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小型風力発電機1

今回、扱うことになったSouthwest Windpower社製の小型風力発電機の詳細内容を勉強をかねて復習をしたいと思う。
発電機はもちろんオルタネータ。厳密にはAC交流発電機で整流してDC直流にしてるタイプ。車の発電機と同じで、ダイナモと違ってブラシがないので、保守がほとんどいらない。(今どきダイナモは無いか。)ただ、オルタネータはコイルに電圧をかけないと発電しないので、バッテリーは最低10V(12V使用の場合)の電圧が必要。10V以下で完全に電圧が落ちてしまったバッテリでは発電しないということ。

発電を制御するための電圧レギュレータが内臓で、車の場合は回った状態でローターコイルへの電気のオン/オフで発電をコントロールするが、タービンの場合は電圧が上がると減速・停止させ発電を抑え、機械的な磨耗も抑える方法を取っている。簡単に云うと電圧が上がると電磁ブレーキが働き、停止状態にしている。(風が強いとゆっくりと回転してしまうが。)
タービンは延々と稼動し続ける訳だから、必要ないときは回転を抑えて、ベアリングなどの駆動部品の消耗を抑えるシーケンスには納得。
強風の安全対策としても、同様なシーケンスが取られている。こちらは発電中に強風になった場合、減速・停止して30秒待って再起動。再起動後、風が収まっていなければ再び減速停止30秒間。 風が収まるまでこのシーケンスを繰り返す。

さて、ここでもう一つの状況を考える必要がある。タービンからバッテリーへの線を遮断したり、切り離したとき、風が吹けばタービンが空回りしてしまい、強風のときはガンガン回り、先の説明通り部品の磨耗を加速してしまう。
その対策として、外部にスイッチを付けてタービンのプラス側とマイナス側をショートすることで手動でブレーキのかかった状態にすることが出来る。もちろん、バッテリープラス側の線は遮断しておかないとショートしてしまうけれどね。

配線例はここで>

タービンには電圧レギュレータが内臓していて、工場出荷時にベストな電圧に設定されているが、必要に応じてボリュームで電圧を調整することも可能。設定電圧を上げることが発電量を増やすことではないので、過充電やバッテリーへのダメージを考える必要がる。 ただ、外部のレギュレータでタービンを制御したい場合、タービン本体のレギュレータは遮断できないので、設定電圧を最大にして模擬的にレギュレータなしとして使用する方法もある。

しかし、外部でタービンをコントロールする場合、バッテリーへの線を入/切する方法は 先に書いたように線が繋がっていないとき、タービンが風で空回りして部品が消耗するので、ダメである。

Air00_1.jpg


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小型風力発電機1

昨年来、家のインスペクターの資格を取ったり、商社としての仕事が忙しかったりして技術者としての仕事から離れていた。唯一 家のDVDレコーダのHDDが壊れて大切な動画が見られなくなったので、HDD基盤をebayで見つけて修理したぐらいだ。
そんな中、縁があってアメリカ製の小型風力発電機のディーラーとなった。ヨット用ではトップメーカーなので悪天候などの耐久性を考えると安心だ。出来るかぎり価格を抑えてお客に提供できるようにするには、直接通販で販売する方法を取る必要があり、そのためには、技術的バックグランドと判りやすい資料を作らなければユーザーに満足してもらえない。実際の製品と取説を検証し、疑問点をメーカーにぶっつけながら、勉強している近頃。

WindAir


最初に考えなければならないのが、ユーザーのアプリケーションを考える。

電力量のKWHと風速を見ただけでは、まったく話にならない。強い風速で高回転すれば、ワット数を大きくなるのはあたりまえ。風速10Mという台風並みの風速を表記しいてるメーカーもあるが、実用的ではない。
設置場所の平均的な風速を知り、その風速どの程度のワットを出せるか調べる必要があり。設置する高さと周辺の樹木や建物の影響で風量に違いが出て、小さな風量の変化でも発電量に大きく影響するということ。高い場所に設置すれば、それだけ風量は上がるが、その分 電線が長くなるので電圧が下がり損失が大きくなる。電線のコストもあがるということ。風力発電機が遠い場合、バッテリーの電圧が高い方が有利といえる。電線も細く出来る。

風量

ブレードが回転するので安全性についても十分に考慮する必要があり、簡単に手が届く場所に設置は出来ない。
製品の信頼性も重要となる。市場に中国製の類似品が出回っているようだが、信頼性という面ではどうだろうか?
同じ生産機械、材料、デザインが仮に同じであってもQC(品質管理)のレベルが高くなけらばよい製品は生まれないはず。
それから、設置予定場所の市町村や地方自治体の規則や規制がないか、事前にユーザーに確認してもらう必要もありそうだ。

今回、扱うことになった製品は、鉛製の部品を使用しないRoHSという規格を通っているので、その面では安心だ。
つづく。。。

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