Comment construire une éolienne

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Dans cet article:

Planifier l’éolienne

Assembler la broche et les rayons sur une éolienne à axe vertical

Monter les aimants sur l’axe vertical

Terminer l’assemblage de la turbine

Installer les composants électriques

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Références

Une éolienne est un appareil mécanique similaire à un moulin à vent. Les pales de la turbine tournent en fonction des courants d’air et ce mouvement est utilisé pour transmettre de l’énergie à un axe. Cet axe va à son tour faire tourner les composants du générateur, ce qui crée de l’énergie propre et renouvelable pour votre domicile pour réduire vos factures d’électricité. En plus, il est possible de construire une éolienne avec des matériaux simples que vous pouvez trouver dans un magasin de bricolage.

Étapes

Partie 1

Partie 1 sur 5:

Planifier l’éolienne

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   Déterminez la vitesse du vent moyenne de votre région. Pour générer de l’énergie rentable, une éolienne a besoin de vents qui soufflent à une vitesse d’au moins 10 à 15 km/heure. La plupart d’entre elles fonctionnent mieux si le vent atteint 20 à 30 km/heure. Pour trouver la vitesse moyenne du vent dans votre région, vous pouvez jeter un œil à des cartes en ligne qui indiquent ce genre de données .

   • Vous pouvez aussi acheter un appareil qui mesure la vitesse du vent appelé anémomètre, et vous en servir pour la mesurer à l’endroit où vous voulez installer l’éolienne. Prenez des mesures tous les jours pendant une certaine période.
   • Si le vent dans votre région a une vitesse plus ou moins constante, un mois de mesures devrait suffire, même si les changements saisonniers pourraient affecter de manière importante la vitesse du vent. Ensuite, calculez une moyenne pour savoir s’il est raisonnable d’installer une éolienne sur le lieu que vous avez choisi .
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   Renseignez-vous sur le code de construction. Ce code va être différent d’une zone à l’autre, c’est pourquoi vous devez aller vous renseigner dans votre mairie pour vous assurer de ne pas enfreindre la loi. Il pourrait par exemple y avoir des règles en ce qui concerne la distance entre les éoliennes ou la distance à laquelle vous pouvez en installer une d’une propriété privée. Il existe aussi des limites en matière de hauteur que vous devez prendre en compte au moment de la construction.

   • Vous devriez aussi discuter de votre projet avec vos voisins avant d’investir trop de temps et d’argent dans les plans et la construction. De cette façon, vous pouvez prendre en compte leurs inquiétudes et répondre à leurs questions en ce qui concerne le bruit, les interférences radio et la réception des ondes de la télévision.
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   Évaluez l’espace nécessaire. Même si l’éolienne en elle-même ne demande pas beaucoup d’espace, si vous voulez éviter des conflits avec vos voisins, vous devez prévoir environ un quart d’hectare d’espace pour un appareil qui génère jusqu’à 3 kilowatts de puissance électrique, et un demi-hectare pour un appareil qui en génère jusqu’à 10 kilowatts. Vous devez aussi avoir suffisamment d’espace vertical pour construire une éolienne suffisamment haute pour que les bâtiments et les arbres ne bloquent pas le vent .
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   Choisissez le type d’installation. Vous pouvez acheter des pales toutes faites ou vous pouvez les fabriquer vous-même. Le type de pales que vous allez utiliser et leur configuration pourraient affecter la conception de la turbine. Les vieux moulins à vent étaient en fait de petites voiles fixées sur un axe rotatif, mais les éoliennes ressemblent plutôt à de grandes hélices avec des pales légèrement ovales. Pour que la turbine fonctionne correctement, vous devez adapter le type de pales à utiliser.

   • Si vous choisissez de les construire vous-même, vous pouvez les faire en bois ou en PVC. Vous trouverez les instructions pour les construire en faisant une recherche sur Internet à propos de la construction de pales.
   • Que vous les fabriquiez ou les achetiez, vous allez probablement avoir environ trois pales sur l’éolienne. Si vous utilisez un nombre pair de pales, par exemple deux ou quatre, l’éolienne a plus de chance de vibrer pendant qu’elle tourne. Un nombre plus élevé de pales permet d’augmenter le moment de torsion, mais la turbine va aussi tourner plus lentement.
   • Vous pouvez aussi fabriquer des pales avec du matériel que vous avez à la maison, par exemple des pelles que vous avez adaptées. Si vous préférez cette solution, choisissez une pelle solide et remplacez le manche en bois par un matériau plus solide comme un manche en métal .
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   Choisissez un générateur. L’éolienne doit être reliée à un générateur pour produire de l’électricité. La plupart d’entre eux vont produire du courant continu, ce qui signifie que si vous voulez l’utiliser pour produire de l’électricité pour la maison, vous devez le relier à un convertisseur continu alternatif pour produire du courant alternatif que vos appareils domestiques pourront utiliser.

   • Vous pouvez utiliser un moteur alternatif en tant que générateur, mais il pourrait ne pas y avoir suffisamment de magnétisme résiduel pour produire un champ électrique suffisamment fort.
   • Cet appareil fonctionne grâce au mouvement, dans ce cas-là le mouvement des pales et grâce à la force magnétique pour générer de l’électricité. Pour les débutants, un générateur prémonté sera la solution la plus simple, mais il existe des articles en ligne qui vous apprennent comment fabriquer le vôtre, il suffit de faire une recherche simple.
   • Si vous décidez d’acheter un générateur alternatif, trouvez-en un avec un voltage élevé et une vitesse de rotation basse (plusieurs centaines de tours par minute au lieu de plusieurs milliers). Vous devez générer au moins 12 volts sur une période constante.
   • Le générateur doit être connecté à une batterie à décharge profonde et à un contrôleur de charge entre le générateur et le convertisseur pour protéger le convertisseur et la batterie des pics de tension. Cela permet aussi au convertisseur d’obtenir du courant pendant les périodes où il y a moins de vent.
   • On déconseille d’utiliser des alternateurs d’automobile en tant que générateurs. Ils ont souvent besoin de tourner à des vitesses plus élevées que celles des éoliennes pour produire un courant électrique stable .
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Partie 2

Partie 2 sur 5:

Assembler la broche et les rayons sur une éolienne à axe vertical

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   Assemblez la broche. Vous pourriez avoir à souder la broche sur son plateau, mais de nombreux kits de construction contiennent une broche déjà soudée. Si vous construisez la vôtre à partir d’éléments que vous avez achetés séparément et qui doivent être soudés, vous devez vous assurer de porter le bon équipement de sécurité, par exemple un masque de soudure, des gants à crispin, une veste de soudure et des bottes de travail.

   • En les assemblant en premier sur la broche, vous pouvez construire l’éolienne pièce par pièce en les ajoutant les unes après les autres. Cela va probablement être la manière la plus efficace de monter l’éolienne si vous essayez de le faire vous-même .
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   Installez le moyeu sur la broche. Pour éviter l’accumulation de friction et la détérioration du couple broche/moyeu, vous devez installer un palier entre ces deux éléments. Posez-le sur le bout effilé de la broche qui ressort de son plateau et glissez-le vers ce dernier jusqu’à ce qu’il soit posé contre la partie la plus épaisse de la broche. Ensuite, installez le moyeu en place contre le palier pour que ses goujons soient tournés vers le haut.

   • Il devrait y avoir un espace d’environ 10 cm entre la broche et le palier. Les jours de grands vents, la turbine pourrait fléchir, ce qui va faire grincer les pales et abimer la broche.
   • Si vous n’avez pas de kit et si vous construisez votre éolienne de zéro, vous pourriez envisager d’utiliser un moyeu de remorque de 4 par 4. Vous trouverez dans la plupart des magasins qui vendent de l’équipement pour remorques, par exemple dans un garage .
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   Fixez le collet du rayon d’en bas sur le moyeu. Le collet devrait avoir des trous pour y enfiler les goujons du moyeu avec des pattes qui dépassent pour y fixer les rayons. Alignez le collet avec les goujons du moyeu et installez-le en place. Une fois que le collet est installé sur le moyeu, fixez-le en place avec des écrous en les serrant d’abord à la main avant de les serrer plus fort avec une clé .
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   Reliez les rayons. Vous allez avoir deux paires de rayons par pale sur la turbine, ce qui vous donne un total de six rayons sur une éolienne à trois pales. Vous allez avoir besoin de boulons pour relier les rayons aux pattes du collet du bas et des boulons d’espacement pour séparer les rayons du bas de ceux du haut. Voici ce que vous devez faire ensuite.

   • Glissez le boulon dans un trou de l’une des pattes du collet, ajustez le rayon au boulon, installez le boulon d’espacement, ajustez le deuxième rayon sur le boulon et installez le collet du haut par-dessus les rayons et le boulon d’espacement. Le collet supérieur et inférieur doit être de la même forme et présenter le même nombre de pattes de fixation.
   • Vissez à la main le boulon dans le collet du haut pour maintenir le collet en place, puis resserrez les autres boulons pour les premières paires de rayons. Recommencez le processus pour tous les rayons.
   • Une fois que tous les rayons se trouvent entre le collet du haut et du bas, vous devriez utiliser une clé à pipe pour resserrer les boulons. Une fois qu’ils sont bien serrés, le collet du haut et du bas ainsi que les rayons doivent être solides et capables de tourner facilement avec le moyeu sur le palier.
   • Puisque le montage va être exposé à la force constante du vent et d’autres facteurs environnementaux, vous devez bien serrer les boulons qui relient les rayons. Pour vous assurer d’une bonne connexion, vous devez utiliser un fluide de frein à filet que vous trouverez dans la plupart des magasins de bricolage .
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   Fixez quatre goujons dans le collet supérieur. Ces goujons doivent être filetés et chacun d’entre eux doit faire 6 cm de long et 6 mm d’épaisseur. Vous allez peut-être avoir besoin d’une scie à métaux pour découper une tige filetée avec la bonne épaisseur à la bonne longueur. Ensuite, vissez les goujons à la main sur le dessus du collet supérieur pour que chaque vis soit distribuée de manière uniforme autour de la tige de la broche.

   • Vissez les goujons à peine pour qu’ils tiennent droit et soient solides. Ils doivent tous ressortir du collet sur la même longueur.
   • Si vous utilisez une scie à métaux pour découper une tige filetée, faites attention de ne pas abimer le filetage en le faisant. Vous pourriez alors ne plus pouvoir installer les pièces en place correctement.
   • Les goujons doivent être solidement fixés, un peu comme les boulons que vous avez utilisés pour les rayons. Pour y arriver, vous devez utiliser un fluide de frein à filet sur les goujons .
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Partie 3

Partie 3 sur 5:

Monter les aimants sur l’axe vertical

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   Mettez le rotor de l’aimant du bas sur les goujons. Vous pouvez fabriquer les rotors des aimants du haut et du bas avec des plateaux à rotor, de l’époxyde et des aimants en néodyme de 5 x 2,5 x 1 cm ou vous pouvez aussi acheter des pièces prémontées dans un kit pour éolienne. Tournez les aimants face vers le haut et installez le plateau du bas du rotor sur les quatre goujons que vous avez vissés dans le collet.

   • Que vous fabriquiez votre propre rotor ou que vous en utilisiez un prémonté, vous devez toujours faire attention lorsque vous manipulez des aimants individuels ou des plateaux de rotor. Les forces magnétiques qu’ils génèrent sont très fortes et elles peuvent provoquer des blessures graves si vous ne les manipulez pas correctement.
   • Les aimants en néodyme sont très fragiles. Vous en aurez besoin de 24, 12 pour l’aimant du haut et 12 pour celui du bas, mais vous pourriez en acheter quelques-uns en plus au cas où l’un d’eux casserait pendant le montage. Vous pourrez acheter ces aimants en ligne .
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   Fabriquez un rotor si nécessaire. Si vous utilisez le kit livré avec le plateau du rotor, il vous suffira de monter le plateau sur les goujons comme décrit plus tôt. Pour un rotor fait maison, vous devez installer les aimants à distance égale autour des bords du rotor. Pour éviter de mal installer un aimant et de ruiner le rotor, dessinez un schéma de l’emplacement des aimants sur du carton ou du papier.

   • Vous poserez le schéma au milieu du rotor, là où se trouvent les aimants. Les lignes sur le schéma qui partent du centre vers les bords indiquent la position des aimants sur le rotor. Vous pouvez le fixer en place avec du ruban adhésif et vous trouverez toute sorte de schémas en ligne.
   • Vous devez faire une marque pour repérer la polarité de vos aimants avant de les installer. Vous pouvez le faire avec un marqueur. Si vous mélangez vos aimants et si vous ne pouvez plus trouver leur polarité, vous pouvez la tester en collant un aimant faible à un bâtonnet.
   • Passez le côté négatif de cet aimant sur l’aimant au néodyme. Si vous sentez que l’aimant repousse le bâtonnet, les pôles sont les mêmes. Si vous sentez qu’il l’attire, les pôles sont opposés.
   • Utilisez une noisette d’époxyde lorsque vous montez les aimants. Vous devez l’appliquer sur le dessous de chacun d’entre eux avant de les monter.
   • Faites attention de ne pas trop approcher vos doigts de l’aimant et du rotor, déplacez-le lentement vers le coin du plateau du rotor. L’aimant devrait se coller au plateau et vous pouvez ensuite le faire glisser en position en suivant votre schéma .
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   Installez des cales d’espacement sur les goujons. Vous pouvez utiliser des tuyaux en métal de 3 mm découpés en pièces de 3 cm de long pour obtenir l’espacement nécessaire. Vous devez les couper de la manière la plus précise possible. Glissez les cales sur les goujons qui ressortent du rotor.

   • Si elles ne sont pas toutes de la même longueur, elles vont faire pencher le disque de l’aimant supérieur. Cela pourrait être dangereux et avoir un impact négatif sur l’efficacité de votre éolienne.
   • Vous devez laisser environ 2 cm d’espace au-dessus des goujons. Cela vous permettra de fixer les écrous du rotor supérieur et toutes les pièces au milieu .
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   Placez le stator sur le dessus du rotor. Le stator est fait de séries de câbles embobinés et constitue une partie vitale du générateur. Vous pouvez l’acheter tel quel dans un kit pour éolienne, chez un fabricant ou vous pouvez aussi le fabriquer vous-même. Les goujons autour de la tige centrale de la broche devraient ressortir du centre du stator que vous devez alors centrer par rapport à cet axe.

   • Le stator doit avoir trois groupes de trois bobines en cuivre de calibre 24, chaque bobine présentant 320 tours de fil de cuivre. Cela peut prendre beaucoup de temps à fabriquer et s’avérer difficile.
   • Si vous décidez de fabriquer votre propre stator, faites une recherche en ligne pour vous aider à suivre toutes les étapes nécessaires.
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   Fabriquez un remontoir à stator maison. Vous pouvez le fabriquer avec du bois et des clous. Reliez deux pièces de contreplaqué avec quatre clous pour laisser un espace d’environ 2 cm entre les deux pièces. Vous devez installer les clous en rectangle en les faisant correspondre aux dimensions des aimants. Il vous sera alors plus facile d’embobiner le fil de cuivre pour le stator.

   • Lorsque vous fabriquez le vôtre, vous devez vous assurer de ne pas perdre de vue le début et la fin de la bobine. Chaque tour de fil doit être posé dans le même sens. Vous pourriez envisager de poser un bout de ruban adhésif coloré sur le début du fil de chaque bobine.
   • Pour que la bobine ne se défasse pas une fois qu'elle est terminée, vous devez la fixer avec du ruban adhésif d’électricien et de l’époxyde. Laissez sécher l’époxyde sur du papier ciré pendant la durée indiquée sur l’emballage de la colle .
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   Installez le rotor du haut. Faites très attention, c’est la partie la plus dangereuse de l’assemblage de l’éolienne. Empilez quatre planches sur le stator des deux côtés de la broche centrale en installant des planches plus épaisses à la base. Des planches de 5 x 10 cm devraient faire l’affaire pour les planches du haut.

   • Maintenez le rotor du haut en laissant vos doigts dans l’espace entre les planches empilées et abaissez lentement le rotor du haut vers celui du bas. Essayez d’aligner celui du haut avec les goujons.
   • Le champ magnétique devrait coller le disque supérieur et le tirer sur les planches que vous avez mises en place. Ensuite, abaissez le rotor du haut sur les goujons en retirant les planches les unes après les autres. Commencez par celle du dessus, puis l’autre.
   • Recommencez le processus avec les planches du bas pour installer le rotor du haut en place. Posez ensuite des écrous sur les goujons pour faire tenir le rotor. Une fois terminé, le rotor supérieur devrait être posé sur les cales d’espacement tout en laissant un bout des goujons dépasser sur le dessus.
   • Vous allez peut-être devoir remuer les planches pour les libérer les unes après les autres du rotor supérieur. Le champ magnétique devrait être très fort .
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Partie 4

Partie 4 sur 5:

Terminer l’assemblage de la turbine

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   Retirez l’assemblage de la broche. Ensuite, vous allez connecter la broche au mât. Si vous le faites pendant que l’assemblage est encore fixé à la broche, cela pourrait être un peu difficile à gérer. Vous devez inverser l’assemblage en présentant le moyeu sur le dessus pour terminer la turbine.

   • Retirez l’assemblage (c’est-à-dire le moyeu, les rayons, les rotors, le stator et toutes les pièces associées) de la broche en le soulevant. Posez-le ensuite sur votre plan de travail avec le moyeu sur le dessus.
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   Soudez le collet de la broche sur le mât. Si vous avez un kit, vous avez probablement ces pièces dedans, mais vous pouvez fixer une plaque de métal sur le dessus d’un tuyau en métal épais et solide, cela devrait faire l’affaire. Assurez-vous que le tuyau peut résister à la force que le vent va appliquer sur la turbine.

   • Vous devez monter le mât dans un lieu approprié. Vous pourriez couler une dalle en béton sur laquelle vous installerez le mât pour lui donner plus de stabilité .
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   Installez une équerre pour la broche et le stator. Elle doit passer autour de la broche comme un collier. Vous devez ensuite le faire tenir en place avec des boulons pour fixer l’équerre au mât. Découpez une tige filetée de 3 mm en pièces de 11 cm. Appliquez un fluide de frein à filet et utilisez des boulons et des rondelles pour les fixer à l’extérieur de l’équerre, face vers le haut.

   • Les boulons doivent être placés sur des goujons filetés de 3 mm aux trois quarts de la distance à partir du bout. Ils vont vous permettre d’ajuster la position du stator pendant que la tige le maintient en place .
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   Installez un palier effilé sur la broche. Avant de le faire, vous devez enduire une bonne quantité de graisse à palier sur cette pièce. Ensuite, il suffit de le faire glisser sur la broche pour le faire tenir en place à sa base.

   • Il sera plus facile de l’enduire de graisse si vous le faites avec vos doigts. Gardez du papier essuietout ou un torchon à portée de main pour vous essuyer les doigts une fois que vous avez enduit la graisse et posé le palier.
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   Fixez l’assemblage principal de la turbine. Soulevez l’assemblage principal pour que le moyeu soit tourné vers le haut et installez-le sur la broche avec le palier effilé dessous. Les trous de montage du stator devraient s’aligner avec les goujons filetés que vous avez installés sur l’équerre.

   • Une fois assemblé, vous pouvez installer un nouveau palier effilé sur le bouchon du moyeu. Appliquez-y aussi une bonne couche de graisse.
   • Installez un écrou crènelé par-dessus le palier. Vous devez le visser en place avec vos doigts.
   • Une fois que vous n’arrivez plus à le visser facilement, dévissez-le jusqu’à ce que l’espace dans l’écrou s’aligne avec le trou dans la tige de la broche. Glissez une goupille dans ce trou et servez-vous de pinces pour plier les pattes de la goupille et maintenir l’écrou crènelé en place.
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   Fixez le stator. Fixez l’assemblage de la turbine en graissant le bouchon. Utilisez un écrou par tige pour maintenir le stator en place sur l’assemblage. Ensuite, prenez deux clés et ajustez les écrous autour du stator jusqu’à ce qu’il soit directement entre les rotors.

   • Une fois que le stator est en position, il vous suffira de graisser le bouchon sur le dessus du moyeu et la turbine est terminée .
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Partie 5

Partie 5 sur 5:

Installer les composants électriques

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   Reliez le contrôleur de charge à la batterie. Vous éviterez les pics de courant en reliant le contrôleur de charge à la batterie avant de le connecter à l’éolienne. En retour, cela prévient les dégâts au niveau de votre matériel.
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   Reliez le câble isolé au contrôleur de charge. Ce câble va transmettre le courant depuis le générateur jusqu’au contrôleur de charge. À partir de là, l’électricité va passer dans la batterie ou le circuit.

   • Le câble à utiliser doit être de ceux qu’on utilise pour les prises électriques, avec deux longueurs de câbles dans un seul câble isolant. Si vous le souhaitez, vous pouvez utiliser une rallonge dont vous avez retiré la prise.
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   Passez le câble isolé à travers la base et le mât. Faites-le passer dans le mât jusqu’à la turbine. Vous pourriez avoir besoin de ficelle ou de corde pour vous aider à le faire monter jusqu’en haut du mât. Ensuite, reliez les câbles à votre générateur .
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   Connectez-le à la batterie ou au circuit. Maintenez que le générateur est relié au contrôleur de charge à travers la base du mât, vous êtes prêt à vous relier au câble. Lorsque vous voulez relier une source de courant externe à votre maison, vous devez toujours en discuter avec un électricien professionnel. De nombreuses régions obligent un professionnel à s’occuper de ce genre d’installations .
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Conseils

• Renseignez-vous aussi sur les oiseaux migratoires de votre région. S’il y a des espèces qui y passent pendant leur migration, vous devriez éviter d’y construire une éolienne.
• Vous devez enfermer le contrôleur de charge pour le protéger de l’humidité et vous pourriez aussi y brancher un voltmètre pour vous assurer de la puissance de sortie du courant.

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Avertissements

• Si vous souhaitez vendre l’excès de courant que vous produisez à votre fournisseur électrique, sachez qu’il va normalement continuer à vous le vendre au prix du marché, mais il va vous l’acheter au prix en gros. Vous allez devoir installer un convertisseur synchrone adapté à la fréquence du courant alternatif sur les lignes électriques, ainsi qu’un équipement d’inversion spécial. Vous pourriez ne pas arriver à produire suffisamment de courant pour amortir le coup de votre installation, encore moins pour en tirer un profit.

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Éléments nécessaires

• Des planches de 5 x 10 cm
• Des boulons, des écrous et des rondelles
• Un écrou crènelé
• Un contrôleur de charge
• Une goupille
• Un générateur de courant continu ou un moteur en courant alternatif (facultatif)
• Une batterie à décharge profonde (conseillée)
• De la graisse pour palier
• Un bouchon pour le moyeu
• Une scie à métaux
• Un moyeu
• Du câble électrique isolé
• Des collets en fer (de 2 cm de diamètre)
• Un tuyau en fer (de 2 cm de diamètre)
• Un rotor ou un disque à aimants
• Un tube en métal (de 1 cm de diamètre)
• Des écrous
• Une clé à pipe
• Des rayons
• Un stator
• Une équerre pour le stator
• 2 paliers effilés pour la broche
• Du fluide de frein à filet
• Une tige en métal filetée (de 3 mm d’épaisseur)
• Une tige en métal filetée (de 6 mm d’épaisseur)
• Un voltmètre (facultatif)
• Des rondelles
• Du matériel de soudure
• Des clés ajustables