最も単純な風力発電機回路

投稿では、バッテリーの充電や、必要な電気機器の操作に使用できる簡単な風力発電機回路を、昼夜を問わず無料で作成する方法について説明しています。

ソーラーパネルと風車

ソーラーパネルの電気の最大の欠点の1つは、日中のみ利用可能であり、空が晴れているときにのみ利用できることです。さらに、太陽光がピークに達するのは正午のみであり、一日中ではないため、その利用は非常に非効率的です。これとは対照的に、風力に依存する風力発電機は、風が一日中利用可能であり、季節の変化に依存します。

ただし、風力発電機は、標高の高い場所、海や川の岸の近くなど、特定の地域に設置または配置されている場合にのみ、最も効率的に機能する可能性があります。

自家製の風車発電機を最も効率的にするには、可能な限り最高の風速効率を得るために、家の屋上に設置する必要があります。

地上から100メートル以上の風速が最大で、一年中ノンストップで活動していると言われているので、標高が高いほど風の効率が良くなります。

風力発電機の設計

ここで紹介する簡単な風力発電機回路の概念は、家で小さなバッテリーを充電するための愛好家なら誰でも、完全に無料で、ごくわずかな労力で構築できます。

同じもののより大きなモデルは、小さな家に電力を供給するために使用される可能性があるより大きな電力出力を達成するために試すことができます。

動作原理

動作原理は、永久磁石タイプのモーターのスピンドルが風力発電の必要な利用のためにタービンまたはプロペラメカニズムと統合されている従来のモータージェネレーターの概念に基づいています。

上の図に見られるように、採用されたプロペラまたはタービン構造は異なって見えます。ここでは、ねじれた「S」字型のプロペラシステムが使用されており、従来の飛行機タイプのプロペラに比べて明確な利点があります。

この設計では、タービンの回転は風向に依存せず、風がどちらの側から流れていても、同じように効率的に応答します。これにより、システムは、従来の風車で通常使用されている複雑なラダーメカニズムを取り除くことができます。風の流れに合わせてプロペラの前部位置を自動調整し続けるため。

示されている概念では、タービンに接続されたモーターは、風がどちらの側または隅から現れても、最大効率で回転し続けます。これにより、風車は年間を通じて非常に効果的でアクティブになります。

電子電圧レギュレータの統合

タービンからのトルクに応じてモーターコイルが回転することによって生成される電気は、バッテリーの充電に使用することができ、またはユーザーの好みに応じて、LEDランプまたは任意の所望の電気負荷を駆動するために使用することができる。

ただし、風速は変動し、一定になることはないため、モーターの出力全体に何らかのスタビライザー回路を含めることが不可欠な場合があります。

バックブーストコンバーターの使用

接続された負荷の仕様に従って、ブーストまたはバックコンバータ回路を追加することで問題を解決できます。

ただし、モーター電圧の仕様が負荷よりもわずかに高く、十分な風がある場合は、関連するブースト回路を除外し、ブリッジ整流器の後で風車の出力を負荷に直接接続できます。

この図では、ブリッジ整流器ネットワークを介して風車の電気を整流した後、ブーストコンバーターが採用されていることがわかります。

次の画像は、関連する回路の詳細を説明しています。これらの回路もそれほど複雑ではなく、通常のコンポーネントのほとんどを使用して構築できます。

回路図のセットアップ

上の画像は、フィードバックエラーアンプレギュレータ段を備えた単純なブーストコンバータ回路を示しています。風車からの出力は、関連するブリッジ整流器ネットワークによって適切に整流され、IC555ベースのブースト整流回路に供給されます。

風車モーターの平均出力を約12Vとすると、ブースト回路はこの電圧を最大60V +にブーストすることが期待できますが、回路のT2ステージは、この電圧を指定された安定した出力に制限するように設計されています。

T2のベースにあるツェナーダイオードがレギュレーションレベルを決定し、必要な負荷制限仕様に従って選択できます。

この図は、風力発電機から充電するために取り付けられているラップトップバッテリーを示しています。他のタイプのバッテリーも、T2ツェナーダイオードの値を調整するだけで、同じ回路を使用して充電できます。

あるいは、個々のアプリケーションの仕様に応じて、ブーストインダクタの巻数を変更して微調整して、他の電圧範囲を取得することもできます。

ビデオ：

次のビデオは、ブーストコンバーターがモーターに取り付けられており、モーターからの低電力出力を1ワットのLEDを点灯するように変換している小さな風車のセットアップを示しています。

ここでは、モーターを指で手動で回転させているため、結果はあまり良くありません。セットアップにタービンが取り付けられている場合、結果ははるかに向上する可能性があります。

1ワットのLEDを明るく照らすのに十分なエネルギーを生成するギアボックスが取り付けられた小さなモーターを示す別のビデオクリップ。このモーターは、プロペラで構成し、強風状態でリチウムイオンバッテリーまたは任意の優先バッテリーを充電するために使用できます。