Динамо машина для велосипеда - Infinity-Terra.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Динамо машина для велосипеда

Динамо машина для велосипеда: типы, советы при выборе, особенности установки

Динамка для велосипеда – электрогенератор, вырабатывающий энергию во время движения транспорта. Соответственно, крепится к колесу. Устройства бывают нескольких видов, но все они являются удобным дополнением, создающим комфортное передвижение в темное время суток.

Любой велосипедист может выбрать по вкусу необходимую динамку, многие из которых можно приобрести по доступной цене и установить самостоятельно.

Динамо машина для велосипеда – описание

Техническое приспособление, вырабатывающее электрический ток, бывает бутылочного, втулочного вида и других конструкций, которые менее популярны, чем первые два.

Бутылочный тип наиболее доступен, а также прост. Его мощность небольшая из всех существующих видов. Приводной ролик крутится из-за соприкосновения к протектору. Это происходит во время езды на велосипеде.

Втулочный аппарат по конструкции – осевая динамо машина. Стоимость его высокая. Установка требует сил и времени, отдельных вложений и является намного сложнее, чем монтаж бутылочного варианта.

Устройство находится в середине втулки колеса. Процесс запускается автоматически при его вращении. Главный недостаток – невозможность выключения.

Типы динамо машин, их плюсы и минусы

Существует несколько видов электрогенераторов для велосипеда. Основные типы – бутылочный и втулка. Они чаще всего применяются байкерами для оснащения своего транспорта электричеством и имеют свои достоинства и недостатки.

Бутылочная динамо машина

Бутылочный вариант имеет не слишком много плюсов по сравнению с втулочным аналогом, а минусов достаточно. Но все же многие приобретают именно эту модель.

Достоинства:

  • Несложная установка на велосипед по сравнению с динамо втулкой.
  • Низкая стоимость.
  • Возможность отключения.

Недостатки:

  • Весит данное устройство сравнительно немало.
  • Во время движения велосипеда постоянно присутствует шум.
  • Низкая мощность лампочки и, как следствие, тусклое освещение.
  • Сопротивление движению.
  • Зависимость эффективности работы от попадания влаги.
  • Существует возможность смещения с постоянного места закрепления. Тогда динамка может попасть между спицами.
  • Вынужденная необходимость часто проверять состояние устройства.

Динамо втулка

У динамки втулочного типа масса плюсов. Поэтому если есть финансовая возможность, все же целесообразнее приобрести данную модель.

Достоинства:

  • Бесшумность во время работы.
  • Трение сведено к минимуму. Нет в наличии подвижных частей.
  • Не нужно постоянно контролировать герметизацию, а также сцепление.
  • Влага, погодные условия, попадание грязи на эффективность работы и яркость фары не повлияют.
  • Автоматическое включение.
  • Втулка не нуждается в заземлении. Устройство изолировано. Это дает возможность воспользоваться свободным «минусом» другому оборудованию.

Недостатки:

  • Во время монтажа возникает необходимость в переспицовке колеса. Иногда требуется ставить «неродные» спицы, более короткие.
  • Переменный ток, который вырабатывают втулочные динамки, нуждается в выпрямлении. В этом им помогают диоды.
  • Постоянная работа фары при движении велосипеда приводит к перегрузкам. Данный факт приводит к уменьшению срока службы осветительного прибора.
  • Невозможность самостоятельного отключения.

Динамо втулка – конструкция

Такой вид электрогенератора становится все более популярным. Динамо втулка обладаем своими принципами работы. Также в установке есть особенности, которые желательно учитывать во избежание последующих проблем.

Принцип работы

Если бутылочная динамка подает постоянный ток, то втулка вырабатывает переменное напряжение, у которого не существует полярности. Такое обстоятельство для светодиодной фары приносит проблему. Работать она будет лишь с помощью выпрямительного моста.

Присутствие данного устройства будет обязательным для всех деталей, которые рассчитаны изначально на запитку от источника постоянного тока.

Работа втулки происходит по принципу закона электромагнитной индукции. Эта деталь имеет многополюсной магнит, напоминающий кольцо. Он закреплен в корпусе динамки. Вращается вокруг катушки – так называемого якоря, неподвижность которого обеспечивает соединение с осью.

Особенности установки

Деталь устанавливают на вилку переднего колеса таким образом, чтобы контактный разъем оказался с правой стороны. Если он будет «смотреть» влево от велосипеда, устройство может неправильно выполнять свои функции при движении.

Крепить контактный разъем следует надежно. Дропауты должны обладать достаточной степенью параллельности. Иначе возникает деформация оси генератора, и появится шум благодаря излишнему трению внутри динамки.

В отличие от бутылочного варианта при монтировании втулки, колесо приходится разбирать после съема. Понадобится набор укороченных спиц. Как только колесо окажется разобранным, следует укрепить подготовленными спицами обод на динамке.

Далее нужно как можно ровнее, а также равномернее вмонтировать, последовательно натягивая спицы. После окончательного укрепления обода следует выполнить балансировку. Затем проконтролировать на дисбаланс, а также на биение.

Как выбрать динамо машину для велосипеда?

Прежде, чем выбрать динамку для велосипеда, рекомендуют обратить внимание на некоторые нюансы.

А именно:

  1. Данный вид электрогенераторов иногда приводит фары в негодность. Чтобы сберечь свой осветительный прибор, лучше сразу поменять фару на ту, которая обладает полупроводниковым регулятором.
  2. Бутылочная динамка во время низкой скорости тускло освещает путь. Любителям спокойной езды на велосипеде такой тип генератора не подойдет.
  3. Динамка в виде втулки хорошо освещает при пониженной скорости байка. Такой факт стал возможен из-за низкочастотности переменного тока. Качество освещения будет становиться лучше при увеличении скорости.
  4. Вместе с динамо втулкой целесообразно будет приобрести выпрямитель. Эта дополнительная деталь увеличит эффективность работы фар.
  5. Мощность осветительного пробора для эффективности должна соответствовать мощности динамо втулки.
  6. Желательно сверить совместимость размеров колес и типа динамки. Иначе владелец велосипеда рискует получить заклин в колесе. При такой проблеме сидящий на байке теряет равновесие.
  7. Требуется обратить внимание на общий вес велосипеда (вместе с багажом). На втулке должна быть прописана допустимая масса. При превышении веса торможение будет недостаточным. Если меньше – торможение может привести к заклину колеса.
  8. Динамка вырабатывает достаточно высокое напряжение. Поэтому нельзя прикасаться к клеммам при езде, или когда колесо в движении. Последствие обычно вызывает поражение током.

Электрогенератор для велосипеда не является предметом первой необходимости в комплектации. Но это устройство очень удобно в современном мире. С его помощью, особенно втулочных моделей, можно не только не беспокоится о передвижении в темное время суток, но и подзаряжать гаджеты и аккумуляторы.

Все-таки большинству байкерам нравится втулочный вариант динамки. И это несмотря на сложность установки и высокую стоимость по сравнению с бутылочным аналогом. Но бюджетный бутылочный генератор также привлекает многих доступной ценой и легкостью монтажа.

Плюсы и минусы различных динамомашин для велосипеда

6 минут Автор: Станислав Погребной 74

Каждый велосипедист мечтает о своей автономности, безопасности и комфорте в дороге, хоть немного напоминающую автомобильную. Под сильным дождём мечтается о крыше, при встречном ветре – о мотовелосипеде или электродвигателе, а при движении в темноте, да ещё на лесных тропинках, в незнакомых местах, все мечтают о хорошем освещении дороги.

Современная велосипедная техника шагнула далеко вперёд. В СССР, во времена нашего детства, динамомашина для велосипеда крепилась на перо вилки переднего колеса, была в комплекте с фарой и проводами.

Такой тип динамо называется «бутылочным» за сходство генератора с бутылкой (см. рисунок ниже),но имела ряд недостатков.

Преимущества и недостатки «бутылочной» динамки

Динамка могла щелчком руки (или ноги) фиксироваться к покрышке сбоку, и фонарь тотчас же вырабатывала свет.

Недостатки такой динамомашины были следующее:

  • сравнительно большая масса, крепящаяся асимметрично на вилку(около 200-250 г);
  • шум ротора динамо генератора, постоянно сопутствующий движению;
  • недостаточная мощность,фара светила тускло, так как была установлена обычная лампочка от карманного фонарика;
  • ощутимое сопротивление движению, особенно на подъёмах;
  • при дожде или попадании на покрышку грязи, эффективность динамо резко снижалась из-за проскальзывания и недостаточного сцепления поверхностей;
  • так как во включённом состоянии постоянно головка динамки соприкасается с боковой поверхностью покрышки, то покрышка истирается значительно быстрее, чем при обычном режиме езды;
  • практически перед каждой поездкой нужно было проверять регулировку динамки – так как максимальное напряжение динамо генератор вырабатывал только при соприкосновении головки с покрышкой при определённых условиях, таких, как давление, угол наклона генератора и высота расположения головки. После каждого падения, естественно, нужно было проверять регулировку;
  • наконец, бутылочная динамо машина может сместиться с места фиксации и попасть в спицы велосипеда.
Читайте также:  Электро колеса для велосипедов

Однако у неё были определённые достоинства, такие, как:

  • возможность её отключения (с исчезновением сопротивления и шума);
  • более лёгкая установка на уже купленный велосипед, чем динамо втулки, о которых разговор будет ниже;
  • дешевизна бутылочной динамомашины.

Сильнее всего раздражало ощущение необходимости постоянно двигаться быстро для получения яркого пучка света, невзирая на шум и ощущение сопротивления. Сопротивление было таким, как будто постоянно слегка прижимается тормозная ручка.

О динамо втулках

С тех пор прошло более четверти века. Появились мощные ёмкие аккумуляторные батареи и, самое главное, экономичные и яркие источники света, такие, как светодиоды.
Но самое главное, в РФ широко распространился другой тип динамо, распространившийся в мире с конца 1950-х годов. Он называется динамо втулка.

Это устройство просто совмещает функцию колёсной втулки и функцию выработки электроэнергии. Они впервые начали изготавливаться в Великобритании. Их стоимость колеблется от 50 до 300 долларов и выше.

В стандартной втулке производится ток напряжением 6 В, а мощность составляет на выходе порядка 2 Вт. Новые втулки способны генерировать до 3 Вт. Так как каждой выходной мощности соответствуют свои источники света, то не стоит ставить более мощный фонарь на втулки с более низкой выходной мощностью, иначе свет будет тусклым.

Светодиод мощностью 3Вт способен ослепить человека на несколько секунд даже в ясный день, а в темноте, с использованием оптики он будет служить очень хорошо.

Положительные и отрицательные качества динамо втулок

Преимуществами динамо втулок являются:

  • бесшумность;
  • отсутствие подвижных частей и трения соответственно. Установленный кольцевидный магнит с многими полюсами вращается вокруг катушки без соприкосновения ротора и статора.
  • нет необходимости в контроле сцепления, герметизации и других сложностях. Погода не влияет на качество светового потока;
  • не изнашивается покрышка;
  • такая втулка включается автоматически, на постоянном приводе.
  • у динамо втулок, в отличие от «бутылок», велосипедная рама не является «землёй», или частью минусовой цепи. Она изолирована. Поэтому может использоваться как «минус» при навеске другого оборудования.

Недостатки динамо втулок следующие:

  • несколько больший вес (за счёт магнитов);
  • постоянное подключение такого устройства к фаре приводит к постоянному включению света при движении (для некоторых велосипедистов это является плюсом, так как повышает их видимость и безопасность);
  • фара больше нагружается и меньше служит;
  • при установке требуется переспицовка колеса, так называемое «динамо колесо». Кроме того, «родные» спицы могут не подойти, так как нужно ставить более короткие. Посмотрите, насколько больше динамо втулка, чем «родная»;
  • динамо втулки генерируют переменный ток, его нужно выпрямлять с помощью диодов.

Как те, так и другие генераторы на высокой скорости движения могут просто сжечь лампы в фарах. Но в современных фарах может быть регулятор напряжения на полупроводниках, лучше использовать именно их.

Если сравнивать бутылочные динамки с втулочными, то втулки лучше светят на низкой скорости, за счёт более низкой частоты переменных токов.

В заключение хочется сказать, что при установке такой системы выработки электроэнергии своими руками, как динамка для велосипеда, проще начать с дешёвого «бутылочного» китайского генератора. Во всяком случае, это позволит вам поработать, немного «подкачать» ноги и сердечно-сосудистую систему за счёт дополнительного сопротивления и сэкономить средства и время, так как при установке динамо-втулки придётся переспицевать колесо.

Динамо-машина (Велогенератор). Виды и особенности. Работа

Генератором электрической энергии называется устройство, преобразующее химическую, механическую или тепловую энергию в электрический ток. Таким генератором, использующимся на велосипедах для питания задних фонарей и передней фары, является динамо-машина.

Разновидности

Рассмотрим существующие виды велосипедных динамо-машин заводского исполнения.

Бутылочная

Этот вид велосипедного генератора наиболее доступный и простой. Однако его мощность не самая большая из всех видов. Приводной ролик генератора вращается за счет касания к протектору шины колеса во время движения.

Втулочная динамо-машина

Динамо-втулка по своему устройству является осевой динамо-машиной. Исполнения таких моделей могут быть различного вида. Стоимость втулочного генератора довольно высока. Установка более сложная, по сравнению с бутылочным вариантом.

При приобретении необходимо проверить число спиц и метод фиксации установочного колеса. К достоинствам втулочного генератора относится его защищенность от влаги, в отличие от бутылочного генератора, приводной ролик которого в сырую погоду проскальзывает по покрышке велосипеда. Устройство заключено внутри втулки колеса, и работа происходит от его вращения.

К недостаткам такого устройства относится то, что выключить работу втулочного генератора не получится.

Цепная

Цепной вариант велосипедного генератора встречается достаточно редко. Однако есть несколько разных исполнений этого вида. Устройство может оснащаться USB портом для зарядки мобильных гаджетов.

Недостатком такой конструкции является малый срок службы, так как при эксплуатации происходит воздействие металлической велосипедной цепи на пластиковые элементы генератора.

Бесконтактная

Это оригинальная динамо-машина с бесконтактным принципом действия. Колесо велосипеда играет роль ротора. На колесо фиксируется специальный обруч, на котором закреплены 28 магнитов. Они расположены поочередно, с разными полюсами.

Статором является индукционная катушка, в которой вырабатывается электрический ток. В эту систему включена аккумуляторная батарея для накопления энергии. По заверениям производителя для обеспечения нормального светового потока достаточно двигаться со скоростью 15 км в час.

Достоинствами этой конструкции является:
  • Отсутствие трущихся элементов.
  • Бесшумная эксплуатация.
  • Неограниченный срок эксплуатации (кроме батареи аккумуляторов).

Недостатком бесконтактной модели является малая емкость аккумуляторов. Ее хватает всего на несколько минут. Однако многие умельцы легко исправляют этот недостаток различными способами, в том числе заменой батареи на более мощную.

Другие конструкции

В настоящее время очень популярны различные интересные устройства, которые изготовлены в Китае. Иногда видишь такие устройства, которые раньше нигде не производили. Даже их принцип действия не всегда понятен, однако они работают.

Такое китайское устройство можно смело назвать велогенератором будущего. Динамо-машина из поднебесной выглядит по аналогии фантастических фильмов. Судя по внешнему виду, для ее функционирования нет необходимости в контакте с шиной колеса или цепью. Также нет никаких магнитов.

Принцип ее работы не совсем понятен. Возможно, это является технологическим секретом завода изготовителя.

Конструктивные особенности и работа

Наиболее популярной моделью динамо-машины на велосипедах является ее бутылочная конструкция, за ней идет динамо-втулка. Остальные виды используются значительно реже. Поэтому рассмотрим самые распространенные модели.

Динамо-бутылка

Динамо-машина бутылочного вида работает на боковой части передней шины велосипеда. Выполнена в виде небольшого генератора электрической энергии, и служит для работы заднего фонаря и передней фары велосипеда, а также зарядки электронных мобильных устройств.

Такой мини-генератор может монтироваться как на переднее колесо, так и на заднее. В первом случае устройство может совмещаться со встроенным фонарем. Для отключения генератора предусмотрен специальный откидной механизм, фиксирующий корпус генератора в том положении, когда нет соприкосновения с шиной колеса велосипеда.

Название этого устройства происходит от внешнего сходства формы с бутылкой. Бутылочный велогенератор имеет и другое название – боковое динамо. Приводной резиновый или металлический ролик приводится во вращение на боковой стороне шины колеса. При движении велосипеда шина придает вращательное движение ролику велогенератора, который вырабатывает электрический ток.

Читайте также:  Рулевой подшипник велосипеда
Достоинства
  • Отключенный привод генератора не оказывает сопротивления движению велосипеда. При включенном генераторе велосипедисту приходится прикладывать больше силы для движения. Динамо-втулка в отличие от бутылочного велогенератора, всегда оказывает сопротивление вращению колеса, хотя значение этого сопротивления незначительно. Если бутылочный велогенератор включен, но фонари и фара не подключены к питанию, то сопротивление движению велосипеда меньше.
  • Легкая и простая установка. Такое устройство легко установить на любой велосипед, в отличие от втулочного генератора, для установки которого необходима сборка всего динамо-колеса со спицами.
  • Небольшая стоимость. Такие модели обычно стоят дешевле других видов велосипедных генераторов, хотя бывают и исключения из этого правила.
Недостатки
  • Сложная настройка. Требуется тщательная настройка и регулировка соприкосновения с покрышкой колеса под определенным углом, давлением в шине, высотой. Если велосипед упадет, либо ослабнут фиксирующие винты, генератор может быть поврежден. Неправильно отрегулированное устройство генератора будет издавать много шума, создавать чрезмерное сопротивление, проскальзывать по колесу. Если винты крепления слишком ослабнут, то механизм может сдвинуться с места и попасть в спицы колеса, что приведет к поломке спиц и выходу колеса велосипеда из строя. Некоторые велогенераторы оснащены специальными петлями, предохраняющими их попадание в спицы.
  • Для переключения требуется физическое усилие. Чтобы привести в действие генератор, необходимо переместить его корпус до соприкосновения с колесом. Втулочные генераторы могут включаться автоматически или с помощью электроники. Для этого не нужно прикладывать усилия.
  • Повышенный шум. При эксплуатации слышен шум в виде жужжания, в то время как динамо-втулки не создают шума.
  • Износ шины колеса. Для эксплуатации генератора требуется соприкосновение с шиной, в результате происходит трение и износ покрышки. Если сравнить с динамо-втулкой, то там трение с покрышкой отсутствует.
  • Сопротивление движению. Бутылочная динамо-машина оказывает значительно больше сопротивление движению велосипеда, чем втулочная модель. Однако при правильной настройке сопротивление незначительное, а в отключенном виде отсутствует.
  • Проскальзывание. При сырой дождливой погоде приводной ролик бутылочного генератора будет скользить по шине колеса, что уменьшает выработку электрического тока и снижает яркость света фары и заднего фонаря. Втулочные генераторы не требуют для работы хорошего сцепления с покрышкой, и не зависят от погоды и других неблагоприятных условий.
Динамо-втулка

Втулочная конструкция велогенератора разработана в Англии, а производится различными фирмами во многих странах. Мощность такой конструкции может достигать 3 ватт при напряжении 6 вольт. Технологии их изготовления постоянно совершенствуются, размеры конструкции становятся меньше и мощнее. Современные фары для велосипеда стали излучать более эффективный свет, так как применяются светодиоды и галогенные лампы.

Динамо-втулки при работе не создают шума, но их масса больше, чем у других моделей. Трущиеся части во втулочном варианте устройства отсутствуют. Они функционируют за счет магнита, имеющего множество полюсов, и выполненного в виде кольца. Он находится в корпусе втулки и вращается вокруг неподвижного якоря с катушкой, зафиксированной на оси. Сопротивление вращению такой конструкции очень незначительное.

Динамо-втулки вырабатывают переменный ток. На малых скоростях вырабатывается больше электричества, по сравнению с бутылочной моделью, за счет низкой частоты тока. Существуют схемы выпрямителей для динамо-машины. Они выполнены по простой схеме моста из четырех диодов.

Динамо-машина втулка вырабатывает низкое напряжение, поэтому при применении кремниевых диодов потери составляют значительную величину – 1,4 вольта. С германиевыми диодами потери снижаются, и составляют всего 0,4 вольта.

Принцип работы динамо-машины

Динамо-машина вырабатывает электрический ток с помощью эффекта электромагнитной индукции. Ротор вращается в магнитном поле, в результате чего в обмотке возникает электрический ток. Концы обмотки ротора подключены к коллектору, выполненному в виде колец. Через них с помощью прижимающихся щеток электрический ток поступает в сеть.

Ток в обмотке имеет максимальное значение, если ротор находится перпендикулярно по отношению к магнитным линиям. Чем больше угол поворота обмотки, тем ток меньше. Вращение обмотки в магнитном поле изменяет направление тока за один оборот два раза. Поэтому ток называют переменным.

Подобный генератор для постоянного тока изготавливается на этом же принципе. Разница в некоторых деталях. Концы обмотки соединяют не с кольцами, а с полукольцами, которые изолированы друг от друга. При вращении обмотки щетка контактирует поочередно с каждым полукольцом. Поэтому ток, поступающий на щетки, будет иметь только одно направление и будет постоянным.

dave_7447

Обрывки поповской жизни

Попы — тоже люди!

После разборок в динамо-генераторе, думаю, есть необходимость и небольшой обзорчик устроить на предмет «а какие они еще бывают?». В данном обзоре будут представлены только заводские генераторы, (серийные и претендующие на серийность), никаких кустарных устройств рассматривать не планируется.

Первым номером у нас идет самая обыкновенная бутылочная динамо-машина. Простой и доступный, но не самый мощный генератор.

Данный генератор может быть установлен как на заднее колесо, так и на переднее. В последнем случае конструкция может иметь встроенный фонарь (также встречаются устройства с задним фонарем). В конструкции, как правило, предусмотрена защелка-фиксатор, для «отключения» генератора, если это необходимо.

От себя добавлю, что динамо-машина с резиновым роликом, как оказалось, шумит значительно меньше, чем с металлическим, и у нее лучше сцепление с влажной покрышкой.

Напряжение: 6V
Мощность: 2.4 — 3W

Динамо-втулка — осевая динамо-машина. Внешне устройства бывают довольно разнообразны.
Не самый доступный вариант как по цене, так и по сложности установки. При покупке следует обратить внимание на количество спиц (3236) и способ крепления (осьэксцентрик) того колеса, на которое предполагается установка. В отличие от бутылочных машин, данный агрегат не боится осадков: ролик «бутылочки» может проскальзывать по мокрой резине. Во втулке проскальзывать нечему, но и выключить ее не представляется возможным.

Напряжение: 5V
Заявленная емкость встроенной АКБ: 1000 mAh
Тип батареи: литий-полимерный аккумулятор

Цепная динамо-машина — достаточно экзотический вид генераторов. Встречаются модификации. В устройстве предусмотрен USB контакт, предполагается зарядка, как минимум, телефонов. Но остается открытым вопрос, каким образом данное устройство крепится на мультискоростные велотрансмиссии, и каков срок его службы, ведь велосипедная цепь способна довольно быстро привести в негодность контактирующие с ней пластиковые детали.

BikeCharge light & USB Power Generator.

Напряжение: 5V
Мощность: 3W
Заявленная емкость встроенной АКБ: 700mAh
Тип батареи: литий-ионный аккумулятор

В данной конструкции воплощена уже озвученная выше и далеко не новая идея соединения динамо-машины и фонаря. Особенность данной конструкции в том, что она крепится на торец втулки, а рабочее колесо, с которого на генератор подается крутящий момент, фиксируется прямо на спицах. Конструкция снабжена как передним, так и задним фонарем (хотя лично с моей точки зрения задний фонарь лучше сзади располагать), и, благодаря современному USB интерфейсу, позволяет поддерживать работоспособность GPS-навигатора или смартфона. В комплекте имеется пульт-«манетка» для управления лампой (вклвыкл).

Аналогичная предыдущей, но бесфарная конструкция на заднее колесо. В комплекте, как правило, присутствует АКБ, передний и задний фонари, и блок питаниямаршрутизатор, с помощью которого можно перенаправить энергию на фонари или к порту USB.
Очевидный, но не фатальный недостаток: SunUp непригодна к использованию на колесах с дисковым тормозом.

Крайне любопытная конструкция бесконтактной динамо-машины. По сути дела роль ротора выполняет колесо, на которое крепится «обруч» из 28-ми попеременно-полюсных магнитов, а статором служит, надо полагать, обычная индукционная катушка со встроенным АКБ.

Конкретных сведений о системе обнаружить не удалось, но производители утверждают, что скорости 15 кмч достаточно для нормальной работы лампы в 100 люмен (CREE Q4 white LED). Теоретически, это недалеко от истины.

Читайте также:  Складной руль для велосипеда

Плюсы этой системы:
— отсутствие какого-либо трения, и, как следствие, полная бесшумность в работе;
— срок эксплуатации ограничен лишь качеством встроенной АКБ (что, впрочем исправимо).
К недостаткам можно отнести разве что резерв АКБ — всего 4 минуты, но при наличии кое-каких деталей, познаний в радиотехнике и прямых рук, это несложно исправить.

Динамо-машина будущего. Выглядит настолько фантастично, что верится с трудом. Для ее работы не требуется ни контакта с колесом, ни каких-либо магнитов. Принцип действия совершенно неясен и, надо полагать, представляет собой секрет производителя. Может быть это все — просто чья-то шутка, но видеодемонстрация, тем не менее, впечатляет.

Электрические характеристики велосипедных бутылочных динамо-машин

История динамо-машин для велосипедов.

Велосипедные динамо-машины представляют из себя обычные генераторы переменного тока, оборудованные постоянными магнитами. Они могут работать при достаточно низкой частоте вращения колеса.

Бутылочные динамо-машины, работающие на боковой поверхности колеса, которые много лет были самыми популярными, сейчас вытеснены динамо-втулками. Существуют также динамо-машины другого типа: динамо-машина на спицах колеса, роликовая динамо-машина, но они не получили широкого распространения.

В статье будут рассмотрены электрические характеристики бутылочных велосипедных динамо-машин и способы получения максимальной мощности.

Мощность динамо-машин.

В Европе большинство велосипедных динамо-машин рассчитаны на 3 Вт (это 500 мА при напряжении 6 В). Мощность фары, работающей от динамо-машины, зависит от скорости. Обычно она нулевая при остановке, на средней скорости — 3 Вт, на очень большой скорости — всего немного более 3 Вт. Чтобы не сжечь лампы, некоторые производители устанвливают в динамо-машины ограничивающие опорные диоды и другие механизмы защиты от перенапряжения.

Испытательный стенд.

Протестировано три генератора (слева направо): Busch + Müller Dymotec6, AXA HR и один дешёвый китайский.

  1. У B&M Dymotec6 хорошая механика. Она хорошо бежит по покрышке. Её часто можно встретить на качественных туристических велосипедах. В 2004 году эту динамо-машину купить можно было за 24.90 евро.
  2. AXA HR оснащена сильными магнитами. Из всех протестриованных генераторов даёт наибольший ток. Для ограничения выходного напряжения предусмотрено два последовательно подключенных опорных диода (BZX 85C 7V5). Перед проведением измерений вскрыли пластмассовый корпус и удалили эти диоды. Её часто устанавливают на велосипеды известных производителей. Цена AXA HR 16.99 евро.
  3. У дешёвой китайской динамо-машины магнитные характеристики немного хуже чем у Dymotec6. Механика не рассчитана на интенсивное использование, но она соотвествует всем нормам. Она скреплена двумя винтами и её можно полностью разобрать. Ею обычно комплектуют «ашанбайки». Она может пригодится велосипедистам редко катающимся в темноте, так как её можно купить всего за 3.45 евро.

Инструменты.

Для измерения электрических характеристик велосипедных динамо-машин мы создали инструмент, который измеряет скорость велосипеда основываясь на количестве оборотов генератора за минуту:

Собрали его из фонарика Panasonic и велокомпьютера Trelock FC 404. Также необходимо дополнительная схема (смотрите ниже) ограничения переменного напряжения динамо-машины и понижения его до частоты, которую может обработать велокомпьютер.

Сначала мы пытались использовать дешёвый велокомпьютер, но вскоре обнаружили, что он сильно округляет показания на высокой скорости. Поэтому заменили его на фирменный Trelock FC 404, который показывает скорость с точностью до десятых долей км/час.

Чтобы правильно выставить в велокомпьютере окружность колеса, необходимо знать диаметр колеса и число полюсов магнита динамо-машины. Большинство бутылочных динамо-машин имеют 8 полюсов — их можно почувствовать, как 8 шагов при обороте колеса (или измерить 4 полных синусоиды за один оборот). Формула расчёта окружности колеса, вводимой в велокомпьютер:
2πDn/p, где D — диаметр колеса, n — коэффициент деления CD4060 (Q4=16), p — количество полюсов магнита.

Для измерений приведённых ниже также используются мультиметр, осциллограф, лабораторный блок питания и регулируемая нагрузка, основанная на микросхеме линейного регулятора LM317T.

Измерения.

Максимальная мощность динамо-машин.

Установка: Динамо-машина, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, нагрузка 100 — 250 мА, спидометр подсоединённый к динамо-машине.

Методика: Запускаем динамо-машину на 15 км/час. Измеряем напряжение параллельно нагрузке по току 100, 130, 160, 190, 220, 250 мА. Повторяем на 40 км/час. Повторяем для каждой динамо-машины. Зная напряжение и ток подсчитываем мощность. Строим график мощности и тока.

Результаты: AXA HR выдаёт максимальную мощность при токе 200 мА (после удвоителя напряжения), B&M Dymotec6 при 180 мА, дешёвая динамо-машина при 160 мА. Вне зависимости от скорости у AXA HR самая высокая мощность, а у дешёвой динамо-машины самая низкая.

Выводы: Максимальная мощность достигается при определённом токе, она мало зависит от скорости, а преимущественно зависит от самой динамо-машины. Короче говоря: Динамо-машина — это источник тока.

Мощность и скорость Dymotec6.

Кривые для других моделей аналогичны кривой для Busch&Müller Dymotec6 с той только разницей, что мощность будет немного больше или меньше.

Установка: Dymotec6, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, нагрузка на 180 мА, спидометр.

Методика: Запускаем динамо-машину на 4, 5, 7, 9, 12, 15, 19, 24, 31, 40, 50 км/час и измеряем напряжение параллельно нагрузке. Подсчитываем для каждой скорости мощность = измеренное напряжение × 180 мА тока и строим график.

Вывод: С хорошо подобранной нагрузкой на средней скорости Dymotec6 выдаёт 2.7 Вт, на высокой скорости 5 Вт и на очень высокой скорости 6 Вт. Данные показатели достигаются без изменения динамо-машины.
Вопрос: Почему не перегорает лампочка в стандартной фаре на 3 Вт подключённой к Dymotec6 на скорости 50 км/час?
Ответ: Потому что на такой скорости нагрузка подобрана неправильно (ток тоже большой) и лампочка не потребляет максимальную мощность.
Вопрос: Где теряется энергия, если нагрузка не потребляет максимально возможную мощность?
Ответ: Она не пропадает. Просто динамо-машина вращается с меньшим усилием. Попробуйте на полной скорости замкнуть выходы динамо-машины — ток сильно упадёт.

Производительность Dymotec6 при разной температуре.

Во время работы динамо-машины возрастает её температура. Мы тестировали B+M Dymotec6 на скорости 50 км/час при температуре 23º C. Подключены схема удвоителя Гриначера (два 1N5818 и два 1000uF) и нагрузка 180 мА. Измерялась выделяемая на нагрузке мощность. Эксперимент производился на стационарной платформе, поэтому динамо-машина не охлаждалась. Приблизительно через 20 минут её мощность снижается с 100% до 80%. Через 10 минут наблюдается ещё некоторое падение мощности. Через 30 минут температура корпуса составила 89º C. Внутри наверное ещё жарче.

Далее прикрутили обычный 80 миллиметровый компьютерный кулер для имитации охлаждения, которое возникает при движении на велосипеде. Мощность начала расти и в итоге достигла 89% от начального значения. Температура остановилась приблизительно на 40º C.

Для этого эксперимента была выбрана Dymotec6, так как в ней среди всех протестированных динамо-машин наилучшая механика. С ней ничего не случилось в течении двух часов при производстве 5 Вт энергии на скорости 50 км/час. Многие динамо-машины не выдерживают такую нагрузку. Из-за высокой внутренней температуры страдают подшипники, которые быстро изнашиваются. Если при вращении магнит приходит в соприкосновение со статором, то из-за трения резко увеличивается внутренняя температура, что приводит к оплавлению корпуса и заклиниванию ротора. На нашей установке это приведёт только к отсоединению мотора от динамо-машины, тогда как на реальном велосипеде переднее колесо может внезапно развалится вследствие разрушения валом ротора покрышки, обода или спиц. Поэтому лучше никогда не покупайте дешёвые динамо-машины.

Ссылка на основную публикацию