中学生に環境の学習で「発電に必要なエネルギー」について学習させようとしています。そのために自転車と車のオルタネータを使って発電機を作っています。
 完成後は、人力で発電した電力を使ってテレビを見ようと考えています。(中学生に発電に必要なエネルギーについて考えさせるとともに節電の大切さを知ってもらうため。)
 ところが、発電機を動作させることができなくて困っています。

 ここからが質問の本題です。
自転車とオルタネータで作る人力発電機の現在の状態。
 1 自転車を台の上に後輪を浮かせた状態で固定する。
 2 車のオルタネータをスタンドと同じ台に固定する。
 3 自転車の後輪とオルタネータにVベルトをかける。
 4 自転車のペダルを踏むとオルタネータは勢いよく回転する。
 5 いくら自転車のペダルを踏んでも発電することができない。

オルタネータの配線方法が悪いらしいことは分かっているのですが、どうすればよいか分かりません。よろしくお願いします。(配線や電子部品については全然分かっていません。)

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A 回答 (6件)

オルタネーターのタイプが不明ですのでなんともいえませんが、現在主流になっているタイプではボルテージレギュレーターが内臓されているタイプのものがほとんどです。

このタイプではB端子をバッテリーの(+)端子にオルタネーターのケースをバッテリーの(-)端子に接続します。またL端子はチャージランプ端子ですので、100Ω程度の抵抗と3W程度の電球を並列に接続したものを介してバッテリーの(+)端子に接続します。その他にS又はR又はIG端子がある場合はバッテリーの(+)端子に接続します。また、機種によってはFRやCなどの端子がある場合もありますが、これらは接続しません。

簡単に動作を説明しますと、まず、バッテリーの(+)端子から電球及び抵抗を通してL端子に電流が流れ、その電流はブラシを通りオルタネーターのローターコイルに流れレギュレーターを通してバッテリー(-)にもどります。この電流を初期励磁電流と呼びます。この状態でオルタネーターが回転しだすと、ローターに流れた電流でローターが磁化されているため、ステーターコイルに電流が励起されます。ステーターコイルに励起された電流は整流用のダイオードを通りB端子から出力されます。整流用ダイオードには出力を取り出すための物とは別に、もう一組L端子に接続されているものがあり、いったん発電を開始してしまえば、ローターコイルに流す電流はこちらから供給されます。また、このときL端子電圧がバッテリー電圧と同等になるため、チャージランプや抵抗には電流が流れなくなりチャージランプが消灯します。他のSやR端子はオルタネーターの発生電圧をコントロールするために発生電圧をフィードバックするための端子です。IG端子はレギュレーターの動作を開始させるための電源で、機種によってはローターの励磁電流をこの端子から供給しているものもあります。

いずれにせよ、自動車用のオルタネーターを使用するには最初に外部から電源をもらいローターコイルに励磁電流を流してやる必要があります。励磁ができる程度で良いのでごく小型のもので良いのですが、発電を開始させるには不可欠です。

使用されているオルタネーターのタイプがわかればより的確に接続方法を表記できるかと思います。

この回答への補足

ありがとうございました。
ついに完成しました。発電に要するパワーってすごいんですね。

補足日時:2002/01/14 18:55
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この回答へのお礼

ありがとうございました。ついに完成しました。
発電に要するパワーにびっくりしました。
(すみません。書き間違えて補足の欄にお礼を書いてしまいました。)

お礼日時:2002/01/14 20:35

 


  kaoru_jinさん、こんばんは。

  私も以前、実は同じ事を考えて実行した事がありました。もう十数年も前に試行錯誤して習得した知識ですが、ココのスペースに分かりやすく記す事は不可能ですので、解り易い参考URLをご紹介します。(注:参考URLは、私とは関係ありません。)

  生徒さんに感動を与えられる事をお祈りしています。

 

参考URL:http://www.mz.reitaku-u.ac.jp/~eshimada/kaze/
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この回答へのお礼

 ありがとうございました。大変参考になりました。
 自分の用意したオルタネータと端子の名前が少し違うみたいなので、今度分解してから確認し、実践してみようと思います。(今度の日曜日)
 今まで不安に思いながら試行錯誤していたのが、嘘みたいで、自信を持って実践をできるようになりました。

お礼日時:2002/01/09 19:16

お答えは出揃っているようなので補足です。


(1)自動車用のオルタネータはエンジン回転数の大幅な変化に対応するためレギュレータ(電圧調整器)が付加されています。一定以上の回転数(電圧)でないとバッテリーを充電しません。
(2)発電のためにバッテリーをつなぎますから、オルタネータを回さなくてもテレビ(?)に電気が供給されてしまいます。発電のデモとしての迫力に欠けるかも知れません。(蛇足です)
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この回答へのお礼

ありがとうございます。(2)のほうですが、自転車の発電機から例示電流を供給してみようと思います。
 蛇足も作製していく(計画の)上では、役立ちました。
今度の休みの日にやってみようと思います。

お礼日時:2002/01/09 20:18

1の人もいっているように、起動時には電力が必要です。


バッテリーをつけてください。
それと、TVへの電力供給は保護回路とかきちんと
ついていますか、ずさんな回路だと火災がおきると
思いますが。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
発電ができるようになったら、がんばって考えてみます。
(また質問させていただくかも・・・)

お礼日時:2002/01/09 20:19

i-haradaです。



現在の車の発電機は小さな電気を使用して電磁石を作り、それを回転させることによって大きな電力を得る仕組みと思います。
ただし、一昔じゃなくて、ずっと昔は、永久磁石を回転させて電力を得ていました。これは、現在の、自転車の発電機と同じ仕組みです。

オルタネータは整流器が入っているため通常は直流しか出ませんから、カーテレビなどを接続しないと、家庭のテレビでは動作しないと思います。

車のオルタネータを利用されるなら、オルタネータにまとまって3本の線が差込む端子(カプラ)があると思いますが(随分前の記憶なので・・・)ちょっと不安ですけど、カタカナの「コ」の字になっている向かい合う2極に電流を流して回転させれば、オルタネータのボディーアースと、B端子に電圧が発生すると思います。
言葉に間違いがあるかもしれませんが、大体こんな具合です。
後は、現役の方にお任せします。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
最初は、100Vを考えていましたが、カー用品で考えた方が手軽でよいかもしれないことに気がつきました。

お礼日時:2002/01/09 20:22

オルタネーターは


通常のモータとちがって電磁石を使っていますので
電圧をかけないと発電しないと聞いたことがあります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
たくさんの方からの親切丁寧な回答によって、作製するための意欲が2倍3倍になりました。

お礼日時:2002/01/09 20:27

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Aベストアンサー

1.余分な電気の行方
電力系統では発生する電力と消費する電力はつり合っています。つまり
(発生する電力)=(消費する電力)+(送電・配電途中の損失)
です。
しかし時々刻々完全に釣り合っているわけではありません。ミクロで見ると、余分に発電している時と、不足して発電している時があります。余分に発電したエネルギーは運動のエネルギーとして発電機の回転数を高めます。発電の方が需要より少ないと発電機の回転数が下がり、周波数も下がります。
周波数が大きく変化するといろいろな不具合な問題が発生しますので、自働周波数制御装置によりタービンに送る水量や蒸気量を調整して、周波数を一定に保つようにしています。
このように瞬時瞬時には発電と消費のエネルギーはアンバランスがあり、結果として周波数は変動していますが、10分程度の時間を平均してみると周波数は一定に保たれています。つまりエネルギーはバランスしており、エネルギーが無駄に利用されている訳ではありません。

2.揚水発電
少し長い時間の電力のバランスをとるために、No4の回答者の言われるように揚水発電が利用されています。しかし揚水発電は近接したところに上池と下池の二つも大きな池が必要なことから適地が少なく、日本では揚水発電に適する地点はほとんど開発されており、今後の増加はあまり期待できません。

3蓄電池など
蓄電池は電気を貯蔵しておく便利な装置ですが、電力系統で利用するには大きな容量の電池が必要です。蓄電池は電力系統で使用されている機器に比較して設備費が高く、寿命が短いなどの問題があり、電力系統で使用するには経済的に成り立ちません。しかし最近の風力発電所では、安定的な発電を行うために蓄電池を利用するところも出てきました。
今、蓄電池は電気自動車に利用するために猛烈な勢いで研究されており、いずれ安く寿命の長い蓄電池が出来ると期待されています。そうなれば電力系統にも利用できるでしょう。
最近の電力エネルギー貯蔵の研究では、超伝導コイルによる電力の貯蔵や、安価で容量の大きいコンデンサー(電気をためることができるが、現在は容量が小さく高い)などが研究されています。

4.原子力の出力調整
原子力発電は出力調整が出来ないという人もいますが、そんなことはありません。日本では火力で出力調整を行っていますが、それは原子力の方が火力よりも発電原価が安いからです。原子力は発電能力一杯に発電し、火力の出力を絞って調整したほうが経済的に有利だからです。
現にフランスでは原子力発電で出力調整を行っていますが、特別な不具合は起きておりません。フランスでは原子力発電の比率が高く(日本の3倍くらい)、水力や火力で調整しきれないからです。

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しかし時々刻々完全に釣り合っているわけではありません。ミクロで見ると、余分に発電している時と、不足して発電している時があります。余分に発電したエネルギーは運動のエネルギーとして発電機の回転数を高めます。発電の方が需要より少ないと発電機の回転数が下がり、周波数も下がります。
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