Как работает динамо двигатель

Введение.

Несколько слов о мощных светодиодах и люменах.

В приведённых схемах используются только мощные светодиоды, которые выпускаются такими производителями как Philips-Lumileds, Cree, Seoul Semiconductor. Мощные светодиоды быстро усовершенствуются. Новые модели мощных светодиодов, которые ещё шесть месяцев назад были наиболее совершенными светодиодами, сейчас выглядят тусклыми. Скоро на рынке может появится в свою очередь ещё более яркое поколение светодиодов. Поэтому нельзя порекомендовать конкретную модель светодиодов. Электронные схемы не зависят от типа используемых светодиодов при условии, что у них типичное прямое напряжение белого светодиода.

Чтобы рассчитать светоотдачу схем, представленных на этой странице, необходимо только знать мощность светодиодов. В спецификации светодиода указано сколько люменов на ватт он даёт.

Чтобы собрать максимально яркую фару необходимо обратить внимание на:

• электронную схему — чем больше она выдаёт мощность, тем лучше;
• светодиоды — чем больше люменов на ватт, тем лучше;
• оптику, отражатели, линзы — их эффективность должна стремится к 100%.

Схема 1 — самая простая схема питания светодиодной фары.

Динамо, мостовой выпрямитель и один мощный светодиод — это всё что нужно для светодиодной фары с питанием от динамо-машины!

Как она работает.Переменный ток из динамо-генератора проходит двухполупериодный выпрямитель и питает один мощный светодиод фары. Ток светодиода жестко ограничен динамо-генератором до 500..600 мА. Можете убедится сами, что светодиод будет светить. Диоды Шоттки (1N5818) сводят к минимуму потери в цепи. Эта схема работает как для бутылочных динамо-машин так и для динамо-втулок. Она выдаёт чуть более 1.5 Вт мощности.

Вышеприведённая схема имеет одну проблему — мерцание света на низких скоростях, особенно если питание поступает от динамо-втулки. С этим недостатком можно легко справится:

Схема 2 — уменьшаем мерцание на низкой скорости.

Сглаживающий конденсатор снижает мерцание на низкой скорости и даёт небольшую прибавку яркости. Чем больше ёмкость конденсатора C1, тем меньше мерцание. C1 требует не менее 4 В, а ёмкость не ограничена. Поэтому единственными небольшими ограничительными факторами остаются только стоимость и размер конденсатора. Схемы работают как с динамо-втулками так и с бутылочными динамо-машинами. Для более эффективного снижения мерцания динамо-втулкам требуется более крупный конденсатор.

Несколько советов:
Конденсатор C1 может быть установлен внутри корпуса фары, где должен правильно присоединён к светодиоду. В случае отсоединения светодиода от схемы, конденсатор заряжается до достаточно высокого напряжения (до 100 В при быстрой езде). Это не только опасно для жизни, но и переподключение светодиода вызывает запредельный ток, который может даже испортить светодиод. Это справедливо для большинства схем на этой странице.

Установка динамо втулки

При установке бутылочного генератора трудностей не возникает, а вот втулка генератор для велосипеда, заставит вас поработать.

Прежде всего, поскольку сама конструкция такого генератора предусматривает установку в качестве несущей втулки, колесо придется снять и полностью разобрать. Предварительно позаботьтесь о комплекте укороченных спиц. После полной разборки, укрепите короткими спицами обод на втулке. Старайтесь ровно и равномерно установить, постепенно натягивая спицы, а после, подтягивая, укрепить обод окончательно. Затем необходимо сделать балансировку и проверить на биение и дисбаланс.

Во-первых это готовый генератор переменного тока, который предназначен для работы в качестве втулки велосипедного колеса, вырабатывающей электроэнергию для фары, а это означает что он тихоходен, так-как колесо велосипеда при езде крутится максимум до 300бо/м. На номинальную мощность динамо-втулка выходит при скорости около 15км/ч, а начинает давать ток практически с нулевых оборотов 5-7км/ч.

Особенность этого генератора в том, что здесь вращается не вал (ротор), а корпус (статор), но в этом есть даже некоторые преимущества, так- как крепить можно одним болтом за вал, а лопасти прямо на корпус. Так-же вес динамо-втулки всего порядка 400гр.

Изначально динамо-втулка выдает переменное напряжение, но для зарядки аккумуляторов нужно постоянное напряжение, поэтому можно даже без применения паяльника собрать диодный мост, он выпрямляет напряжение.

Покрутив динамо-втулку я удивился на сколько большое напряжение она может давать, при номинальных 6вольт оказывается ее от руки легко можно раскрутить до 30-ти вольт, а это значит что ей можно заряжать не только два-три пальчиковых аккумулятора, но и АКБ 12вольт, и даже 24 вольта, что мною было проверено на практике. А вот сила тока максимальная 520мА. , после этого порога конкретно в моей динамо-втулке срабатывает внутренняя защита и питание отключается до тех пор пока сила тока не упадет. Это вероятно сделано для того чтобы не перегорала лампочка в фаре на больших скоростях движения велосипеда. На фото таблица прокрутки динамо-втулки на различных оборотах.

>

Кстати, не бойтесь заряжать от этой динамки аккумуляторы, большое напряжение им не повредит, они его выровняют до своего. Например если крутить динамку хоть до 30-ти вольт и подсоединить АКБ 12вольт, то напряжение сразу упадет до 12-ти вольт и будет постепенно расти по мере зарядки до 13вольт, по достижению 14вольт аккумулятор следует отключить, чтобы не пере зарядить, это вредно, хотя у генератора слабый ток, но все-же.

Лучшие статьи : Полезные лайфхаки для велосипеда

Динамо-втулка это однофазный генератор на постоянных магнитах, из-за того что он однофазный у него есть существенные минусы, такие как большое залипание, которое не дает маленьким винтам стартовать на малом ветру, и гудение и вибрации по мачте во время работы. Поэтому я к этому генератору делал большой винт, диаметром 1.6м. А мачту я сначало поставил к своему дачному домику, но вибрации от генератора предавались по мачте и отдавали гудением в домике, будто рядом где-то машина едет, и я перенес мачту от домика по дальше. Эта вибрация присуща всем однофазникам на постоянных магнитах, таких как шаговые и втулки динамо и подобные, и это самый существенный минус для меня, а вот к примеру трехфазные генераторы лишены этого недостатка, поэтому в будущем я делал именно их.

>

На фото я примерно нарисовал основные части ветрогенератора и способ крепления генератора, этот рисунок с моего другого сайта (Отшельники, жизнь в глуши). Ветрогенератор собирал как походный, чтобы можно было легко транспортировать в рюкзаке и легко установить на стоянке, и заряжать все что нужно. На фото виден провод от ветряка, потом преобразователь (диодный мост, чтобы напряжение выпрямить), контроллер, который я сделал из зарядника от телефона, но им так и не пользовался, а заряжал аккумуляторы просто контролируя время от времени напряжение мультиметром.

Вывод, динамо втулка хороший генератор для микро ветряка, и не только, так-же из нее получится хорошая ручная зарядка для маленьких акб и телефона. Так-же легкая и удобная, мне по крайней мере не было жаль потраченных на нее денег, и плюс к тому начальный опыт по построению ветряков.

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.

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.

Бесконтактная динамо-машина своими руками

Эта страница содержит инструкцию по сборке своими руками простой бесконтактной динамо-машины из обмотки реле и магнитов жесткого диска. Самодельная динамо-машина может питать заднюю мигалку и переднюю фару. Если вас интересует педальный генератор для питания оборудования, то смотрите серию статей про сборку мощного электрического генератора своими руками из автомобильной динамо-машины и велосипеда.

Электрическая схема питания задней мигалки достаточно простая. Она содержит только три ярких красных светодиода и конденсатор на 4700 нФ. Конденсатор используется только для стабилизации напряжения на одном из светодиодов. Остальные два светодиода мерцают во время прохождения магнитов возле обмотки. Если вы хотите, чтобы мерцали все три светодиода, то можно удалить конденсатор. Если параллельно подключить несколько светодиодов, то немерцающий светодиод будет продолжать светить даже во время остановки.

Во второй части инструкции мы создадим схему питания пяти белых ярких светодиодов передней фары с помощью двух катушек. Эта схема полностью независима от первой схемы питания заднего фонаря.

1. Передняя фара с пятью белыми светодиодами
2. Задний фонарь с тремя красными светодиодами и конденсатор на 4700нФ
3. Катушка второй схемы, питающей переднюю фару
4. Катушка первой схемы, питающей задний фонарь
5. Магнит жесткого диска

1. Магнит жёсткого диска
2. Обмотка реле

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.

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.

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.

Изготовление фонарика

Первое что нужно сделать это найти подходящий шаговый двигатель небольших размеров. Хотя, если вы хотите сделать фонарик побольше и помощней — берите большой двигатель. Далее мне понадобиться корпус. Я взял готовый. Вы же можете взять мыльницы, или вообще склеить корпус самостоятельно. Делаем отверстие под шаговый двигатель. Устанавливаем и примеряем шаговый двигатель. От старого фонарика берем переднюю панель с отражателями и светодиодами. Все это можно конечно сделать и самому. Выпиливаем паз под фару. Устанавливаем светило от старого фонарика. Делаем вырез под кнопку и устанавливаем ее в паз. На свободном участке размещаем плату, на которой будут размещаться электронные компоненты.

Электроника фонарика

Схема

Чтобы светодиоды светили им нужен постоянный ток. Генератор вырабатывает переменный, поэтому нужен четырехфазный выпрямитель, который будет собирать ток со всех обмоток двигателя и концентрировать его в одной цепи. Далее полученный ток будет заряжать аккумуляторы, который будут хранить полученный ток. В принципе, можно обойтись и без аккумуляторов — используя мощный конденсатор, но тогда свечение будет только в момент кручения генератора. Хотя есть ещё одна альтернатива — использовать ионистор, но для его зарядки потребуется значительное время. Собираем плату по схеме.

Все части фонарика готовы к сборке.

Сборка динамо фонаря

Прикрепляем плату на саморезы. Ставим шаговый двигатель и припаиваем его провода к плате. Подсоединяем провода к выключателю и фаре. Вот почти собранный фонарь со всеми частями. Динамо-машина – это генератор постоянного тока, который вырабатывает электрическое напряжение в результате вращения специального приводного механизма. Такое устройство широко применялось до появления генераторов переменного тока. Сейчас динамо-машины встречаются значительно реже. Их в основном используют для питания осветительного оборудования на , а также как часть конструкции некоторых видов ручных , радиоприемников, а также портативных для мобильных телефонов, MP3 плееров и планшетов.

Как работает динамо-машина

Устройство состоит из катушки индуктивности, которая при вращении в магнитном поле вырабатывает электрическую энергию. Получаемый ток может передаваться оборудованию напрямую или заряжать , которая уже в дальнейшем будет питать потребителей. Принцип работы машины объясняется физическим законом Фарадея. Эффективность устройства напрямую зависит от скорости вращения катушки. Чем она выше, тем большее напряжение и силу тока можно получить.

Для подключения к простейшей динамо-машине можно использовать только такое оборудование, которое нормально переносит резкие скачки параметров напряжения. В первую очередь это светодиодные лампы. Для питания более чувствительного оборудования в конструкции предусматривается специальный контроллер, который предотвращает передачу критического заряда, способного навредить

Особенно это важно, если машина предназначена для подзарядки мобильного телефона

Динамо машины для велосипедов

Самым эффективным и функциональным решением использования генератора постоянного тока (велогенератор) является его установка на велосипед. Такая динамо-машина позволяет получать электричество во время движения, поскольку подключается к переднему или заднему колесу. В ночное время без дополнительных усилий можно освещать дорогу впереди. Это повышает комфорт и безопасность движения. Кроме переднего фонаря генератор может питать и заднюю подсветку.

У таких динамо-машин может иметься встроенная батарея, которая сначала накапливает электричество, а уже потом передает его потребителям. Это исключает пульсацию света. Если аккумулятора нет, то яркость зависит только от скорости вращения колеса. При езде под гору, когда велосипед сильно замедляется, свет становится очень тусклым и практический не позволяет просматривать дорогу впереди. Современные велосипедные генераторы в основном выдают напряжение 6В. Это обусловлено тем, что они питают светодиоды, для которых этого вполне достаточно. Старые динамо-машины, известные велосипедистам советских времен, создавали напряжение 12В. Это было вызвано тем, что они питали обыкновенные лампы накаливания, которые встречаются на мотоциклах или автомобилях.

Автоматика против механики

Коленчатый вал мотора во время движения вращается с разной частотой, соответственно, и шкив генератора тоже. Меняется и выдаваемое напряжение, стабилизировать его призван реле-регулятор. Мне довелось застать «коробочные» конструкции регуляторов. Сняв корпус такого устройства, можно было при работающем моторе вручную довести напряжение до нужного значения, вращая отверткой регулировочный винт. Сейчас дело обстоит проще, но одновременно и сложнее.

С одной стороны, автоматические регуляторы напряжения надежны и долговечны. С другой – в случае выхода их из строя возникает проблема не только снятия и замены, но и подбора реле. Бывает, что абсолютно одинаковые на вид устройства имеют различные параметры и схемы. Однажды случился курьез: заменив регулятор на одной из машин, я обнаружил, что двигатель продолжил работать после того, как я выключил зажигание! Конечно, остановить его удалось, но пришлось вернуть на место старый регулятор и заняться поисками наверняка подходившего по параметрам нового устройства.

Вы скажете, что всем этим должен заниматься сервис? Отвечу так: за сложность работы по снятию и замене генератора либо его частей платить придется вам. Чем сложнее эта работа, тем больше уйдет на нее нормо-часов работы мастера. Поэтому кое-какие операции с автомобилем быстрее и дешевле выполнять самостоятельно.

Вместе с тем замена ремня привода – далеко не простое дело, как это может показаться. Иногда требуется специнструмент плюс недюжинное усилие для ослабления натяжного устройства. Именно недюжинное! Причем одной рукой приходится ослаблять натяжитель, а другой – снимать ремень. Соответственно, и устанавливать новый тоже. Тут лучше пригласить крепкого помощника. А во избежание экстренной замены ремня зимней ночью на трассе лучше менять его профилактически, в среднем – через 60 тыс. км пробега или же с частотой, которую предписывает руководство по эксплуатации автомобиля. Еще лучше периодически осматривать ремень и менять его при обнаружении признаков повреждения или повышенного износа. Надрывы, потертости краев недопустимы.

Схемы с большой мощностью и хорошей производительностью на низкой скорости.

Схема 8 — добавляем удвоитель напряжения.

Схема 7, использующая много светодиодов, на низкой скорости выдаёт маленькую мощность, что видно на кривых мощности выше. Существует несколько способов решения данной проблемы:

1. Шунтировать несколько светодиодов, подключить конденсаторы и таким образом изменить схему с включением меньшего количества светодиодов, что улучшит её на низкой скорости.
2. Параллельная сборка скажем 6-ти светодиодной и 3-х светодиодной версий. Переключателем подбираем более подходящую. 6-ти светодиодная версия может давать узкий пучок дальнего света, 3-светодиодная — широкий пучок на низкой скорости.
3. Подключение мостового выпрямителя к удвоителю напряжения. Такая схема будет работать так, если бы она имела только половину светодиодов.

Первое решение нуждается в сложном переключении и неработоспособно при отключении хоть одного светодиода. Второе решение лучше первого, несложно в построении, но требует дополнительных светодиодов и оптики. Третье решение недорогое и простое, независимо от режима работают все светодиоды. Его и будем рассматривать далее.

Немного изменённая схема 7. Справа удвоитель напряжения Гриначера. Ниже представлена схема 8, включающая обе схемы. Два режима чередуем обычным переключателем.

Эта схема (без R1, C2, C3) пользуется популярностью в компьютерных блоках питания. Основное её предназначение — выбор режима 115/230 В.

Режимы не перекрывают друг друга и следовательно гарантируют хорошую производительность на низкой скорости. Схема 7 обоснована! Далее приведён список компонентов для различных конфигураций схемы 8.

Рассмотрим кривые производительности. Нижняя кривая каждого цвета показывает мощность светодиодов в режиме удвоителя напряжения

Обратите внимание, что этот режим работает лучше только на низкой скорости, а выше определённой скорости выигрывает режим мостового выпрямителя. Второй график показывает момент, когда необходимо переключаться на другой режим

Давайте рассмотрим ещё один интересный вариант схемы 8:

Схема 9 — вариант схемы 8.

Схема выше имеет практически такую же мощность и почти те же самые компоненты что и схема 8. Главное отличие в переключателе: он не только выбирает режим низкой скорости (удвоитель) и режим высокой скорости (мостовой выпрямитель), но имеет положение ВЫКЛЮЧЕНО, которое используется при подаче питания от динамо-втулки. SW1 — это переключатель 1P2T с изолированным центральным положением. Эти переключатели широко доступны.

Другая особенность схемы 9 — задний фонарь. В отличие от схемы 8 светодиод 1 красный.

Схема 10 — ещё один вариант схемы 8.

В схеме 10 исключены два из четырёх конденсаторов, но вместо них добавлены сложные переключатели. Теперь не нужны большие конденсаторы в компактной схеме. Как и в схеме 9 для выключения света может использоваться переключатель с изолированной центральной позицией.

Схема 11 — учетверитель напряжения.

Если вы хотите серьёзно взяться за концепцию умножения напряжения, посмотрите мой черновик комбинированного удвоителя/учетверителя/мостового выпрямителя.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.

Похожие записи:

121 название для беседы в вк Звания в армии россии Табель о рангах кратко Весь список тульских рек Что носили немецкие солдаты в противогазных тубусах Что нужно знать при выборе дроби и патронов для охоты на гуся?