Электрические характеристики велосипедных бутылочных динамо-машин
История динамо-машин для велосипедов.
Велосипедные динамо-машины являются простые генераторыпеременного тока, оборудованные постоянными магнитами. Они смогут действующий при низкой частоте вращения колеса.
Бутылочные динамо-машины, трудящиеся на боковой поверхности колеса, каковые много лет были самыми популярными, на данный момент вытеснены динамо-втулками. Существуют кроме этого динамо-машины другого типа: динамо-машина на спицах колеса, роликовая динамо-машина, но они не взяли широкого распространения.
В статье будут рассмотрены электрические характеристики бутылочных велосипедных динамо-способы и машин получения большой мощности.
Мощность динамо-машин.
В Европе большая часть велосипедных динамо-машин вычислены на 3 Вт (это 500 мА при напряжении 6 В). Мощность фары, трудящейся от динамо-машины,зависит от скорости. В большинстве случаев она нулевая при остановке, на средней скорости — 3 Вт, на большой скорости — всего мало более 3 Вт.
Дабы не сжечь лампы, кое-какие производители устанвливают в динамо-машины ограничивающие другие механизмы и опорные диоды защиты от перенапряжения.
Испытательный стенд.
Протестировано три генератора (слева направо): Busch + Muller Dymotec6, AXA HR и один недорогой китайский.
- У BM Dymotec6 хорошая механика. Она прекрасно бежит по покрышке. Её довольно часто возможно встретить на качественных туристических велосипедах. В 2004 году эту динамо-машину приобрести возможно было за 24.90 евро.
- AXA HR оснащена сильными магнитами. Из всех протестриованных генераторов даёт громаднейший ток. Для ограничения выходного напряжения предусмотрено два последовательно подключенных опорных диода (BZX 85C 7V5). Перед проведением измерений вскрылипластмассовый корпус и удалили эти диоды. Её довольно часто устанавливают на велосипеды известных производителей. Цена AXA HR 16.99 евро.
- У недорогой китайской динамо-машинымагнитные характеристики несколько хуже чем у Dymotec6. Механика не запланирована на интенсивное применение, но она соотвествует всем нормам. Она скреплена двумя винтами и её возможно всецело разобрать. Ею в большинстве случаев комплектуют «ашанбайки». Она может понадобится велосипедистам редко катающимся в темноте, поскольку её возможно приобрести всего за 3.45 евро.
Инструменты.
Для измерения электрических черт велосипедных динамо-машин мы создалиинструмент, что измеряет скорость велосипеда основываясь на количестве оборотов генератора за 60 секунд:
Собрали его из фонарика Panasonic и велокомпьютера Trelock FC 404. Кроме этого нужно дополнительная схема (смотрите ниже)ограничения переменного напряжения динамо-понижения и машины его до частоты, которуюможет обработать велокомпьютер.
Сперва мы пробовали применять недорогой велокомпьютер, но скоро поняли, что он очень сильно округляет показания на высокой скорости. Исходя из этого заменили его на фирменный Trelock FC 404, что показывает скорость с точностью до десятых долей км/час.
Дабы верно выставить в велокомпьютере окружность колеса, нужно знать число полюсов и диаметр колеса магнита динамо-машины. Большая часть бутылочных динамо-машин имеют 8 полюсов — их возможно ощутить, как 8 шагов при обороте колеса (либо 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 кроме этого употребляются мультиметр, осциллограф, лабораторный регулируемая нагрузка и блок питания, основанная на микросхеме линейного регулятора LM317T.
Измерения. Большая 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 ток и напряжение подсчитываем мощность. Строим тока и график мощности.
Результаты: AXA HR выдаёт большую мощность при токе 200 мА (по окончании удвоителя напряжения), BM Dymotec6 при 180 мА, недорогая динамо-машина при 160 мА. Независимо от скорости у AXA HR самая высокая мощность, а у недорогой динамо-машины самая низкая.
Выводы: Большая мощность достигается при определённом токе, она мало зависит от скорости, а в основном зависит от самой динамо-машины. Другими словами: Динамо-машина — это источник тока.
скорость и Мощность Dymotec6.
Кривые для других моделей подобны кривой для BuschMuller Dymotec6 с той лишь отличием, что мощность будет больше либо 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 прекрасно подобранной нагрузкой на средней скорости Dymotec6 выдаёт 2.7 Вт, на высокой скорости 5 Вти на высокой скорости 6 Вт. Эти показатели достигаются без трансформации динамо-машины.
Вопрос: Из-за чего не перегорает лампочка в стандартной фаре на 3 Втподключённой кDymotec6 на скорости 50 км/час?
Ответ: По причине того, что на такойскорости нагрузка подобрана неправильно (ток также большой) илампочка не потребляет большую мощность.
Вопрос: Где теряется энергия, в случае если нагрузка не потребляет максимально вероятную мощность?
Ответ: Она не исчезает.
Легко динамо-машина вращается с меньшим упрочнением. Попытайтесь на полной скорости замкнуть выходы динамо-машины — ток очень сильно упадёт.
Производительность Dymotec6 при различной температуре.
На протяжении работы динамо-машины возрастает её температура. Мы тестировали B+M Dymotec6 на скорости 50 км/час при температуре 23? C. Подключены схема удвоителя Гриначера(два 1N5818 и два 1000uF) и нагрузка 180 мА. Измеряласьвыделяемая на нагрузке мощность. Опыт производился на стационарной платформе, исходя из этого динамо-машина не охлаждалась. Примерно через 20 мин. её мощность понижается с 100% до 80%.
Через 10 мин. отмечается ещё некое падение мощности. Через 30 мин. температура корпуса составила 89? C. В возможно ещё жарче.
Потом прикрутили простой 80 миллиметровый компьютерный кулер для имитации охлаждения, которое возникаетпри перемещении навелосипеде. Мощность начала расти и в итоге достигла89% от начального значения. Температура остановилась примерно на 40? C.
Для этого опыта была выбрана Dymotec6, так как в нейсреди всех протестированных динамо-машин наилучшая механика. С ней ничего не произошло в течении двух часов при производстве 5 Вт энергии на скорости 50 км/час. Многие динамо-машины не выдерживают такую нагрузку.
Из-за большой внутренней температуры страдают подшипники, каковые скоро изнашиваются. В случае если при вращении магнит приходит в соприкосновение со статором, то из-за трениярезко возрастает внутренняя температура, что ведет к заклиниванию ротора и оплавлению корпуса. На отечественной установке это приведёт лишь к отсоединению мотора от динамо-машины, в то время как на настоящем велосипеде переднее колесо может неожиданно развалится благодаря разрушения валом ротора покрышки, обода либо спиц.
Исходя из этого лучше ни при каких обстоятельствах не берите недорогие динамо-машины.
