• 締切済み
  • すぐに回答を!

発電機のW(ワット)を大きくするには?

 今、物理の卒業研究(高3)で、発電機を使って、パンを焼こうっていうプロジェクトを進めているのですが、自転車の発電機を使って電圧(V)を測定した所、たったの15Vから20Vしかなかったです。  そもそも、トースターで、パンを焼くのには、一枚どれくらいの電力が必要なのですか?あと、パンを焼けるようにするためにWの量を多くしろと勧められたのですが、それにはどうすればよいのですか?ただ、発電機の個数を増やして、直列につなげばよいのでしょうか?でも、それで果たして、パンを焼けるほどの電力が得られるのでしょうか?  行き詰まっているので、どんな情報でもよいので教えてください。

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数5
  • 閲覧数322
  • ありがとう数8

みんなの回答

  • 回答No.5

ワットは仕事率の単位で,単位時間あたりのエネルギーですから ワット数を大きくするにはもとのエネルギーを大きくするより 方法がありません. ここらあたりは,sailor さんが書いておられるとおりです. 前に「人間の発電量」 http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=41661 という質問がありまして,私(siegmund)と stomachman さんが人間の発電量の 見積もりをやっています. そこでの私の見積もりでは,「人間は0.3馬力くらい」と書いていますが, あれはある程度鍛えた人間の短時間パワーです. たとえば,人力飛行機などのときの評価です. パンを焼くとなると,ある程度時間がかかりますからそんなにパワーは 出せそうもありませんね. 0.2 馬力としますと,1馬力は約0.74kWですから, 人間の仕事率は 150W 位ですか. おおざっぱなところでは,私と stomachman さんの見積もりはコンシステントです. あと,発電効率がかかりますね. 自転車のタイヤに押しつけるタイプの発電機はどうも効率がかなり悪そうです. 6W 程度の自転車のランプをつけるだけでずいぶんペダルが重くなりますからね. ハブに組み込んだタイプはもっと効率がいいらしいですね. 総合して,人間一人では 100W は多分行かないんではないかとおもいます. 50W とかそんなものかな~? でも 50W だと,タイヤ押しつけ型発電機を8個つけるということか. ペダル重そう,大丈夫かな? まあ,これは kaering さんが,電圧だけでなくて電流も測って見れば すぐわかることです. 具体的方法は sailor さんの方式が簡潔でいいように思います.

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.4
noname#2748
noname#2748

momasさんからご指摘がありましたが、実は私も自動車用発電機とインバーターという構図をまず思いついたのですが、人力でという事のようなのであえて投稿を控えさせていただきました。確かに自動車用発電機であればトースターの1台くらい十分に使用できる電力を起こせますが、駆動装置(たぶん自転車等を改造して使用すると思いますが)の効率やオルタネーターの効率を考えると、2馬力から3馬力程度必要になり人力での駆動は少々無理があるのではと思ったのです。またオルタネーターでは最初に発電を開始するまでは外部の電力によって励磁してやる必要もある事などを考え、回路の複雑さや発電原理も高校生の物理で習得する範囲を超えてしまうような気がしました。 ここで、keronyanさんの提案をみて考えたのですが、高校の物理の実験であれば、実験用のニクロム線を利用して発電機1つで赤熱させられる長さにニクロム線を調整し、それを複数本並べてパンの面積を覆うようにして、ニクロム線の数だけ自転車と発電機を用意し、大勢でいっせいに発電する方法がもっとも現実的な気がします。それぞれのニクロム線の電圧と電流を計測し、合計して電力を割り出し、焼けるまでの時間も計測しWhの換算するなど、この方が高校生の物理の実験としては適当かと思います。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

面白い、というか一番出来そうな方法ですね。このプロジェクトの趣旨はクラスの方々にパンを一枚焼くのがいかに大変か、ということを示すものなので、このやり方なら、一番よく示せると思います。どうもありがとうございました。

  • 回答No.3

別の観点から 製品としてのトースターを使おうとすると大変そうなので、 電器の知識があれば、分解して発熱体(たとえばニクロム線なんか使っている物、セラミック発熱体は難しいかな?) だけ出して、短くすれば小さなワットでも充分な発熱量が得られると思います。 ただ、長さなどを気を付けないと、短すぎて発熱体が溶けてしまう可能性もあります。 トースターを拾ってきて色々な長さで試してみては。 目的はパンが焼ければ良いんですよね。ならば、200℃程度の温度が得られればいいと思います。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

トースターのほうを改造するなんて、ぜんぜん思いつきもしませんでした。ずっと、発電のほうに力をいれていたので。そんな方法もあるんですね。どうもありがとうございました。試してみたいと思います。

  • 回答No.2
  • momas
  • ベストアンサー率41% (133/319)

自動車用のオルタネータを自転車で回すってのはどうでしょうか? これならsailorさんの専門ではないかと・・失礼。 (補足などいただければと思いまして・・・。) たしか冷間時2000回転で60A程度はとりだせたのではなかったかと・・・ 60A取り出したときの動力的な抵抗が不明なので自転車では回せないくらい重くなれば無理ですが でも、600W必要なら10台並べて120V取り出したときに1台あたり6Aあればよいことになりますので。 トースターも温度制御が電子式でなく、単純なバイメタル式であれば直流でも関係なく動作すると思います。 う~んなんだかできそうな気がしてきました。 kaeringさん、ぜひ結果をおしらせください 無責任にわくわくしているmomasでした。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

自動車用のオルタネータっていうのはいくらぐらいかかるのでしょうか?1台当たり、6Aっていうのは、確かに簡単そうですね。この実験が終わるまで、まだまだ時間がかかると思いますが、結果はそれからでよろしいでしょうか?どうもありがとうございました。

  • 回答No.1
noname#2748
noname#2748

一般的なトースターの消費電力は400W~800W程度でしょうから、それに見合う電力の供給が必要です。また、トースターが正しく動作する条件としてAC50Hzまたは60Hzの正弦波で実効値が100Vであるというのが前提です。ただ、自転車の発電機ではこの条件をクリアするのはまず不可能だと思われますので、別の方法をとりましょう。まず、電圧の件ですが自転車の発電機は交流出力のため、ただ直列に接続しても位相が揃えられないので2台で2倍とは行きません。そこで複数の発電機の出力をダイオードで整流し直流電圧を得てそれを直列接続して電圧を上げる方法が手っ取り早いでしょう。ただしそれにしても、自転車の発電機の定格出力って6V・6W程度ですから、15~16台程度直列にする必要があり、パンが焼けるまで全力でこぎつづける必要がありますし、直流100Vの電圧は感電の危険性が大きくあまりお勧めできません。 もうひとつの方法として、トランスを使う方法があります。100V対6Vのトランスを発電機の数だけ用意することになりますが、感電の危険性はかなり減るでしょう。それぞれの発電機の出力をそれぞれのトランスの6V側のタップにつなぎ、どれぞれのトランスの100V側の片方を一つにまとめ、残りの片方からダイオード(すべてのダイオードの向きを揃えること)を経由して一つにまとめます。これで理屈の上では直流100Vが得られます。この場合でもやはり発電機は15台以上は必要でしょう。また、トランスを使用する場合むやみに速くこぐより、能率の良い回転数を見つける必要があります。これは、トランスが50Hz~60Hzでもっとも効率よく働くように設計されているためです。具体的にいうと発電機の軸の回転数が毎分1500~1800回転になるようにこぐことが必要になります。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

意外に難しいですね。このプロジェクトは、僕のほかに三人で勧めているんですが、なかなか上手い方法が見つかってない所でした。どうもありがとうございました。でも、トランスや自転車のダイナモを何個も買ってると費用がばかでかくなりませんか?高校生の僕らのおこずかいでたりるものなのでしょうか?あまりお金をかけずに、って言うのは無理なんでしょうか?

関連するQ&A

  • 発電機を2台直列に繋ぐとどうなるの ?

    発電機でも発電所でもいいですが、2台(2箇所の)直列に繋ぐと、乾電池を直列に繋いだように電圧は倍になりますか ? 東北電力に東京電力が電力を譲っているようですが、あれは並列に繋いでいるから電圧は変わらないと思います。 では、直列に繋げば倍になるなら、電圧が高い方が遠くまで供給でき有利です。 もし、倍にならないとすれば、交流と直流の違いですか ? では、直流発電機を2台直列に繋ぐと倍になりますか ? 教えて下さい。

  • 発電機が生み出すもの

    理系ですが電気が苦手な大学生です。 発電所の発電機ですが、生み出しているのは何なんでしょうか。 電流(A)、電圧(V)、電力(kW)・・・。 よく発電機はダムにたとえられますが、大きい発電機のほうがいっぱい発電できるはずなので、電流過電圧を生み出しているのでしょうか? 平易な理解の仕方を尾根がします。

  • 電力用発電機について

    電力需要の変動によって、系統電圧、周波数が変動するメカニズムについて調べているのですがわかりません。 電力の一番上流の発電機について質問です。 私の聞いたことがある発電機は、同期発電機と誘導発電機ですが、 どの方式が採用されているのでしょうか? また、需要変動により電圧、周波数が変動するメカニズムはどうなっているのでしょうか? 以上、よろしくお願いします。

  • 原子力発電の発電機出力電圧は何ボルトですか?

    原子力発電所で発生される電圧は何ボルトで発電しているのでしょうか それを昇圧して154kVから500kVにしているのでしょうが、実際の発電機からは何ボルトなのか教えて欲しいのです というのは、低い電圧で100万kWもの電力を供給するにはとても太い線がいるのではないかと考えるからです また、高い電圧なら絶縁が難しいだろうなと思いますが ほんとのところ教えて欲しいです もし、発電機のコイルの太さなどもご存知ならそれもお願いします

  • 二台のディーゼル発電機が二台とも、、、

    ディーゼル発電機と言う古典的な技術で成立する汎用機器が二機設置してあって、二機とも同時に使用不能になる確率というのはどの程度低いでしょうか? 仮に一基のディーゼル発電機のMTBFが10万時間とすれば、二基のディーゼル発電機が並列に設置されている系としてのMTBFはどのくらいになるのでしょうか? 今回の東京電力福島第一原子力発電所の一号機における自家発電装置の機能不全事故は通常の平均故障間隔の議論とは別の議論なのでしょうか? まさか、二基の非常用発電機を直列にしたりしないですよね?

  • 発電機の電圧と無効電力の関係

    1台の自家用発電機で負荷へ供給している場合、負荷が変化すると電圧も上下変化しますが、これは負荷の無効電力が変化した割合分、比例関係で電圧が動くと思っていいですか? その場合、極論ケースで定格分の無効電力が増変化すれば発電機の電圧はゼロになるのでしょうか?調定率が関係するよ、と聞いたことがありますが関係性がよくわかりません。

  • 発電機容量[kV・A]の表示の意味

    ある電気の教科書を見ていたら、 指定されたエネルギー量で発電するのに、いくつの発電機容量[kV・A]の発電機を用意したらいいか? という問題があり、やってみると間違ってました。 どこが間違っていたかというと、解答では、エネルギー量を発電機力率で除していました。 これは 発電機容量[kV・A] という表現をした場合、 電流も電圧も、実効値をそのまま掛け合わせたもの、つまり皮相電力を表している、 と考えるとつじつまが合うのですが、それでいいのでしょうか? また実際商用利用されている発電機もこのような基準で表示されるのが普通なのでしょうか?

  • 発電機が発電しない!

    高校の物理の課題実験で、ウィムスハースト静電発電機を製作し、発電しようとしているのですが、どうやっても発電しません。 本来1~3万ボルトは発電するはずらしいのですが、全く発電しません。 テスターを使って測定しているのですが、0.3ミリボルトほどしか発電していませんでした。 http://www7b.biglobe.ne.jp/~macmade/structure/structure.html 上のサイトを参考に製作しているのですが、全く発電しません。 材質も上記のサイトに載っているものと同じものを使用しています。 (円盤はCDを利用しています。接着剤はエポキシとアロンアルファを使用) 発電できない原因を考えては直しているのですが、直しても全く結果は変わりませんでした。 アナログの電圧計や検流計をつないでも針は微動だにしませんでした(泣) 発電しない原因すらわからない状態です。 「ここが悪いのでは?」「こうしてみたら?」 などの意見お待ちしております。

  • 手回し発電、直列と並列

    手回し発電。 豆電球をつけるために 手回し発電機を使って発電したいのですが 豆電球が一個の場合より 二個並列で豆電球を置くと発電機が重くなること を学んだのですが それは何でですか。 発電機って電力を作るのですよね。 豆電球一個の場合と一個当たりの抵抗の大きさが 変わらなくて電流が変わらなくて電圧が大きくなる場合納得できるのですが、電流を一定に考えていいのでしょうか。 またその考えだと直列の場合、全体の抵抗が 半分になるため、電流が同じだと電圧が小さくなって 小さな電力になるので軽くなるのかなと思ったのですが どうでしょうか。

  • 発電機の選択方法について

    電動機器を発電機で使用したいとき、どの様にして発電機を選定したら良いでしょうか? 私の少ない知識では、水中ポンプなら約3倍の容量を確保するという事。2.2kwなら3倍で6.6kwだから10KVA(正味8kw)で良いと思います。 質問(1)でも3.7kw(3倍すると11.1kw)のポンプでも10KVAだとオーバーするのに実際、ちゃんと回ってしまうのは何故? 質問(2)発電機選定のとき、電力kwを心配するべきか、電流Aを心配するべきかも良く分かりません。100V機器で1500Wなら電流=電力÷電圧で15Aだと思います。200V機器で2.2KWなら2200÷200で11Aでしょうか? 質問(3)機器にも三相200V(水中ポンプなど)、単相200V(溶接機など)、100V電動工具など色々なものがありますが、それぞれ使用するにあたって、どんな計算をして発電機を選択すれば良いでしょうか?計算式などご存知でしたら教えてください。宜しくお願いします。