Динамо-машина (велогенератор). виды и особенности. работа

Динамо втулка

Второй вид, популярность которого неизменно растет — так называемая, динамо втулка.

В данном случае, динамомашина для велосипеда конструктивно выполнена как колесная втулка. Выходное напряжение таких генераторов составляет порядка шести вольт при мощности до двух, а иногда, трех ватт.

Все преимущества такой динамо-машины для велосипеда, определяются ее конструктивной особенностью. К числу «плюсов» необходимо отнести:

• Абсолютная бесшумность. Это достигается за счет конструктивного выполнения в виде втулки для колеса;
• Динамо работает без использования эффекта трения, а потому не влияет на износ покрышки и иных деталей;
• Полностью сбалансированная конструкция исключает дисбаланс на вилке;

• Высокая эффективность. Поскольку нет трущихся поверхностей, проскальзывания не будет при любых погодных условиях;
• Полная изоляция от стальной конструкции велосипеда электрической цепи проводки.

При всем том, динамо втулка не может быть отключена, при движении она работает постоянно. Некоторые специалисты считают этот момент недостатком, однако объективно, при отключенной нагрузке, динамо не будет влиять на свободу вращения колеса, а потому считать невозможность отключения за недостаток будет в корне неверно. Еще один момент – высокая масса, хотя при идеальной балансировке, это не влияет на ходовые качества велосипеда в той степени, в какой станет ощутимо на практике. Единственный серьезный недостаток – цена и сложность конструкции, а также то, что для установки такого генератора необходимо перебирать все колесо, а это, несомненно, требует определенных умений и подготовки.

Итак, выбирая, динамо для своего двухколесного друга, помните о безопасности, надежности и ориентируйтесь на ваши финансовые возможности. Какая будет динамка для велосипеда, решать, безусловно, вам и никому другому.

Бесконтактный генератор на велосипед своими руками

При использовании обычных «динамок» для велосипеда всегда возникает вопрос их долговечности. Ведь в таком устройстве вращается ротор, вследствие чего в подшипниках (или втулках) возникает трение, которое впоследствии разрушает генератор. Также лишняя сила трения приводит к потере энергии, то есть велосипед катиться уже не так далеко и нужно прикладывать больше усилий, чтобы его разогнать.

Выходом из этой ситуации может стать использование бесконтактного генератора. В таком устройстве нет вращающихся деталей, и оно может работать практически вечно. Как правило, роль ротора выполняет само колесо велосипеда, ну а статор крепится к раме или вилке. Стоимость таких генераторов довольно велика, поэтому есть смысл попробовать создать его самому.

Ниже будет рассмотрен простейший способ создания бесконтактного генератора для велосипеда. Но это лишь модель, принцип, который можно брать для создания подобных самоделок.

Материалы и инструменты для самоделки: — мощный магнит (автор использует неодимовый от жесткого диска);— три катушки (можно сделать самому);— задний фонарь тремя светодиодами;— конденсатор на 4700 нФ;— передняя фара (с пятью белыми светодиодами);— двойной переключатель от компьютерного блока питания;— два винта с гайками и шайбами (для крепления магнита к колесу);— отвертки и гаечные ключи, паяльник, изолента;— провода, переключатели и другие мелочи.

Процесс изготовления генератора:

Шаг первый. Установка элементов генератора на велосипедВсе работает по очень простой схеме. К колесу велосипеда с помощью двух винтов и гаек крепится мощный неодимовый магнит от жесткого диска компьютера (Автор использует три магнита, это позволяет убрать вибрации. Можно использовать и больше). Напротив него к вилке велосипеда на минимальном расстоянии размещается катушка, при прохождении возле нее магнита в ней возникает ток. У автора катушки три, одна нужна для работы заднего фонаря, а две для работы переднего. Так как ток получается импульсным, то при езде фонари будут мигать. Чем ближе магнит будет проходить возле катушки, тем больше она сможет выработать энергии.

Электрический ток в динамо-машине

Образующийся ток в проводнике будет иметь наибольшее значение при условии, если ротор располагается перпендикулярно магнитным линям. Чем больше поворот проводника, тем сила тока будет меньше. И наоборот. То есть, процесс вращения проводника в магнитном поле вынуждает генерируемый электрический ток менять направление за один оборот ротора два раза. Благодаря этому свойству такой род тока стали называть переменным. Динамо-машина для выработки постоянного тока построена на таком же принципе, как и для переменного тока. Разницу можно заметить лишь в деталях, когда концы металлического провода закрепляют не к кольцам, а подсоединяют к полукольцам. Такие полукольца обязательно изолируются между собой, что при вращении проводника делает возможным контактировать со щёткой переменно то одно полукольцо, то другое. Значит, в щётки вырабатываемый ток будет поступать исключительно в одном направлении, одним словом — ток будет постоянным.

Как собрать динамо-машину?

Динамо-машина своими руками собирается быстро. Основанием для будущего генератора будет служить деревянная доска толщиной около 30 мм и площадью 150 на 200 мм. Двумя шурупами на неё крепится корпус так, чтобы электромагниты располагались по горизонтали, один против другого. Затем, сквозь прикреплённый к корпусу подшипник продевается ось якоря, который закрепляется на своём месте между электромагнитами. С внутренней стороны подшипниковой стойки продевают щётки, вставляют второй конец оси якоря. На этом конце закрепляют коллектор. Перед прикреплением подшипниковой стойки к основанию, якорь нужно выровнять таким образом, чтобы его вращение между электромагнитами не задевало их. Щётки должны располагаться поперёк башмаков электромагнитов и закрепляться на подшипнике. На свободном конце ротора прикрепляется небольшой шкив. Электромонтаж устройства заключается в соединении концов обмоток для электромагнитов со щётками. Также к ним соединяют отрезки гибкого провода для сообщения устройства с внешней цепью.

Генератор и велосипед

Свою мощность динамо-машина для велосипеда демонстрирует в зависимости от скорости вращения. Например, недостаточно быстрое вращение или остановка велосипеда прекращает питать фонарь или иное устройство. Но при высокой скорости лампочки способны перегореть раньше срока выработки ресурса. Различают несколько разновидностей велосипедных электрических генераторов: Втулочный тип встраивается во втулку колеса. Конструктивно состоит из статичного сердечника на оси и обращающегося многополюсного магнита в форме кольца. Их стоимость больше, она компенсируется бесшумной работой и эффективностью. Бутылочный тип наиболее популярный. Схожее с формой бутылки устройство оснащено небольшим колёсиком, что приводится в движение посредством трения о боковину резиновой покрышки колеса. Кареточный генератор устанавливается рядом с кареточным стаканом, ниже перьев рамы. Движение подпружиненного ролика осуществляется благодаря трению о протектор покрышки. Следует упомянуть, что кареточная и бутылочная динамо машина перестают работать, попадая в мокрые условия.

Мини-электростанция

Вторжение электричества на борт автомобиля началось с пускового устройства – стартера. Этот прибор требовал хорошего «заряда» электроэнергии, ведь его задачей было раскрутить тяжеленный маховик, а с ним и коленвал с шатунами и поршнями, причем преодолевая сопротивление компрессии в цилиндрах. Кто хоть раз крутил пусковую рукоятку мотора, тот знает, сколь тяжела эта работа.

Надежным источником электричества для стартера оказалась аккумуляторная батарея. Но запас ее энергии постоянно сокращался, и не только с каждым очередным пуском двигателя: когда отдачи не требовалось, батарея саморазряжалась, необходима была постоянная подзарядка. Идею миниатюрной бортовой электростанции предложил известный немецкий инженер-изобретатель Роберт Бош. Именно он в начале ХХ века разработал принципы, на основе которых работают генераторы в нынешних автомобилях.

В прошлом эти приборы именовались динамо-машинами, или просто динамо. Суть их работы состояла в следующем. Благодаря вращению ротора в магнитном поле статора мини-электростанция генерирует электрический ток. Но по законам физики этот ток оказывается переменным, а автомобильным приборам необходим постоянный. Преобразованием одного в другой занимается в генераторе набор диодов (чаще именуемый диодным мостом). Но и это не все. Автомобильные приборы рассчитаны на питание током определенного напряжения, и за его стабилизацию (поддержание вольтажа в установленных рамках) следит особое устройство – реле-регулятор.

Как работает система электроснабжения современных машин? В процессе пуска двигателя участвует только аккумуляторная батарея, генератор в эти мгновения «спит». Он включается, когда коленчатый вал двигателя начинает равномерно вращаться. Ротору генератора это вращение передается с помощью ремня. Некоторые фирмы (например, Mercedes-Benz) используют один ремень, связывающий до десятка шкивов – насоса охлаждающей жидкости, гидроусилителя руля, компрессора кондиционера и других устройств, плюс натяжные и обводные ролики. Другие компании (замечено на моторах Hyundai) применяют иногда по три ремня, связывающих разные агрегаты. Но при любой схеме все устройства приводятся во вращение от шкива на носке коленвала двигателя, и один из ремней обязательно передает вращение ротору генератора.

Подчас также любопытно местоположение генератора. В большинстве случаев производители стараются поместить этот прибор повыше, чтобы на него не попадали вода и грязь, неизбежно проникающие в моторный отсек при движении. В принципе, генератор – очень надежное устройство, способное служить годами и даже десятилетиями. В то же время не следует пренебрегать его сохранностью.

Еще один существенный момент – простота (либо сложность) проверки натяжения ремня привода и его замены. Правильное натяжение ремня – залог надежной работы генератора. При слабом натяжении прибор может не выдавать требуемое напряжение, при чересчур сильном – быстро выйдут из строя подшипники, в которых вращается вал ротора, что проявит себя воем или свистом. На большинстве машин сегодня применяются устройства автоматического натяжения ремня, но на старых моделях еще можно встретить конструкции, требующие приложения рук. Как проверить, правильно ли натянут ремень? Надавите большим пальцем с усилием примерно 1 кг на середину самой длинной ветви ремня, прогиб должен составить не более 10 мм. Разумеется, проверять натяжение следует при остановленном двигателе.

Шаг 2: Создаём схему

Давайте сделаем схему динамомашины для велосипеда. Неплохой идеей является проверить все перед тем, как спаять все вместе, поэтому сначала я собрал всю схему на макетной плате без припоя. Я начал с разъема двигателя и диодов. Я распаял разъем от печатной платы принтера. Размещение диодов в такой ориентации изменяет поступающий от двигателя переменный ток, на постоянный ток (выпрямляет его).

Шаговый двигатель имеет две катушки, и вам необходимо убедиться, что каждая катушка подключена к одному набору диодных групп. Чтобы узнать, какие провода от двигателя подключены к одной и той же катушке, вам просто нужно проверить контакт между проводами. Два провода связаны с первой катушкой, и два со второй катушкой.

Как только схема будет собрана на макетной плате без припоя — проверьте ее. Мой мотор вырабатывал до 30 вольт при нормальной езде на велосипеде. Это 24-вольтный шаговый двигатель, так что его эффективность кажется мне разумной.

При установленном регуляторе напряжения выходное напряжение составляло 3,10 вольт. Резисторы контролируют выходное напряжение, и я выбрал варианты на 150 и 220 Ом для получения 3,08 вольт. Проверьте этот калькулятор напряжения LM317, чтобы увидеть, как я рассчитал свои показатели.

Теперь всё нужно спаять на печатной плате. Чтобы сделать аккуратные соединения, я использовал маленький калибровочный припой. Он быстрее нагревается и обеспечивает лучшее соединение.

В файле .Pdf вы найдёте, как все связано на печатной плате. Изогнутые линии — это провода, а короткие черные прямые линии – это то, где вам нужно спаять перемычки. Файлы

Circuit Overall.pdf

Файлы

Circuit PC Board.pdf

Рекомендации

1. Уильямс, Л. Пирс, «Майкл Фарадей», стр. 296-298, серия Да Капо, Нью-Йорк, Нью-Йорк (1965).
2. «Экспериментальные исследования в области электричества», Vol. 1, серия I (ноябрь 1831 г.); сноска к ст. 79, стр. 23, «Индуктивные результаты Ампера», Майкл Фарадей, D.C.L, F.R.S .; Перепечатано из «Философских трудов 1846-1852 годов» с другими электрическими статьями из материалов Королевского института и философского журнала Ричарда Тейлора и Уильяма Фрэнсиса, типографий и издателей Лондонского университета, Ред Лайон Корт, Флит-стрит, Лондон, Англия (1855 г.).
3. Фолькер Лейсте: 1867 — Фундаментальный отчет о динамо-электрическом принципе перед Прусской академией наук В архиве 2017-09-01 в Wayback Machine
4. ^ аб Локвуд, Томас Д. (1883).Электричество, магнетизм и электротелеграфия . Д. Ван Ностранд. стр.–77. магнитоэлектрическая машина.
5. Шеллен, Генрих; Натаниэль С. Кейт (1884). Магнитоэлектрические и динамоэлектрические машины. 1 . Д. Ван Ностранд. п. 471., перевод с немецкого Натаниэля Кейта
6. Антология итальянской физики, запись Антонио Пачинотти, с веб-сайта Университета Павии
7. Каталог музеев Бирмингема, инвентарный номер: 1889S00044
8. Томас, Джон Мейриг (1991). Майкл Фарадей и королевский институт: гений человека и места . Бристоль: Хильгер. п. 51. ISBN 0750301457 .
9. Beauchamp, KG (1997). Выставка электроэнергии . ИЭПП. п. 90. ISBN 9780852968956 .
10. Хант, Л. Б. (март 1973 г.). «Ранняя история позолоты». Золотой бюллетень .6 (1): 16–27. Дои:10.1007 / BF03215178.
11. Саймон, Эндрю Л. (1998). Сделано в Венгрии: вклад Венгрии в универсальную культуру . Саймон Публикации. стр.207. ISBN 0-9665734-2-0 .
12. «Биография Аньоса Едлика». Патентное ведомство Венгрии. Получено 10 мая 2009.
13. Август Геллер (2 апреля 1896 г.). «Анианус Едлик». Природа . Норман Локьер.53 (1379): 516. Bibcode:1896Натура..53..516Х. Дои:10.1038 / 053516a0.
14. Берлинер Берихте . Январь 1867 г. Отсутствует или пусто | название = (Помогите)
15. Труды Королевского общества . 14 февраля 1867 г. Отсутствует или пусто | название = (Помогите)
16. Финк, Дональд Г. и Х. Уэйн Бити (2007), Стандартное руководство для инженеров-электриков , Пятнадцатое издание. Макгроу Хилл. Раздел 8, стр. 5. ISBN 978-0-07-144146-9.
17. Томспон, Сильванус П. (1888), Динамоэлектрические машины: учебное пособие для студентов-электротехников. . Лондон: E. & F.N. Spon. п. 140.
18. Джеффри Ла Фавр. «Кисть Динамо».
19. «Щетка электрического света». Scientific American . 2 апреля 1881 г. Архивировано из оригинал 11 января 2011 г.
20. Динамо-электрические машины : Руководство для студентов-электротехников, Сильванус П. Томпсон, 1901, 8-е американское издание, гл. 31,Управление Динамо , стр. 765-777, Бесплатный цифровой доступ из Google Книг, Цитируйте метод поиска: «динамо» «сцепление» через Google Scholar

Как сделать велогенератор на 12 вольт для велосипеда – собираем педальную динамо машину своими руками

Я сделал этот фрикционный велогенератор для велосипеда, чтобы питать фонарик и задние лампочки. Идею и много информации для этого проекта педального генератора я нашел в интернете.

Недавно я купил велосипед, для того, чтобы ездить на работу и по городу, и решил, что ради безопасности мне нужна подсветка. Мой передний фонарь питался от двух батареек АА, а задняя лампочка от 2 батареек ААА, в инструкции было сказано, что передний свет будет работать 4 часа, а задний — 20 часов в режиме мигания.

Хотя это и неплохие показатели, но все же требуют некоторого внимания, чтобы батарейки не сели в неподходящий момент. Я купил этот байк за его простоту, единственная скорость означает, что я могу просто сесть и поехать, но постоянная замена батарей становится дорогой и усложняет его использование. Добавив динамку для велосипеда, я могу подпитывать батарейки прямо во время езды.

Динамо-машина своими руками, ее элементы

Для того чтобы построить динамо-машину, потребуются такие основные элементы, как корпус, вращающийся якорь, коллектор, щеткодержатель, щетки, медная проволока с изоляцией.

Рассмотрим подготовку каждого элемента в отдельности.

Конструктивные элементы динамо-машины и их особенности

Небольшое количество деталей упрощает процесс сборки модели, но требует тщательности и внимания.

Корпус

Подойдет консервная банка достаточного диаметра или отрезок металлической трубы. Оба варианта требуют утяжеления. Для этого на поверхность изделия приваривается небольшая металлическая полоса аналогичной ширины. Одновременно из остатков металла следует сделать сердечники для электромагнитов. Для этого несколько полос железа под размер корпуса взаимно скрепляют и соединяют паяльником по бортам. Готовые сердечники крепят к отверстиям в корпусе, проделанным друг против друга. Для закрепления вращающегося якоря, который будет изготовлен на следующем этапе, в корпусе делаются две подшипниковые полосы и стойка из латуни или жести.

Вращающийся якорь

Эта деталь – одна из самых сложных в устройстве. Потребуется несколько жестяных пластин, из которых вырезается около 120 кругов диаметром чуть меньше диаметра корпуса. Их следует разметить: разметить круг на 8 секторов и провести окружность относительно центра диаметром около 38-40 мм. В точках пересечения окружности и секторов сверлят отверстия 8 мм. Пластины фиксируются гайками и надеваются на ось.

Коллектор

Эту деталь проще изготовить из трубы. Фрагмент размерами 25 см длиной и таким же диаметром распиливается на 4 равные части. Из сухой древесины, эбонита или фибры вырезается цилиндр с диаметром и длиной около 25 мм. В его центре высверливается отверстие, чтобы деталь села на ось якоря. Фрагменты трубы крепятся к цилиндру шурупами так, чтобы концы крепежей не подходили к оси якоря во избежание замыкания. Расстояния между фрагментами труб заполняются канифолью.

Щеткодержатель со щетками

Щеткодержатель применяется для снятия напряжения с поверхности коллектора. Его основание толщиной около 10 мм изготавливается из диэлектрика. В нем необходимо сделать три отверстия под щетки и одно в центре для надевания на ось подшипника. Щетки изготавливаются из медных или латунных пластин длиной около 40-50 мм со сквозным отверстием под болты. Благодаря его наличию по мере приближения к коллектору сила нажима будет меняться. Щетки фиксируют шайбами, а их концы затачиваются под небольшим углом, чтобы они плотно касались поверхности коллектора.

Как сделать обмотку

Чтобы сделать динамо-машину своими руками, потребуется около 0,5 кг медной проволоки с бумажной изоляцией 0,5 — 0,8 мм толщиной. При толщине 0,5 мм будет вырабатываться напряжение 25 В с силой тока в 1 ампер, при толщине 0,8 мм — 8 вольт и 3 ампера. Для электромагнита следует отмерить 450 гр проволоки, остаток пойдет на обмотку якоря. Намотка выполняется обычным способом с плотным прилеганием витков и надежной фиксацией концов.

Повышаем мощность за счёт увеличение количества светодиодов.

Схема 7 — установка нескольких светодиодов.

Динамо-машина является более менее стабильным источником постоянного тока, поэтому при подключении последовательно двух светодиодов общая выходная мощность системы приблизительно удваивается. Почему б не соединить три, четыре или ещё больше светодиодов последовательно? Для получения дополнительной мощности нужно установить регулирующие конденсаторы из схемы 6.

В зависимости от количества светодиодов и типа динамо-машины очень различаются и используемые компоненты:

При получении данных значений использованы бутылочная динамо-машина Busch & Muller Dymotec6 (8 магнитных полюсов) и динамо-втулка Shimano DH-3D71 (28 магнитных полюсов). Вероятно различные динамо-машины одного типа будут работать аналогично. Проверьте содержит ли ВАША динамо-машина опорный диод, предназначенный для ограничения выходного напряжения при использовании с электрическими лампочками. Его нужно удалить.

Теперь посмотрим на кривые мощности. Поражает, что 3-ваттная динамо-втулка обеспечивает более 10 Вт мощности в цепи светодиодов! Конечно это не даётся просто так — получая больше мощности, прилагается и больше усилий на педалирование.

Обратите внимание: на кривых с большой отдаваемой мощностью требуется прилагать больше усилий, а на маленькой скорости фара почти не светит. Например, система из шести светодиодов вообще не даёт света на скорости 8 км/ч

Поэтому такая схема для многих не приемлема. Почему б не решить эту проблему, перейдя к другой кривой на маленькой скорости? Читайте далее.

Etymology[edit]

The word dynamo

(from the Greek word dynamis (δύναμις), meaning force or power) was originally another name for an electrical generator, and still has some regional usage as a replacement for the word generator. The word was coined in 1831 by Michael Faraday, who utilized his invention toward making many discoveries in electricity (Faraday discovered electrical induction) and magnetism.

The original “dynamo principle” of Werner von Siemens referred only to the direct current generators which use exclusively the self-excitation (self-induction) principle to generate DC power. The earlier DC generators which used permanent magnets were not considered “dynamo electric machines”. The invention of the dynamo principle (self-induction) was a huge technological leap over the old traditional permanent magnet based DC generators. The discovery of the dynamo principle made industrial scale electric power generation technically and economically feasible.After the invention of the alternator and that alternating current can be used as a power supply, the word dynamo

became associated exclusively with thecommutated direct current electric generator , while an AC electrical generator using either slip rings or rotor magnets would become known as an alternator.

A small electrical generator built into the hub of a bicycle wheel to power lights is called a hub dynamo, although these are invariably AC devices,[citation needed

] and are actually magnetos.

Динамо-зарядник

В полевых условиях всегда пригодится простая «крутилка», динамо-машина для зарядки телефона. Актуальными являются зарядники со встроенным аккумулятором. Встречаются механические зарядники, также не занимающие много места. Многие современные «крутилки» снабжены фонариками.

Данные устройства вполне успешно заряжают мобильные телефоны. Например, при вращении ручки 2-3 оборота в секунду можно получить значение коэффициента от 0.65 до 2.5. Пару минут покрутил и можно говорить по телефону от 2 до 5 минут. Все зависит от модели и условий приема. Ручная динамо-машина не сможет снабжать мощный смартфон с большим дисплеем. Механическая зарядка обеспечит результат в связке с простым телефоном вместе с гарнитурой hands-free.

Зарядка динамо-машина сработает результативно при полностью разрядившемся аккумуляторе, но повысить заряд телефона кручением рукоятки можно только до 50%. Когда аккумулятор разряжен только наполовину, «крутилка» становится бесполезной игрушкой. Если в инструкции указан максимальный ток зарядки – 400 mA с мощностью 2 Вт, то дополнительную энергию выжать не удастся даже при быстром вращении рукоятки.

Похожие записи:

Com порт глазами ремонтника. ремонт, настройка, диагностика. часть 1, теория Программирование микроконтроллеров * Тесты по электробезопасности 4 группа Рисуем принципиальную схему в редакторе ms word Расчёт стоимости электромонтажных работ Как установить электрический полотенцесушитель?