워터 펌프에 대한 몇 마디
물 펌프는 전기를 생산하는 발전기로 사용됩니다. 영구자석이 있는 이동식 회전자와 U자형 자기 코어와 코일이 있는 이동식 고정자로 구성됩니다.
로터는 꺼내기가 매우 쉽습니다.
영구 자석을 사용하기 때문에 이러한 펌프는 최대 250V를 전달할 수 있는 발전기로 완벽하게 작동합니다. 물론 풍차는 그러한 속도를 생성하지 않으며 출력 전압은 몇 배 더 낮아집니다.
풍력발전기 제조
건설용 강철 모서리로 펌프를 고정하고 필요에 따라 구부리고 절단하기로 결정했습니다.
일종의 클램프로 밝혀졌습니다.
보다 안정적인 고정을 위해 펌프의 자기 회로에 구멍이 생겼습니다.
조립된 유닛입니다.
풍력 터빈 블레이드
우리는 블레이드를 만듭니다 PVC 파이프.
파이프를 세로로 세 개의 균등한 부분으로 자릅니다.
그런 다음 각 절반에서 자체 칼날을 잘라냅니다.
블레이드가 발전기에 부착되는 곳에 구멍을 만듭니다.
블레이드 부착
풍력 발전기 블레이드를 고정하기 위해 HDD의 디스크 2개가 사용되었습니다.
임펠러의 직경에 완벽하게 맞는 구멍입니다.
표시해 봅시다.
드릴하자.
디스크는 볼트, 와셔 및 너트를 사용하여 로터에 부착됩니다.
블레이드를 조이십시오.
스위블 유닛
풍차가 바람에 따라 다른 방향으로 회전하려면 턴테이블에 설치해야 하며, 그 역할은 엔진이 담당합니다. 하드 드라이브, 베어링이 아주 좋기 때문입니다.
앞으로는 발전기가 장착될 디스크가 그 위에 배치될 것입니다.
마운트용 구멍을 뚫고 불필요한 부분을 잘라냈습니다.
총회
턴테이블로 사용할 HDD 엔진에 모서리를 3곳에 부착합니다.
바람 자체가 팬을 향하도록 판지 또는 플라스틱으로 꼬리날을 잘라냅니다.
이제 모든 것을 조립해 보겠습니다.
우리는 기둥을 잡고 전원선을 고정합니다.
회전 장치를 가져 가십시오.
파이프에 삽입하고 너트를 조이고 분리합니다.
기본적으로 잘 버티고 있어요.
전기를 완전 무료로 얻는 방법이 있습니다. 귀하의 사이트에 풍력 발전기를 만들고 설치하는 것으로 충분합니다. 오늘날 이것은 전통적인 전기 공급원을 대체할 수는 없지만 가정에 자랑스러운 독립성을 몇 퍼센트 더해 줄 것입니다. 가장 중요한 것은 문자 그대로 모든 오래된 쓰레기와 쓰레기로부터 본격적인 발전기를 "만들" 수 있다는 것입니다.
우리는 필요할 것입니다
우선, 자동세탁기에서 펌프를 구해야 합니다. 드럼에서 하수구로 물을 펌핑하는 데 사용되며 맨 아래에 있습니다. 또한 결함이 있는 하드 드라이브 4개, 구조물을 설치하기 위한 긴 기둥, 수많은 볼트, 너트 및 와셔가 필요합니다. 마지막으로 전선이 필요합니다.
펌프란 무엇입니까?
펌프는 전기를 생산하는 동일한 발전기로 사용됩니다. 펌프는 영구 자석이 있는 이동식 회전자와 U자형 자기 코어가 있는 이동식 고정자, 그리고 이 구조에 부착된 코일로 구성됩니다. 로터는 쉽게 빼낼 수 있습니다. 언급된 영구 자석 덕분에 이러한 펌프는 최대 250V의 전압을 생성할 수 있는 우수한 발전기를 만듭니다.
발전기 제조공정
강철 모서리로 가장 쉽게 만들 수 있는 클램프를 사용하여 펌프를 고정하는 것이 가장 좋습니다. 그에 따라 다듬어야 할 수도 있습니다. 보다 안정적인 고정을 위해 펌프의 자기 코어에 추가 구멍을 안전하게 만들 수 있습니다. 이것이 기본적으로 이 단계에서 수행해야 할 전부입니다.
블레이드 제조 공정 및 고정
풍력 발전기용 블레이드는 PVC 파이프로 만들 수 있습니다. 이렇게하려면 세로로 3 등분으로 자릅니다. 그런 공백을 사용하여 더 "우아한" 요소를 만들 수 있습니다. 블레이드가 부착된 위치에는 후속 고정을 위해 적절한 구멍을 만드는 것을 잊지 마십시오. 또한 발전기를 안내할 유사한 재료로 테일 블레이드를 만드는 것이 필요합니다.
HDD의 두 디스크에 블레이드를 고정하겠습니다. 이 작업 단계의 전체적인 어려움은 디스크의 적절한 위치에 구멍을 뚫은 다음 준비된 볼트와 와셔를 사용하여 블레이드를 나사로 조이는 것입니다.
스위블 유닛
작지만 아주 중요한 세부 사항. 회전 각도를 만들려면 하드 드라이브의 모터를 사용할 수 있습니다. 베어링이 매우 좋기 때문에 이 요소작업에 완벽하게 대처할 것입니다. 생성기가 있는 디스크가 장착되는 요소는 바로 이 요소입니다.
총회
이제 남은 것은 수집뿐이다. 풍력 발전기, 와이어를 기둥에 부착하고 그 위에 회전 요소를 설치한 다음 "밀"을 들어 올려 놓습니다. 적당한 장소. 작업이 완료된 후 간단한 테스트를 진행하는 것이 좋습니다. 물론 풍력 발전기는 최대 250V를 제공하지 않지만 작업 결과는 여전히 즐거울 것입니다! 세부 프로세스어셈블리는 아래 비디오에서 볼 수 있습니다.
나는 더욱 흥미롭고 유용한 팁을 위한 여름 별장다음 시즌에는? 알아보고 가정에 도움이 되는 것으로 바꾸는 것은 어떨까요?
