Автомобильный генератор в качестве электродвигателя для велосипеда

Мощный недорогой электровелосипед на базе автомобильного генератора своими руками

Андрей делится своим рецептом приготовления велосипеда на электрическом ходу из подручных материалов. И он не пошел простым путем, заказав готовый набор с электроколесом у китайцев, а сделал двигатель из старого генератора от Жигулей.

Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.

Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.

Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.

Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.

Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).

Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!

Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:

  1. Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
  2. Плата балансировки и защиты – 1шт
  3. Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
  4. Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
  5. DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12

На местном базаре были куплены:

  1. Трещотка (вместе с задней осью)
  2. Цепь велосипедная
  3. Звездочка на 10 зубов от веломотора F50

В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.

Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.

Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.

На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.

Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.

Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.

Поэтому было решено сделать промежуточный вал.

Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.

Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.

Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.

Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.

Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.

В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….

Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.

Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.

Читайте также  Бензиновый генератор prorab 1211 pi

Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.

Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!

Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!

Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…

Велосипедный педальный генератор большой мощности для подзарядки аккумуляторов

Как вырабатывать электричество крутя педали? Один киловатт-час стоит 5 центов. Для получения такого количества энергии необходимо вращать педали 10 часов. Нет никакого смысла говорить о промышленных масштабах производства электроэнергии с помощью педальных генераторов. Тем не менее такой способ получения электрического тока требуется достаточно часто, потому что с помощью мускульной силы мы можем вырабатывать электричество где угодно без потребления топлива, днём и ночью. Оборудование дешёвое и практически не требует технического обслуживания.

  1. Для подзарядки батарей для мобильных устройств во время путешествий на велосипеде.
  2. Для выработки как можно большего количества электроэнергии на стационарных педальных генераторах.

Педальные велогенераторы предназначены для получения электричества в отдалённых районах, где неудобно использовать солнечные батареи неудобны. Генератор для велосипеда может вырабатывать до 300 Вт электроенерги (в среднем 40-150 Вт в зависимости от велосипедиста).

В интернете дано много рекомендаций, как своими руками сделать велосипедный генератор, работающий за счёт вращения педалей. Самодельные генераторы не лучший выбор, так как они содержат много редких ненужных деталей или требуют много работы по адаптации генератора к велосипеду, страдают от проблем с трением, проскальзыванием ремня и быстрого износа.

С ростом популярности электрических велосипедов купить педальный втулочный электрогенератор стало проще. Сейчас хороший выбор вело-мотор-генераторов китайского производства, которые уже можно купить менее чем за 100 евро. В них магниты перенесены на ротор, а медная обмотка неподвижна. Достаточно неплохие динамо-машины.

Как правильно выбрать велогенератор.
  • Мотор устанавливается на неподвижный велосипед — это задний втулочный мотор (переднее колесо неподвижного велосипеда не вращается).
  • Для хорошей производительности в моторе должны использоваться современные редкоземельные постоянные магниты, велогенератор должен быть бесщёточной конструкции.
  • Для получения хорошего эффекта инерции, он должен быть тяжёлым и представлять собой электрическое велосипедное колесо.
  • Для уменьшения механических потерь мотор должен быть прямоприводным/не использовать передач на шестерёнках.
  • Чтобы человек мог справится с педалированием в течении длительного времени, мотор должен давать мощность не менее 200 Вт. Чем больше — тем лучше (снижаются потери, возрастает масса).
  • Напряжение мотора должно превышать заданное выходное напряжение, чтобы оно не падало ниже критического значения, даже во время педалирования не на полную мощность.

На рисунке вверху показано внутреннее устройство мотор-колеса, исполненного в виде втулочного генератора на 24 В, 500Вт производства Golden Motor / Jiangsu, заряжающего аккумулятор 12 В.

Втулочный генератор

Установка генератора на велосипед.
  1. Найдите велосипед — любую рухлядь, но с работающими передней осью, педалями, цепью, седлом и желательно задним переключателем.
  2. Замените заднее колесо на втулочный мотор.
  3. Установите велосипед на опору так, чтобы заднее колесо могло свободно вращаться. Также можно подвесить зад велосипеда, чтобы он совсем не касался земли, взять подставку из металлических кронштейнов, установленных на деревянное основание.

Вернуть велосипед в его исходное состояние можно очень быстро — нужно лишь снять с опоры и поставить колесо назад.

Электрическая схема подзарядки аккумуляторов с помощью педального генератора.

Мотор-генератор расположен слева схемы, выходящее напряжении (+/-12 В) — справа. К выходу можно подсоединить любую нагрузку: лампочки, люминесцентные лампы, светодиодное осветительное оборудование, радио, портативное зарядное устройство для мобильного телефона, телевизор, спутниковый ресивер, инвертор. Все подключённые устройства должны быть рассчитаны на 12 В.

Разберём схему более детально. Велосипедный генератор производит 3-трёхфазный переменный ток, который перед использованием необходимо преобразовать в постоянный. Трёхфазный выпрямитель можно сделать из шести диодов или приобрести в готовом виде (используется в ветроэнергетике). Он выглядит как обычный мостовой выпрямитель, только снабжён пятью клеммами вместо четырёх. Выпрямитель должен быть рассчитан не меньше чем на 100 В и 35 А. Каждый из диодов должен выдерживать такое же напряжение, но только половину тока (20 А). Для выпрямителя требуется некоторое охлаждение — поэтому прикрепите его к большой металлической детали.

Выходная мощность выпрямителя не может напрямую подаваться на лампочку или телевизор, так как при педалировании не вырабатывается стабильное напряжение. Оно будет колебаться между нулём и максимумом и может повредить оборудование. Данная проблема решается подсоединением аккумулятора параллельно к выходу выпрямителя, который будет поглощать лишнюю мощность вырабатываемую генератором и заполнять промежутки времени, когда генератор не вырабатывает достаточно мощности или даже останавливается на короткое время. Аккумулятор не обязательно должен быть большим или каким-то особенным — подходит любой свинцово-кислотный аккумулятор. Если он имеет большую ёмкость это тоже неплохо. Можно использовать старый аккумулятор компьютерного ИБП на 12 В 16 А·ч. Для домашнего применения рекомендуются герметичные аккумуляторы, не выделяющие газов.

На схеме есть и другие компоненты. Один из них это плавкий предохранитель, который нужен на случай короткого замыкания. Аккумулятор производит настолько сильный ток, что даже может воспламенится кабель. Рекомендуется кабель 2.5 мм 2 и плавкий предохранитель на 30 А. Также на схеме есть два измерительных прибора (нет на фотографии). Один вольтметр (со своим плавким предохранителем) и один амперметр. Несмотря на то что педальный генератор работает и без них, вольтметр крайне рекомендуется ради исправности аккумулятора. Лучше брать цифровой вольтметр. Как только на нём высветится 14 В (для систем на 12 В) нужно прекратить вращать педали. Никогда не превышайте 15 В. Напряжение также не должно падать ниже 10.5 В. Аналоговый амперметр (с нулевой отметкой в середине шкалы) не очень важен, но он показывает идёт ли закачка энергии в аккумулятор (в итоге ведущая к полной зарядке аккумулятора) или потребление (ведущее к разряду аккумулятора). В схеме не может использоваться цифровой амперметр, так как ток меняется слишком часто, что не позволяет стабильно считывать показания. Диапазон амперметра зависит от отводимого нагрузкой тока. Лучше всего купить с диапазоном +/- 20 А.

Взаимосвязь напряжения аккумулятора, напряжения генератора, размеров передней и задней звёздочек.

Напряжения аккумулятора и генератора, размер передней и задней звёздочек влияют на затрачиваемые человеком усилия и его каденс. При правильном подборе данных параметров на выбранной мощности система выдаёт требуемое выходное напряжение при адекватном каденсе (50 — 60 об/мин).

Возрастание напряжения аккумулятора (без изменения других параметров) -> Увеличение каденса и уменьшение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности
Возрастание напряжения генератора (без изменения других параметров) -> Уменьшение каденса и увеличение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности
Возрастание размера передней звёздочки (без изменения других параметров) -> Уменьшение каденса и увеличение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности
Возрастание размера задней звёдочки (без изменения других параметров) -> Увеличение каденса и уменьшение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности

Чтобы проверить эту зависимость на практике необходимо установить напряжение генератора выше, чем напряжение аккумулятора, а также попробовать использовать разные передачи (потребуется велосипед с исправным переключателем).

По мере зарядки аккумулятора каденс возрастает и только своевременная смена звездочек переключателем позволяет поддерживать стабильный каденс. Наличие передач также необходимо для индивидуальной настройки педального генератора под каждого отдельно взятого человека.

Читайте также  Аккумулятор автомобильный зарядится от генератора

Технические характеристики системы на базе Golden Motor / Jiangsu: генератор на 24 В, аккумулятор на 12 В, передняя звезда на 42 зуба, задняя звезда на 14 зубьев (18 зубьев, если напряжение аккумулятора ниже 11 В).

Мотор-колесо как генератор

Коммерческие ветрогенераторы обычно оснащаются винтовыми пропеллерными электродвигателями. У них высокий КПД – до 49%. Но такие двигатели сложны в изготовлении, поэтому самодельные ветрогенераторы обычно имеют стандартную конструкцию на роторном моторе.

В роли генераторов для домашней ветроэнергетики нередко используются мотор-колеса для электровелосипедов и гироскутеров. Фактически МК для велосипеда, скутера или электромобиля – это готовый 3-фазный генератор тока на магнитах.

Устройство мотор-колеса

Внутри втулочного мотора для велосипеда или скутера находится вращающийся статор с 30–50 неодимовыми магнитами и статичный ротор с 3 независимыми обмотками. Каждая из них выполнена из 4–9 проводов общим диаметром 3–4 мм. В велосипедных МК обмотки обычно соединяются по схеме «звезда», а в моделях для электросамокатов и скутеров – по принципу «треугольник».

Характерные особенности

Перечислим важные особенности втулочных электродвигателей:

  1. В режиме генератора мотор-колесо начинает выдавать ток без промедлений. Номинальная мощность МК при таком варианте использования достигается при 500–700 об./мин., в зависимости от особенностей модели.
  2. Выработка электроэнергии обеспечивается сразу после установки ветрогенератора, даже при незначительной силе ветра (1–2 м/с).
  3. Выходное напряжение пропорционально скорости вращения.
  4. Для увеличения снимаемой мощности достаточно подключить дополнительные обмотки.
  5. Для торможения МК достаточно закоротить обмотки между собой.
  6. Для регулировки мощности можно снять или подключить дополнительные обмотки, предварительно закоротив их.

Типы мотор-колес

Мотор-колесо заднее 3000Вт, прямой привод, под трещотку (мод. MXUS V3) фото

Мотор-колеса бывают редукторными и прямоприводными. Для использования в качестве генератора электрического тока для ветряка подходят только модели прямого привода. Они не только более надежны и дольше служат благодаря максимально простой конструкции, но и обеспечивают возможность рекуперации энергии. К тому же, отсутствие шестеренок на прямоприводном электродвигателе снижает механические потери.

По весу и мощности МК прямого привода делятся на 3 категории:

  1. Модели массой 4,5–6 кг с номинальной мощностью 600–1000 Вт и КПД около 85%.
  2. Устройства массой 8–10 кг с номинальной мощностью 1,5–2 кВт.
  3. «Тяжеловесы» массой до 24 кг и мощностью до 8 кВт.

Для получения хорошего инерционного эффекта используемое в качестве генератора мотор-колесо должно быть тяжелым. Для получения мощного ветряка подойдет МК на 1000 Вт и 48 В. Универсальную модель можно собрать из МК на 800 Вт, а компактный вариант – на основе ступичного электромотора мощностью 500 Вт.

Выбор напряжения

При покупке прямоприводного МК для вертикального ветряка нужно выбирать модели с увеличенным вольтажом. Например, для аккумуляторной системы напряжением 12 В подойдет безредукторный электромотор на 24 В, для АКБ на 24 В – мотор на 36 В и т.д. Такая разница в напряжении необходима для компенсации его снижения на контроллере и корректной работы при увеличенных оборотах на ветряке. К тому же, напряжение электромотора должно быть выше заданного выходного напряжения, чтобы не допустить его критического снижения при вращении на неполную мощность.

Принцип работы мотор-колеса как генератора ветряка

Для запуска МК нужен источник крутящего момента. Для превращения мотор-колеса в источник энергии нужно инициировать его вращение и заставить устройство работать в качестве генератора. Для этого нужен выгодный пусковой старт, например, энергия ветра. Чтобы использовать ее для выработки электроэнергии, достаточно собрать и установить ветряк из мотор-колеса.

Основные элементы такой конструкции – это ось вращения, лопасти для улавливания ветра и мачта для подъема конструкции на необходимую высоту. Положение генератора может быть вертикальным и горизонтальным. Вертикальный вариант лучше, т.к. позволяет минимизировать сопротивление вращению. Лопасти можно сделать из полипропиленовых полусфер или другие, на усмотрение разработчика. Главное – чтобы они запускались в движение даже при небольшом движении ветра.

Сборка ветрогенератора из мотор-колеса

Процесс сборки ветряка своими руками включает следующие этапы:

  1. Подготовка мотор-колеса с подходящими значениями напряжения, мощности и крутящего момента.
  2. Изготовление и монтаж лопастей. Их можно сконструировать из ПВХ трубы, полипропилена, стеклоткани, дерева и других материалов. Для возможности вращения даже при незначительном ветре лопасти нужно развести на максимальное расстояние от оси вращения.
  3. Соединение лопастей с колесом. Проверка прочности крепления.
  4. Монтаж поворотного механизма, необходимого для вращения лопастей от малейших дуновений ветра. По прочности лучше использовать узел из стали, чтобы он выдерживал даже ураганные воздействия.
  5. Подготовка контроллера, необходимого для измерения выходной мощности.
  6. Установка турбины для монтажа ветряка. Например, можно соединить крепежом уголки из металла. Готовую турбину надеть на ось вращения и выполнить статическую балансировку.
  7. Подсоединение МК к устройствам, потребляющим энергию.

Читайте в предыдущей статье блога VoltBikes о выборе напряжения для электровелосипеда.

Ветрогенератор из мотор-колеса

В коммерческих ветрогенераторах чаще всего используют винтовые пропеллерные двигатели – у них максимальный КПД, доходящий до 49%. Это весомое преимущество, и свой третий или четвертый по счету ветряк вы можете попытаться изготовить по пропелерной схеме — но винтовые двигатели значительно сложнее изготовить, поэтому если вы хотите сделать свой первый самодельный ветрогенератор, т.е. не покупать готовый, а именно сделать ветрогенератор своими руками, лучше начать с классических конструкций на роторном двигателе, выглядит она так:

Однако не стоит думать, что необходимо поднять ветряк как можно выше любой ценой – на самом деле скорость ветра пропорциональна корню седьмой степени от высоты – выгода не большая, но с точки зрения монтажа это весьма существенно!

Один только плюс – если ветро энергетическая установка (ВЭУ) высоко поднятая над землей, то она будет выполнять функцию молниеотвода, а это для сельской местности бывает полезно.

До недавнего времени главной проблемой в строительстве ветрогенераторов являлся выбор (или самостоятельная постройка) генератора электрического тока, подключаемого к шкиву ветрогенератора – всегда легче использовать готовую конструкцию, чем собирать и наматывать обмотки самостоятельно.

И все поменялось с появлением мотор-колес для электровелосипедов и электроскутеров – это идеальные генераторы для домашней ветроэнергетики! В терминах ветроэнергетики правильнее всего принимать мотор колесо за «многополюсной тихоходный генератор», посмотрим, как оно устроено, самое простое и дешевое мотор-колесо для электровелосипеда:

Как мы видим, в зависимости от конструкции, это от 30 до 50 ниодимовых магнита, закрепленных на вращающемся статоре и неподвижный ротор с тремя независимыми обмотками. Каждая обмотка намотана 4-9 параллельно соединенными (для лучшего заполнения паза) проводами, суммарный диаметр около 3-4мм. Посмотрим, что стоит отметить особо важным для самостоятельного строительства ветрогенератора из мотор-колеса?

1.В режиме генератора, любое мотор колесо начинает выдавать ток сразу же, «с пол оборота!»

2.Выдаваемое напряжение пропорционально скорости вращения – учитывайте это при выборе контроллера.

3.Снимаемую мощность можно увеличить, подключая дополнительные обмотки!

4.Можно затормозить мотор-колесо закоротив обмотки между собой – с обмотками ничего страшного не случится, электротормоза такой конструкции давно используются на электровелосипедах и электроскутерах.

5.Внутри мотор-колеса для электровелосипеда обмотки чаще бывают соединены по схеме «звезда». А мотор колеса для скутеров и, особенно, мотор колеса для электросамокатов имеют соединение обмоток по схеме «треугольник» — имейте в виду это при конструировании! Хотя, залезть в мотор-колесо и перепаять обмотки не представляет никакого труда, все эти мотор колеса очень легко открываются!

6.Мотор колеса отличаются по весу и условно делятся на три класса: 4.5-6кг имеют паспортную мощность около 600 – 1000 вт, в случае их использования по назначению, и КПД порядка 85%.
Мотор-колеса весом от 8 до 10 кг мощностью около 1500 – 2000 ватт. И самые мощные, до 24 кг включительно, рассчитаны на мощность до 8000 ватт.

7.Цена на голое мотор колесо (т.е. в комплекте нет ничего кроме самого мотор колеса), которое имеется в наличии .

8.Максимальные обороты мотор-колес при эксплуатации по прямому назначению — от 200 до 400 оборотов в минуту.

Теперь поговорим о конструкциях роторов для ветряков с мотор-колесом. Естественно, конструкция их может быть абсолютно любая, никаких ограничений нет. Но, какие-то подходят лучше и считаются проще для самостоятельно изготовления своего первого ветрогенератора. Абсолютным лидером тут являются вертикальные конструкции с ротором Савониуса. Этот тип конструкции очень прочен и долговечен, если построен правильно, имеет относительно небольшую скорость вращения, что важно именно в конструкции с мотор-колесом в качестве электрогенератора. Ротор Савониуса может быть легко изготовлен в домашних условиях, без возни с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением горизонтальной «пропеллерной» турбины. Более того, в отличие от турбины с горизонтальной осью, ротор Савониуса всегда ориентирован по ветру, и не сильно зависит от турбулентности, что иногда бывает сильным подспорьем.
К недостатком роторов Савониса (а их достаточное количество) обычно относят их низкий КПД, всего порядка 15%. К счастью, для конструкций с мотор-колесов наиболее подходит самый эффективный вид ротора Савониуса.

Читайте также  Автомобильные генераторы в курске

Он не только имеет аэродинамическое преимущество, так как воздушные потоки отклоняются лопастями два раза, но лопасти еще имеют некоторый аэродинамический профиль. Когда на лопасти находит поток воздуха, создается небольшая подъемная сила и, следовательно, эффективность ротора повышается. Реальные конструкции на таком профиле начинают движение при ветре, который лицом не ощущается…

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ МОТОР-КОЛЕСА

Диоды всего лутчше брать минимум 10А или диодные мосты.

Многие сталкиваются с вопросом после сборк и генератора, как избежать перезаряда АКБ. Ответ прост. Вам поможет ко нтроллер заряда от автомобиля. Плюсы очевидны, пришел, выбрал, купил. На примере ,реле регулятора напряжения РР 362.3772 устанавливается на

ПАЗ-3205 ГАЗ-53, артикул РР 362-01

Генератор для велосипеда – что это и как его сделать своими руками в домашних условиях

Генератор для велосипеда – что это и как его сделать своими руками в домашних условиях

Велогенератор – это устройство, позволяющее получить электрическую энергию благодаря вращению педалей и использовать ее для работы фонарей и фар велосипеда или функционирования других аксессуаров. В зависимости от конструктивных характеристик велосипедные генераторы делятся на 4 типа. Самая примитивная конструкция – это динамо-втулка. Более серьезный агрегат – бесконтактный генератор велосипеда. О каждой разновидности мы расскажем чуть позже.

Познания в механике не обязательны, чтобы понять: выдаваемая сила тока и, соответственно, напряжение, напрямую связаны со скоростью вращения педалей. Это правило распространяется на все типы велосипедных генераторов. Устройство выдает переменный ток, поступающий волнообразно, который можно стабилизировать посредством установки моста-выпрямителя. В качестве последнего могут использоваться спаянные друг с другом диодные лампы или специальные компоненты (например, 2-полупериодовый выпрямитель).

Что такое генератор для велосипеда

Возможность подключения хоть к маломальскому источнику электроэнергии – большая удача для велосипедиста. Особенно для тех, кто предпочитает дальнобой. Работа осветительных приборов, зарядка для телефона или навигатора – все это не может происходить без электричества. Можно, конечно, упаковаться батарейками и накопителями энергии, но это не всегда практично и удобно. Решением может стать велосипедный генератор – компактное устройство, которое в процессе вращения педалей выдает переменный ток.

Для чего он необходим

Представьте: вы можете ехать на велосипеде в темное время суток, а фара велосипеда достаточно мощно освещает дорогу. При этом не расходуется заряд батареек и не тратится энергия автономного накопителя – мощность свечения зависит от того, как вы крутите педали. Удобно, согласитесь?

Велосипедный генератор – это практичное решение для тех, кто частенько совершает вылазки в темное время суток. Для работы осветительных приборов на велосипеде генератор – просто незаменимый прибор. Более того, он позволяет подзаряжать телефон, навигатор, колонку и другие гаджеты непосредственно во время движения.

Разновидности велогенераторов

виды велогенераторов

Как мы уже говорили, велосипедные генераторы делятся на 4 категории:

  1. Втулочные. По сути, это модифицированная магнитом обычная велосипедная втулка. Механизм ее действия сводится к образованию вихревых токов. На выходе получается энергия, которая подходит для функционирования различных велосипедных устройств и аксессуаров. Динамо-втулка хороша тем, что получаемый ток передается непосредственно к фаре велосипеда. Это небольшое устройство, которое крепится непосредственно на втулку, а не на колесо, что исключает вероятность образования дополнительного трения. Что касается недостатков, то велогенератор подобного типа незначительно влияет на скорость велосипеда, а также немного утяжеляет его конструкцию. Во время вращения педалей ток поступает волнообразно, то ускоряясь, то замедляясь – соответственно, на втулочном генераторе необходим стабилизатор. Устройство состоит из нескольких компонентов: якорь, обматывающий ось; кольцевой магнит, который крепится на втулку; двойные провода с клеммами.
  1. Бутылочные. Устройства получили такое название из-за некоторого свойства с бутылкой. Прибор монтируется на колесо. Бутылочные генераторы отличаются небольшой стоимостью и практически не меняют вес велосипеда. В то же врем я подобные устройства плохо работают в сырую погоду, а их работа сопровождается специфическим звуком. Бутылочные генераторы подходят для непродолжительных поездок в ясную погоду.
  2. Бесконтактные. Устройства подобного плана являются самыми дорогостоящими. Высокая цена обусловлена практически абсолютным отсутствием изъянов. Принцип работы бесконтактных велогенераторов сводится к накоплению энергии от вращения колес через магнитное поле. Устройство располагается в непосредственной близости от колеса, в которое вмонтирована динамо-втулка – это позволяет практически полностью нивелировать силу трения и сопротивления. Данные устройства отличаются незначительной массой и возможностью сохранения энергии для работы фар во время остановки. Что касается недостатков, то высокая цена – пожалуй, единственный из всех возможных минусов.

Учитывая характеристику каждого устройства для выработки энергии, можно подобрать наиболее подходящий вариант в зависимости от специфики катания и личных предпочтений. Генератор для велосипеда можно приобрести в магазине, а при наличии необходимых компонентов и инструментов можно попробовать сделать его своими руками.

Как сделать генератор из велосипеда в домашних условиях

шаговый мотор

За основу следует взять шаговый мотор. Чтобы прибор обеспечивал достаточной мощностью осветительные устройства велосипеда, он должен обладать следующими характеристиками:

  • номинальный ток – 2,4 А;
  • сопротивление – 1,2 Ом;
  • выдаваемое напряжение – 2,88 В.

Монтировать устройство следует непосредственно вблизи заднего колеса. Дабы обеспечить передачу вращения от колеса на маховик (прорезиненное колесико), понадобится передаточное кольцо. Лучше заранее подготовить необходимые материалы и инструменты, чтобы спокойно работать над созданием полезного велосипедного устройства.

Материалы и инструменты

Чтобы соорудить генератор для велосипеда, понадобится:

  • гибкая пластиковая лента (пойдет на создание маховичка);
  • светодиоды выпрямительного 4 типа (например, компании 1N400) – 4 пары;
  • регулятор линейного напряжения (стабилизатор переменного тока);
  • одноваттный резистор (Cf-100);
  • резистор 1206 на 802 Ом;
  • резистор для диода до 0,25 Ватт;
  • одноваттный диод;
  • проводки;
  • конденсатор на 1 мкФ;
  • емкость для генератора (сгодится обычная пластиковая коробка).

Может пригодиться также и пластинка для образования дополнительного пространства при креплении (не обязательно).

Что касается инструментов, то примитивный набор состоит из следующих элементов:

  • клеевой пистолет с клеем-герметиком;
  • плоскогубцы;
  • сварочный аппарат с необходимыми расходниками;
  • острый канцелярский нож.

Теперь, когда собрано все нужное, можно приступать к работе.

Инструкция

Чтобы не переделывать одну и ту же работу несколько раз, следует воспользоваться уже подготовленным алгоритмом действий, который позволит избежать распространенных ошибок.

Начать следует с изготовления передаточного кольца. Вырабатываемый ток должен поступать от колеса к маховичку мотора через специальное сочленение, в качестве которого выступает передаточное кольцо. Чтобы его изготовить, необходимо скрутить пластиковую ленту в колечко и спаять концы, а по бокам вырезать небольшие отверстия для посадки под спицы. Желательно, чтобы глубина не превышала ¼ толщины скрученной ленты. Передаточное кольцо нужно установить на спицы, после чего закрепить клеем-герметиком.

Диод 1N4004

Дальнейший алгоритм действий сводится к изготовлению непосредственно самого генератора. Последовательность:

  1. Диоды типа 1N4004 спаять между собой до параллельного расположения.
  2. Конденсатор закрепить посередине концов схемы «+» и «-».
  3. К полученной конструкции прикрепить резистор вместе со стабилизатором.
  4. Прикрепить одноваттный светодиод с резистором к фарной цепи.
  5. Соединить фару с конденсаторами с помощью проводков.
  6. Соединить генератор с электрической цепью.

Для большего удобства можно дополнительно установить выключатель между конденсаторами. Его принцип действия сводится к замыканию и размыканию электрической цепи, что позволит велосипедисту выключать фару во время движения.

Остается только надежно закрепить электрическую схему на велосипеде и зафиксировать хомутами провода, чтобы они не мешали движению. И последний этап – проверка работы. Маховичок в результате должен синхронно передвигаться с задним колесом. Если все сделано правильно, то при вращении педалей фара включится. Мерцание осветительного прибора на небольшой скорости – это нормально.

Заключение

Велосипедный генератор можно сделать и самостоятельно, если под рукой есть необходимые компоненты и инструменты. Изготовление динамо-втулки гораздо проще, чем создание бесконтактного генератора – для него понадобится больше деталей и гораздо больше времени. Наличие генератора на велосипеде позволяет беспрепятственно передвигаться в темное время суток.

Юлия Салтрукович

Автор статей. Серьезно увлекаюсь велосипедами и мотоциклами. Интересуюсь всем, что связано с активным образом жизни.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: