Динамо втулка на велосипед

Динамо для велосипеда

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.

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.

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-втулка как электродвигатель

Динамо-втулка, или втулочный генератор, – обычная велосипедная втулка со встроенным магнитным механизмом. При вращении образуются вихревые токи, на выходе из втулки механическая энергия преобразуется в ток с заданной силой, напряжением и мощностью. На велосипедных динамо-машинах напряжение достигает 6В, а мощность – 1.8-2 Вт.

Изобретение запатентовано английской компанией Sturmey Archer. В наши дни производство активно поддерживают и другие фирмы-производители – Shimano и Schmidt.

Особенности конструкции втулки-генератора:

• неподвижный якорь (обмотка) на оси;
• зафиксированный и вращающийся вместе с втулкой кольцевой магнит;
• клеммы и двойные провода;
• высокая масса.

Динамка Shimano AlfineDH-S701

Втулочный источник электричества не использует в качестве заземления велосипедную раму и вместе с лампами изолируется от нее. В двухполупериодовом выпрямителе цепь переменного тока (на выходе) и постоянного тока (к фаре) полностью отделены друг от друга.

Динамо-втулки тяжелые, правда, более легкие магниты редкоземельных металлов и алюминиевая оболочка позволили немного снизить их массу. В работе устройство имеет невысокое сопротивление раскручиванию, а при возрастании угловой скорости усиливается частота тока. Этот эффект сглаживает усиление напряжения и позволяет генератору работать в широких диапазонах скоростей.

Фары, которыми оснащается втулочный генератор, имеют встроенный стабилизатор тока. При подключении другой фары в цепь устанавливается отдельный выпрямитель, чтобы не спалить электроприбор. Яркость фары зависит от ее требований к источнику энергии и, собственно, выходного напряжения втулки. Чем больше несоответствия в меньшую сторону (фара мощнее), тем свет будет тусклее. В противоположной ситуации источник света работать не будет.

Бутылочный велогенератор: особенности, плюсы и минусы

Познакомимся с другим источником энергии – бутылочным, или «шинным» преобразователем.

Бутылочный электрогенератор – закрытый корпус с вращающимся резиновым роликом снаружи, закрепленный на переднюю вилку. В корпусе находится непосредственно преобразующее устройство – обмотка и магниты. Движение магнитного поля достигается за счет зацепления ролика с покрышкой и прямой передачи на него механической энергии с колеса. Чем выше скорость движения, тем сильнее полярность внутри генератора и больше выдаваемое напряжение.

«Бутылка» боится падений велосипеда

• возможность отключить за ненадобностью – достаточно отодвинуть ролик вбок;
• легко установить на любой тип велосипеда;
• недорогие в сравнении с втулочными генераторами.

К слабым сторонам относятся:

• весовой перекос: масса порядка 250 г, крепится «бутылка» с одной стороны;
• низкая эффективность в мокрую погоду – ролик проскальзывает по покрышке;
• шум, высокое трение на скоростях;
• износ боковин покрышек;
• долго регулировать наклон и положение.

Отдельно стоит упомянуть кареточный велосипедный генератор. Корпус его закреплен в области педального узла – каретки, под нижними перьями. Вращение магнитному устройству задается роликом, который находится в зацеплении с задним колесом байка. Фиксацию ролика на покрышке обеспечивает зажимная пружина.

Бесконтактный велосипедный генератор

Бутылочный и кареточный генераторы выдают электроэнергию, соприкасаясь с движущимся колесом. Динамо-втулка является встроенным элементом колеса. Бесконтактный генератор никак не прикасается к колесу, не создает сил трения и сопротивления вращению. Вихревые токи образуются за счет близкого расположения плоскости вращения намагниченного обода и сильного магнита.

Фары встроены прямо в устройство, передача электричества идет напрямую через выпрямляющий мост. К неоспоримым достоинствам этого генератора относятся:

• отсутствие кабелей;
• нет силы трения и сопротивления со стороны устройства;
• небольшой вес конструкции – не более 60 г.

Бесконтактные источники энергии можно смело применять на шоссейных велосипедах для дальних путешествий

Приборы крепятся парно: на вилку – передняя фара, на перо – задний катафот. Фактически это самостоятельные фонарики, только работают они не от батареек, а через вращение колес в магнитном поле. Светимость ламп находится на уровне или превышает аналогичный параметр аккумуляторных световых приборов.

При замедлении колеса интенсивность вихревых токов снижается, лампочки должны тускнеть, а при остановке колеса – полностью гаснуть. Для обеспечения равномерного света и возможности использовать свет даже на стоянке, в конструкции предусмотрен конденсатор («батарея» для получения электроэнергии), который наполняется при движении велосипеда.

Как сделать генератор своими руками

А сейчас попробуем сделать генератор для велосипеда самостоятельно. В качестве основы будем использовать шаговый мотор. Для питания световых приборов понадобится двигатель с характеристиками:

• номинальный ток – 2.4 А;
• сопротивление – 1.2 Ом;
• выдаваемое напряжение – 2.88 В.

Устанавливать динамо-машину следует вблизи втулки заднего колеса. Для передачи вращения от колеса на маховичок (прорезиненное колесико) мотора необходимо передаточное кольцо. Для его создания потребуется гибкая пластиковая лента. Изготовление:

1. Скрутить ленты в кольцо, заварив концы.
2. Вырезать посадочные прорези сбоку под каждую спицу колеса. Глубина прорезей – ¼ от толщины кольца.
3. Посадить кольцо на спицы, залить клеем-герметиком прорези с внутренней стороны у каждой спицы.

Когда кольцо готово, на свободные посадочные места к перьям прикручивается шаговый мотор, а маховик устанавливается поверх кольца. Если свободные места для двигателя отсутствуют, нужно будет наварить на раму дополнительную пластину с отверстиями.

Общая схема создания генератора своими руками: генератор – сборка электрической схемы (мосты, резисторы, конденсаторы) – соединение – установка фар.

Для сборки электрического блока на фары понадобятся:

• светодиоды 1N4004 – 8 шт (мост-преобразователь);
• стабилизатор LM317T;
• конденсатор керамический емкостью 1 мкФ;
• резисторы 240 Ом и 820 Ом для стабилизатора;
• диод мощностью 1Вт и резистор к нему 110 Ом (0.25 Вт);
• провода;
• пластиковая коробка, где все будет находиться.

Собираем компоненты с учетом следующей схемы:

Другой вариант этой схемы:

Электроцепь своими руками

1. Спаять диоды 1N4004 в параллельные мосты.
2. Припаять конденсатор между «положительным» и «отрицательным» концами схемы.
3. Установить резисторы и стабилизатор напряжения.
4. Припаять светодиод (1Вт) и резистор к цепи фары.
5. Через провода соединить фару с конденсаторами, а затем электрическую цепь с генератором на заднем колесе.
6. Чтобы отключать лампу даже во время езды на велосипеде, на промежутке между конденсаторами и установить выключатель, который будет замыкать и размыкать цепь.

Самодельный электрогенератор на заднее колесо велосипеда

Корпус с электрической схемой закрепляется на раме велосипеда, провода фиксируем хомутиками.

На последнем этапе проверяется работа системы: колесико должно свободно проходить по колесу и двигаться синхронно с ним. При правильно собранной электрической схеме из конденсаторов, резисторов и мостов-выпрямителей фара включится. Правда, на низких оборотах колеса ее свет будет мерцать.

Электрогенератор позволит извлечь дополнительную выгоду от кручения педалей – совершенно «бесплатно» получать энергию на освещение своего двухколесного транспорта при движении по темному шоссе или пересеченной местности. Небольшое и полезное, это устройство практически не нуждается в обслуживании, и его вполне можно собрать самостоятельно.

Генератор на велосипеде — вещь незаменимая в дали от благ цивилизации. Зарядить телефон, ночное освещение дороги, послушать музыку на ходу, подключить навигатор или GPS-трекер — да, мало ли для чего понадобится электричество в дороге.

СТАРИННЫЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР

Школота не помнит о первых велогенераторах появившихся вместе с «Камами» и «Салютами»:

Крепится такой генератор на вилку и прижимается валом к боковой поверхности колеса, за счет чего может выдавать напряжение до 7 вольт и мощность в 5 ватт. Немного, но для фары вполне достаточно. Подключить такой генератор напрямую для зарядки телефона или MP3 проигрывателя не получится, необходим преобразователь который выдаст на выходе стабильных 5 вольт. Короче, без доработки, для современных девайсов он не годится.

Хотя жаль, вещь надежная, сделано на века. До сих пор на блошинном рынке можно купить такой велогенератор в рабочем состоянии. По мощности превосходит даже следующий велогенератор от известного велосипедного брэнда SHIMANO.

ВТУЛОЧНЫЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР

Электрогенератор от SHIMANO достаточно дорогая игрушка. Есть определенные сложности в установке, например нужно переспицовывать переднее колесо для установки такого генератора. Напряжение выдает не стабилизированное, т.е. электронные устройства запитать напрямую так же не получится — нужен преобразователь напряжения. А не какой то там, делитель из двух резисторов как пишут в разных некомпетентных источниках.

Велогенератор Shimano AlfineDH-S701 на колесе

Напряжение выдает 6 вольт, мощность 2,4 Ватта. Вполне пригоден для питания фары.

Самый дешевый втулочный генератор SHIMANO стоит от 35$.

Посмотрите видео о проверке характеристик SHIMANO DH-3N30:

ЦЕПНОЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР

Изобретение Китайского велопрома, появился не так давно. Оригинальная идея снимать энергию с цепи велосипеда и встроенный преобразователь напряжения позволят подключить на зарядку телефон, MP3 плейер или другое устройство расчитаное на питание с USB разъема. Встроенный небольшой аккумулятор позволяет выдавать стабильное напряжение 5 вольт и ток до 1 Ампера.

ЦЕПНОЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР на вилке

Минусы этого велогенератора — дополнительный шум и ненадежное крепление на задней вилке велосипеда.

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

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

Разновидности

Рассмотрим существующие виды велосипедных динамо-машин заводского исполнения.

Бутылочная

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

Втулочная динамо-машина

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

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

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

Цепная

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

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

Бесконтактная

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

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

Достоинствами этой конструкции является:

• Отсутствие трущихся элементов.
• Бесшумная эксплуатация.
• Неограниченный срок эксплуатации (кроме батареи аккумуляторов).

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

Другие конструкции

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

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

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

Конструктивные особенности и работа

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

Динамо-бутылка

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

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

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

Достоинства

• Отключенный привод генератора не оказывает сопротивления движению велосипеда. При включенном генераторе велосипедисту приходится прикладывать больше силы для движения. Динамо-втулка в отличие от бутылочного велогенератора, всегда оказывает сопротивление вращению колеса, хотя значение этого сопротивления незначительно. Если бутылочный велогенератор включен, но фонари и фара не подключены к питанию, то сопротивление движению велосипеда меньше.
• Легкая и простая установка. Такое устройство легко установить на любой велосипед, в отличие от втулочного генератора, для установки которого необходима сборка всего динамо-колеса со спицами.
• Небольшая стоимость. Такие модели обычно стоят дешевле других видов велосипедных генераторов, хотя бывают и исключения из этого правила.

Недостатки

• Сложная настройка. Требуется тщательная настройка и регулировка соприкосновения с покрышкой колеса под определенным углом, давлением в шине, высотой. Если велосипед упадет, либо ослабнут фиксирующие винты, генератор может быть поврежден. Неправильно отрегулированное устройство генератора будет издавать много шума, создавать чрезмерное сопротивление, проскальзывать по колесу. Если винты крепления слишком ослабнут, то механизм может сдвинуться с места и попасть в спицы колеса, что приведет к поломке спиц и выходу колеса велосипеда из строя. Некоторые велогенераторы оснащены специальными петлями, предохраняющими их попадание в спицы.
• Для переключения требуется физическое усилие. Чтобы привести в действие генератор, необходимо переместить его корпус до соприкосновения с колесом. Втулочные генераторы могут включаться автоматически или с помощью электроники. Для этого не нужно прикладывать усилия.
• Повышенный шум. При эксплуатации слышен шум в виде жужжания, в то время как динамо-втулки не создают шума.
• Износ шины колеса. Для эксплуатации генератора требуется соприкосновение с шиной, в результате происходит трение и износ покрышки. Если сравнить с динамо-втулкой, то там трение с покрышкой отсутствует.
• Сопротивление движению. Бутылочная динамо-машина оказывает значительно больше сопротивление движению велосипеда, чем втулочная модель. Однако при правильной настройке сопротивление незначительное, а в отключенном виде отсутствует.
• Проскальзывание. При сырой дождливой погоде приводной ролик бутылочного генератора будет скользить по шине колеса, что уменьшает выработку электрического тока и снижает яркость света фары и заднего фонаря. Втулочные генераторы не требуют для работы хорошего сцепления с покрышкой, и не зависят от погоды и других неблагоприятных условий.

Динамо-втулка

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

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

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

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

Принцип работы динамо-машины

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

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

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

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.

В елоинформация

Динамо-втулки не только компактны и легки, они еще и более эффективны электрически, чем прежде. В частности, новая динамо-втулка DH-2R30-E имеет сопротивление вращению на 30% ниже, чем HB-NX22 (при выключенных фонарях).

Сравнение крутящего момента при разомкнутой цепи

3,0 Вт Сопротивление вращению (скорость: 15 км/ч) HB-NX32 DH-3N30 DH-3N70 DH-3D70 DH-3N72 DH-3D72 DH-3N80 Сопротивление вращению (скорость: 15 км/ч) HB-NX22 DH-2N30-E DH-2R30-E DH-2N70 DH-2N72 DH-2N80E

Динамо-втулки

DH-3N30 (OR/NT) для V-BRAKE

DH-3N20(NТ)для V-ВRАКЕ

DH-2N35(QR/NT) для V-BREAK

DH-3D30 (QR/NT) для дискового тормоза

DH-2D30 (QR/NT) для дискового тормоза

DH-3R30 (QR/NT) для роллерного тормоза

DH-2R30-E (NT) для роллерного тормоза

DH-2R30-ES (NT) для роллерного тормоза
• Не требует элементов питания. Дает яркое освещение для безопасной ночной езды без необходимости тратиться на смену батареек.
• Меньшее сопротивление вращения. По сравнению с предыдущей моделью HB-NX10 динамо-втулка Inter-L вращается со значительно меньшим сопротивлением при выключенной фаре и при трога-нии с места после остановки.
• Легкие. Втулки значительно легче обычной модели и имеют меньшее поперечное сечение вдоль оси для улучшения внешнего вида.
• Встроенная проводка. Проводка имеет специальные разъемы, что делает установку быстрой и простой.
• Контактный пыльник. Резиновый пыльник контактного типа увеличивает водонепроницаемость.
• Совместима с креплением дискового тормоза (DH-3D30/2D30)
• Совместима с роллерным тормозом (DH-3R30/2R30-E/2R30-ES)
• Выходной разъем электропитания Тип Е2 (двойной контакт)

Контакты

J1: Действующий японский рыночный стандарт (одиночный провод к фаре)

J2: Совместим с системами одиночного и двойного проводов Е2: Такой же как двойной контакт Шимано по действующему евростандарту

Спортивные динамо-втулки

DH-3N80/DH-2N80E/DH-3N72/

DH-2N72/DH-3D72

Спорт V-BRAKE Дисковые тормоза Роллерные тормоза QR DH-3N80 колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм 3,0 Вт QR DH-3N72 колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-T660-3N колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-S501 Крепление ротора Center Lock колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-3D72 Крепление ротор_а Center Lock колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-T665 Крепление ротора Center Lock колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-T708 Полая ось 8 мм Крепление ротора Center Lock колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм 2,4 Вт QR DH-2N80E колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-2N72 колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм QR DH-T660-2N колесо 26-28 дюймов колесо 646-716 мм

Система ECOVISION

Мы в Shimano сконцентрировали наши усилия на разработке экологически чистых динамо-втулок, не требующих батареек, — одних из наиболее важных велосипедных компонентов с блестящим будущим. Динамо-втулки Shimano не только легки и компактны, они еще и более энерго-эффективны электрически, чем когда-либо прежде. Кроме того, сопротивление вращению снижено при выключенной фаре. Наконец, системы NEXAVE C810, Cyber Nexus и Auto-D lnter-3 включают систему автономного питания от динамо-втулок. Мы называем эту систему автономного питания и автоматического переключения «ECOVISION» за ее высокую экологическую чистоту.

NEXAVE C810: С автономным питанием от динамо-втулки (FH-C811)

Линейка динамо-втулок

Нажмите на картинку для увеличения

DH-3NA1 специально разработана для автоматической lnter-3 (AI-3S30) для соответствия каждому стандарту. DH-3NB1/3RB1 специально разработаны для Cyber Nexus (AI-8S40) для соответствия каждому стандарту.

Выходное напряжение DH-T708/T665/3N80/3N72/3D72/2N80-E/2N72/S501/T660-2N/T660-3N выше, чем других моделей ШИМАНО. (Справка: Выходное напряжение: DH-T708/T665/3N80/3N72/3D72/2N80-E/2N72/ S501/T660-2N/T660-3N-30 км/ч (26 дюймов): 35 Vrms (среднеквадратический вольт)., 140 Vpp (максимальноквадратический вольт), 70 км/ч (26 дюймов): 80 Vrms, 320 Vpp.

Лампы с электрическими цепями, такие как автоматические фары, могут быть повреждены при движении велосипеда с большой скоростью с DH-T708/T665/3N80/3N72/3D72/2N80-E/2N72/S501/T660-2N/T660-3N.

Если тип лампы, использующей электрическую цепь, комбинируется с DH-T708/T665/3N80/3N72/3D72/2N80-E/2N72/T660-2N/ T660-3N, пожалуйста, спросите поставщика ламп, возможно ли повреждение.

• С динамо-втулкой 3,0 Вт применяйте фары 3,0 Вт или 2,4 Вт + задний фонарь 0,6 Вт.
• С динамо-втулкой 2,4 Вт применяйте фару 2,4 Вт.
• Срок службы лампы сокращается при использовании на велосипеде с маленькими колесами за исключением динамо-втулки для 20-24 дюймов.
• Динамо-втулка Shimano не соответствует спецификации МТБ.

Примечание: Применяйте колесо со спицевание в 3 или 4 креста за исключением серии DH-F703/F702. Колеса с радиальным спицеванием применять нельзя, так как спицы и колесо могут быть повреждены при торможении, и может возникать шум тормозов.

Источники:

https://otdelkagres.ru/dinamo-dlya-velosipeda/
https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/dinamo-mashina/
https://velo-journal.ru/articles/dinamo_mashina_dlya_velosipeda
https://velo-kiev.at.ua/index/shimano_dinamo_vtulki/0-45