Динамо машина для велосипеда

Плюсы и минусы различных динамомашин для велосипеда

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.

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.

Динамо втулка на переднюю вилку. Хорошо заметно, что с разных сторон установлены спицы разной длины.

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.

Электрические характеристики велосипедных бутылочных динамо-машин

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.

Электрические характеристики динамо-втулок для велосипедов

Динамо-втулки — это динамо-машины интегрированные во втулку колеса. Они давно пользуются популярностью у велосипедистов, которым нужен надёжный источник энергии. Из-за высокой цены купить динамо-втулку рискнёт не каждый, но они надёжны и практически не требуют обслуживания. В 2010 году большое количество производителей предоставило новые модели динамо-втулок; конкуренция на рынке выросла, цены упали. Сейчас очень хорошая динамо-втулка стоит не дороже высококачественной бутылочной динамо-машины. Практически все туристические велосипеды поставляются в комплекте с динамо-втулками.

С ростом популярности электрических велосипедов стали доступны бесщёточные втулочные моторы. Они могут использоваться как в качестве мотора, так и в качестве генератора. Сконструированы так же как и динамо-втулки, но исходя из их веса и размера они вырабатывают больше электроэнергии.

Электрические характеристики динамо-втулок.

Динамо-втулки имеет такие же характеристики как и бутылочные динамо-машины — вырабатывают 6 В при токе 500 мА. Тем не менее есть некоторые отличия. Динамо-втулки вращаются с меньшей частотой, чем бутылочные динамо-машины. Даже учитывая увеличенное количества полей всё же производят ток более низкой частоты. На скорости 15 км/час бутылочная динамо-машина B&M Dymotec6 (8 полей) производит переменный ток частотой 168 Гц, тогда как динамо-втулка Shimano DH-3D71 (28 полей) — только 28 Гц. На скорости 8 км/час втулка с 28 полями генерирует всего15 Гц, что проявляется видимым мерцанием света.

Кроме разницы в частоте между бутылочными динамо-машинами и динамо-втулками есть и другие отличия. Используя динамо-втулки трудно поддерживать постоянную яркость, так как при увеличении скорости вырабатывемое ими напряжение больше, чем у бутылочных динамо-машины (при условии что они не используются с фарами рассчитанными на 6 В / 3 Вт). Для подтверждения этого эффекта мы запустили на тестовом стенде Shimano DH-3D71 на скорости 136 км/час. Сгенерированного напряжения оказалось достаточно чтобы поджечь флуоресцентную лампу и запитать её 55 В при токе 500 мА. Этот эффект очень пригодится при сборке мощных светодиодных фар с питанием от динамо-втулки.

В отличие от бутылочных динамо-машин, которые часто изначально уже содержат ограничивающий опорный диод, подключенный параллельно выходам втулки, в динамо-втулках он встречается крайне редко.

Тестовая установка.

Первая тестовая установка с ременной передачей от мотора не заработала из-за того, что поля динамо-машины вызывали сильную вибрацию. Для устранения этих сложностей мы заспицевали втулку в колесо. Аналогичную тестовую установку построили и для бутылочной динамо-машины:

Измерения.

Мощность и ток динамо-втулок и бутылочных динамо-машин.

Сравнение Busch & Müller Dymotec6 и Shimano DH-3D71. Установка: динамо-машина, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, нагрузка 100-250 мА.

Втулка вырабатывает максимальную мощность при большем токе нагрузки и выдаёт больше мощности.

Мощность, скорость динамо-втулок и бутылочных динамо-машин.

Сравнение Busch & Müller Dymotec6 и Shimano DH-3D71. Dymotec6 тестировалась при 180 мА, DH-3D71 при 190 мА. При этом токе динамо-машины выдают максимальную мощность. Установка: динамо-машина, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, регулируемая нагрузка.

С правильно подобранной нагрузкой, динамо-втулка выдаст больше мощности на высокой скорости и не вызовет колебаний яркости.

Производительность динамо-втулок при различных температурах.

Учитывая размер и наличие металлического корпуса у динамо-втулок меньше проблем с перегревом. Но всё же вследствии нагрева их мощность немного снижается.

Тестирование эффективности динамо-втулок для велосипеда

Динамо-втулки стали популярны в 1940-х годах. Стандартные бутылочные генераторы, работающие от соприкосновения с протектором шины или ободом, страдают от значительных потерь энергии из-за трения между динамо-машиной и колесом. Кроме того они ненадёжны в сырую погоду, так как бутылочная динамо-машина постоянно соскальзывает с колеса. Динамо-втулка предлагает простой и надёжный способ генерировать энергию для фонарей велосипеда.

Но только в последние годы стали доступны эффективные динамо-втулки. В настоящее время самые популярные динамо-втулки изготавливаются в Германии фирмой Schmidt Maschinenbau и в Сингапуре фирмой Shimano. В то же время вместе с усовершенствованием динамо-втулок благодаря современным технологиям снизились потери бутылочных динамо-машин. Сообщалось, что бутылочная динамо-машина Lightspin более эффективна за динамо-втулки, также учитывая, что в выключенном состоянии отсутствует сопротивление. Тем не менее, осталась проблема соскальзывания роликов с мокрых покрышек.

Методика тестирования динамо-втулок.

Для тестирования мы выбрали наиболее популярные модели динамо-втулок и бутылочный генератор Lightspin, которые были протестированы в Тюбингене в Германии на тестовом оборудовании фирмы Schmidt Maschinenbau.

Для испытаний были взяты три совершенно новых генератора из стандартного производственного цикла, которые тестировались в течение 15 минут. Затем был произведён замер их сопротивления без нагрузки и с фарой модели E6 фирмы Schmidt (лампочка Philips HPR64 на 3 Вт 6 В). После этих предварительных тестов, лампочки той же модели с более высокой эффективностью/потерями не принимались во внимание как не подходящие, а «лампочки со средними показателями» были протестированы более детально.

Протестированные модели динамо-втулок и бутылочных динамо-машин.

Dynosys Lightspin (модель 2004 года, снята с производства): бутылочная динамо-машина; стоимость 120,7 долларов; вес 280 г.

Shimano HB-NX32 (2004): динамо-втулка; стоимость 50 долларов; вес 729 г.

Shimano DH-3N30 (2004): динамо-втулка; стоимость приблизительно 60 долларов; вес 872 г.

Shimano DH-3N70 (2004): динамо-втулка; стоимость 100 долларов; вес 667 г (заменена моделью DH-3N71).

Shimano DH-3N71 (2005): динамо-втулка, стоимость 90 долларов; вес 675 г.

Schmidt Maschinenbau SON28 (2005): динамо-втулка; стоимость 209 долларов; вес 575 г.

Schmidt Maschinenbau SON20 (2005): динамо-втулка, предназначена для велосипедов с маленькими колёсами, но в тесте используется с колёсами 700C; стоимость 209 долларов; вес 575 г.

Мощность динамо-втулок и бутылочной динамо-машины.

Аппаратура для тестирования динамо-втулок и бутылочных динамо-машин в Schmidt Maschinenbau.

Напряжение отличается только на низких скоростях. Максимальное напряжение на фонарике E6 составляет 6,2 В на Lightspin и 6,8 В на других втулках.

Все протестированные генераторы, кроме SON20, обеспечивали практически полную силу света на скорости 10 км/ч. На низкой скорости модель динамо-втулки Shimano DH3N71 стала победителем, так как производила больше мощности, а значит и более яркий свет. Модель SON20, которую использовали с колесом 700C, для которого она не была сконструирована, вырабатывала наименьшее количество энергии на низкой скорости. На скорости в 20 км/ч все протестированные генераторы выдавали напряжение по крайней мере в 6 вольт, которые требуется для стандартной велофары на её полной яркости.

Потери мощности на динамо-втулках при включенной фаре.

Сопротивление ночью (свет включен). Наиболее эффективна динамо-втулка SON20.

При включённом свете сопротивление большинства генераторов возрастает — за исключением модели Shimano HB-NX32, сопротивление которой становится меньше на высокой скорости при включенном свете.

Модель Shimano DH-3N30 имеет лучшие показатели по сравнению с моделью HBNX32/ Сопротивление меньше при любой скорости — фактически оно даже меньше, чем у более дорогой модели DH-3N71. Модель DH-3N71 не дожила до своей рекламы, так как фирма Shimano заявила о повышении эффективности на 30% и больше (и снижении сопротивления на 70%, при выключенном свете) по сравнению с её предшественницей, которая могла бы с этой втулкой оторваться далеко вперед от модели SON. В противоположность этому новая модель динамо-втулки DH-3N71 имеет немного большее сопротивление при любой скорости, чем её предшественница — модель DH-3N70.

В целом модель SON28 все ещё является самой эффективной динамо-втулкой, но модель динамо-втулки Shimano DH-3N30 не намного отстаёт от неё. На очень высокой скорости она требует меньше энергии. Самое большое преимущество модели SON20 над моделью SON28 проявляется на средней и большой скорости.

Сопротивление динамо-втулок на холостом ходу.

Сопротивление днём (свет выключен) определённо зависит от модели динамо-втулки. Сопротивление Lightspin такое же, как и у обычной передней втулки.

При выключенном свете минимальные потери показала модель Lightspin: когда генератор не соприкасается с колесом, сопротивление создает только передняя втулка. Модель Shimano HB-NX32 создает значительное сопротивление, особенно на высокой скорости, и действительно не подходит для гоночных велосипедов. С другой стороны у модели динамо-втулки DH-3N30 значительное улучшено сопротивление и она может составить конкуренцию более дорогим динамо-втулкам.

Новая модель Shimano DH-3N71 имеет немного более высокое сопротивление, чем её предшественница — модель DH-3N70. На холостом ходу модель SON28 по прежнему создаёт значительно меньшее сопротивление, чем другие динамо-втулки. Как и ожидалось, потери модели SON20 с колесом 700C даже ниже, но ценой более слабого света ночью на низкой скорости.

Подключать к динамо-втулке одну или две фары?

На скорости выше 25 км для питания двух последовательно подключённых фар можно использовать любые динамо-втулки. Многие велосипедисты, любящие велопробеги на длинные дистанции, используют две фары. Если двумя фарами можно обеспечить хорошее освещение, то дополнительный вес и сопротивление не столь важны. Одиночная фара E6 обеспечивала достаточное освещение даже на тандеме во время веломарафона Париж-Брест-Париж на скорости 70 км/ч на незнакомых, требующих напряжения дорогах. Те, кто всё же решил установить две фары, могут извлечь небольшую выгоду от использования динамо-втулки модели SON20, обладающей более низким сопротивлением.

Использование динамо-втулок для колёс малого диаметра с большими колёсами.

Большинство фар велосипеда спроектированы в соответствии с законами Германии, которые требуют обеспечения мощности велофары 0,75 ватт на скорости 5 км/ч и 2,7 ватт на скорости 15 км/ч. Эти законы разработаны для немецких велосипедистов путешествующих на короткие дистанции с низкой скоростью, а не для заядлых гонщиков. Многие велосипедисты редко путешествуют со скоростью ниже, чем 15 км/ч, так что они могут решить, что им не нужно полное освещение на скорости ниже 15 км/час.

При использовании модели SON20 с колесами 700C или 650B вместо колес 20″, для которых она была разработана, уменьшается выходная мощность, но также уменьшается сопротивление. Большое колесо вращается медленнее, чем колесо 20″, для которого и был создан генератор.

Результаты испытаний показали, что таким образом можно сэкономить драгоценную энергию. В течение четырёх лет я использовал модель динамо-втулки SON20 с колёсами 700C и 650B. На очень крутых подъемах свет начинал дрожать. Но на низкой скорости, мне не нужно было так много света, чтобы видеть дорогу. Для тех, кто ездит в черте города на оживлённых дорогах, модель SON28 может быть предпочтительна, так как даже на низкой скорости велосипед остаётся видимым для другого транспорта.

Начиная с конца 2005 года специализированная модель SON-XS (для складных велосипедов с узкими вилками) доступна для стандартного дропаута 100 мм. Хотя эффективность этой модели ниже примерно на 2%, чем у модели SON20, она весит на 179 грамм меньше за SON20, имеющую вес 398 грамм. Тем не менее более узкий фланцевый промежуток (40 мм, вместо 58 у стандартной SON) и ось из алюминиевого сплава (вместо нержавеющей стали) в итоге ослабляют переднее колесо и делают непригодным для жёсткой езды.

Итоги тестирования динамо-втулок и бутылочной динамо-машины.

Вырабатываемый динамо-втулками свет — это надежный источник энергии в большинстве случаев. Дополнительное сопротивление было нами измерено и несомненно его важность переоценена. Оно имеет самое большое значение (в процентном отношении выходной мощности) на низкой скорости. На высокой скорости и на подъемах дополнительное сопротивление по сравнению с общей мощностью требуемой для движения велосипеда становится незначительным.

Если вы не ограничены в деньгах, то модель динамо-втулки SON28 является лучшим выбором для большинства велосипедистов. Она совмещает высокую эффективность и качественную конструкцию. С 2002 года модели динамо-втулок SON содержат уплотнитель компенсации давления, который препятствует появлению проблем с велосипедом в дождливую холодную погоду. Без специального уплотнителя при охлаждении относительно большой внутренний объем воздуха динамо-втулки сжимается и тем самым способствует проникновению влаги.

Динамо-втулка Shimano DH-3N71 неплохой выбор, но по сравнению с её предшественницей DH-3N70 у неё немного хуже производительность. Обе модели значительно тяжелее и менее эффективны, чем динамо-втулки SON. Более дешёвая модель DH-3N30 предлагает лучшую производительность, но весит на 200 грамм больше, потому что имеет подшипники и уплотнитель более низкого качества, так что более высокая цена динамо-втулки фирмы Shimano вполне оправдана. Ожидаемый срок службы конусов подшипника в недорогих динамо-втулках фирмы Shimano моделей (HB-NX32, DH-3N30) равен примерно 5000 км. Это говорит, что модель DH-3N30 предлагает удивительно хорошую производительность за свою цену.

Если бы не проблемы проскальзывания в сырую погоду, Lightspin могла бы послужить хорошей альтернативой динамо-втулкам. Её небольшой вес (даже включая вес крепления на передней втулке) и отсутствие сопротивления в дневное время привлекают велосипедистов, редко совершающих поездки в тёмное время суток. Когда включается свет на велосипеде, то сопротивление Lightspin возрастает до значения, превышающее значение у модели SON28 и современных динамо-втулок фирмы Shimano. Сложно добиться и поддерживать правильное крепление бутылочных генераторов, так что при её эксплуатации сопротивление может очень сильно варьировать.

Для велосипедистов, участвующих в различного рода соревнованиях, использование модели SON20 или удивительно легкой SON-XS с ободом больших размеров уменьшает сопротивление как в дневное, так и в ночное время. Особенно на скоростях от 25 до 35 км/ч. К их недостаткам можно отнести уменьшение светового потока на низкой скорости.

Насколько сложнее крутить педали на велосипеде с динамо-втулкой? В сравнении с велосипедом без динамо-втулки, таблица показывает требуемую дополнительную мощность поддержания той же скорости, а также снижение скорости при той же мощности — на ровной дороге. Только включение ночного сопротивления (свет включён) на низкой и средней скоростях замедлит велосипедиста значительно. На высоких скоростях, добавленное сопротивление (свет включен) менее значимо. На подъёмах, сопротивление динамо-втулки в процентном отношении от общего сопротивления даже меньше. Например, подъём на 5% склон на 10 км/час требует около 140 Вт. В этом случае 3,3 Вт потребляемые SON28 (свет включен) замедляет велосипедиста всего на 0,2 км/час.

Динамо машина для велосипеда

У каждого велосипедиста порой возникает потребность в повышении уровня комфорта вождения своего транспортного средства. Для этого используется большое количество разнообразных приспособлений и приборов, которых в большом количестве в настоящее время присутствуют на рынке. Одним из наиболее популярных из них считается динамо машина. Если раньше спрос на нее не был значительным, то сейчас многие любители велосипедов устанавливают данное устройство ввиду того, что оно имеет хорошую функциональность и надежность использования.

Что такое динамомашина, зачем она нужна и как работает

Динамомашина представляет собой особый тип генератора, который способен вырабатывать электрическую энергию из механической работы транспортного средства. Таким образом, вследствие этого, данный прибор используется преимущественно только лишь для питания некоторых устройств велосипеда, таких как:

• задание фонари;
• передние фонари;
• звонок и т.д.

Принцип работы динамомашины заключаются в следующем:

1. Генераторный ролик соприкасается со стенкой боковой покрышки велосипедного колеса во время движения. Вследствие этого происходит образование магнитных полей, для появление которых требует сила трения. Это в свою очередь приводит к продуцированию электроэнергии с обмоток устройства.
2. Электричество, которое вырабатывает динамомашина, посредством проводки распространяется ко всем важных приборам велосипеда. Прежде всего это касается передних и задних фонарей.
3. Для регуляции включения и выключения генератора используется защепка-фиксатор, которая размещается непосредственно на самой динамомашине. К тому же степень трения велосипедист может регулировать в ручном режиме.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что чем быстрее человек крутит педали, тем боле интенсивно будет крутиться колеса, что в свою очередь влияет на количество выработанной электроэнергии динамомашиной.

Типы динамо машин

Существует несколько разнообразных типов динамо машин заводского изготовления. Они отличаются друг от друга принципом своей работы, эффективностью, надежностью использования, стоимостью и некоторыми другими факторами. Прежде чем приобрести то или иное устройство, обязательно необходимо оценить все их преимущества и недостатки. В таком случае можно купить именно тот прибор, который лучше всего будет соответствовать, как потребностям велосипедиста, так и его возможностям.

Бутылочная

Динамо машина бутылочного типа, как правило, устанавливается на боковой части передней шины велосипеда. Вместе с тем, ее можно монтировать и на заднем колесе, если в этом есть потребность. Она выполняется в виде небольшого по своим габаритным размерам генератора, который используется для энергоснабжения фонарей транспортного средства и зарядки мобильных устройств.

Для того чтобы отключить бутылочную, достаточно всего лишь воспользоваться откидным механизмом, который позволит ограничить трение между роликом генератора и поверхностью колеса.

Бутылочная динамо машина получило свое названием вследствие того, что она по своему внешнему виду похожа на бутылку. Ее ролик может быть выполнен, как с резины, так и с металла.

Основные преимущества бутылочной динамо машины заключаются в следующем:

1. Отключенный привод генератора не влияет на сопротивление движению велосипеда. Если он включенный, велосипедисту приходится прикладывать немного больше силы. Это касается даже тех случаев, когда электроприборы подключены.
2. Простота и легкость установки. Бутылочную динамо машину можно прикрепить к любому велосипеду, независимо от его конструкции и модели.
3. Небольшая цена. Большинство бутылочных динамо машин имеют незначительную стоимость. Вместе с тем из данного правила все же есть определенные исключения.

Как и любое другое устройство, динамо машина для велосипеда имеет определенные недостатки, такие как:

1. Сложность настройки. Это обусловлено тем, что очень важно корректно отрегулировать степень трения ролика в колесо. Если велосипед упадет или же его винты ослабнут, генератор может получить те или иные повреждения. Если неправильно осуществить настройку динамо машины, можно спровоцировать слишком большой шум, чрезмерно сильное сопротивление и т.д.
2. Необходимо применять значительную силу для переключения устройства. Для того чтобы генератор начал работать, необходимо передвинуть его, чтобы он соприкасался с колесом.
3. Наличие шума. Эксплуатация бутылочной динамо машины для велосипеда всегда сопровождается жужжанием, которое возникает вследствие трения с шиной.
4. Изнашивание шин. Это происходит вследствие трения валика генератора о нее, что приводит к незначительному, но постоянному повреждению внешнего слоя.
5. Возникновение сопротивления движению. Его можно уменьшить, если установить ролик генератора правильным образом.
6. Периодическое проскальзывание. Чаще всего оно возникает в дождливую погоду, когда колесо велосипеда становится влажным.

Таким образом, несмотря на все недостатки, бутылочная динамо машина пользуется в настоящее время существенным спросом.

Динамо втулка

Динамо втулка представляет собой генератор электричества, который устанавливается в свою очередь не на край колоса, а непосредственно в его центре. Таким образом, данный прибор совмещает в себе две функции.

Основные преимущества динамо втулок заключаются в следующем:

1. Отсутствие шума. Прибор работает практически без какого-либо постороннего звука, отвлекающего во время движения.
2. Простая конструкция без подвижных частей. Вследствие этого не возникает трения. Это обусловлено тем, что магнит с большим количеством полюсом устанавливается вокруг катушки без соприкосновения ротора и статора.
3. Отсутствие необходимости в осуществлении контроля за сцеплением или же герметизацией. Погода при этом никак не влияет на выработку электроэнергии.
4. Низкий уровень износа покрышки и автоматическое включения из-за наличия постоянного привода.

Недостатки динамо втулок, на которые стоит обратить внимание перед покупкой, следующие:

1. Немного больший вес вследствие наличия магнитов.
2. Постоянное подключение прибора к фаре приводит к включениям и выключениям света, что некоторые велосипедисты считаются все же преимуществом.
3. Меньшая нагрузка на оптические приборы, что увеличивает срок их эксплуатации.
4. При установке обязательно необходимо менять спицы в колесе, снимая его. Поэтому такая работа для некоторых людей становится слишком сложной и продолжительной.
5. Устройство генерирует переменный ток, который можно преобразовать с использование специальных диодов.

Динамо-втулки тоже пользуются значительной популярностью. Именно поэтому они имеют такой же спрос на рынке, что и бутылочные устройства.

Сравнительная резюмирующая таблица

Ниже в таблице можно наглядно оценить основные отличительные особенности бутылочной динамо-машины и динамо-втулки.

Источники:

https://velofans.ru/vibor/dinamomashina-velosipeda
http://velofun.ru/led/jelektricheskie-harakteristiki-velosipednyh-butylochnyh-dinamo-mashin.html
http://velofun.ru/led/jelektricheskie-harakteristiki-velosipednyh-dinamo-vtulok.html
http://velofun.ru/hub/testirovanie-effektivnosti-dinamo-vtulok-dlya-velosipeda.html
https://velo-journal.ru/articles/dinamo_mashina_dlya_velosipeda