Динамомашина на велосипед

Содержание скрыть

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 машина для велосипеда – описание

Техническое приспособление, вырабатывающее электрический ток, бывает бутылочного, втулочного вида и других конструкций, которые менее популярны, чем первые два.

Бутылочный тип наиболее доступен, а также прост. Его мощность небольшая из всех существующих видов. Приводной ролик крутится из-за соприкосновения к протектору. Это происходит во время езды на велосипеде.

Втулочный аппарат по конструкции – осевая динамо машина. Стоимость его высокая. Установка требует сил и времени, отдельных вложений и является намного сложнее, чем монтаж бутылочного варианта.

Устройство находится в середине втулки колеса. Процесс запускается автоматически при его вращении. Главный недостаток – невозможность выключения.

Типы динамо машин, их плюсы и минусы

Существует несколько видов электрогенераторов для велосипеда. Основные типы – бутылочный и втулка. Они чаще всего применяются байкерами для оснащения своего транспорта электричеством и имеют свои достоинства и недостатки.

Бутылочная динамо машина

Бутылочный вариант имеет не слишком много плюсов по сравнению с втулочным аналогом, а минусов достаточно. Но все же многие приобретают именно эту модель.

Достоинства:

  • Несложная установка на велосипед по сравнению с динамо втулкой.
  • Низкая стоимость.
  • Возможность отключения.

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.

Динамо втулка – конструкция

Такой вид электрогенератора становится все более популярным. Динамо втулка обладаем своими принципами работы. Также в установке есть особенности, которые желательно учитывать во избежание последующих проблем.

Принцип работы

Если бутылочная динамка подает постоянный ток, то втулка вырабатывает переменное напряжение, у которого не существует полярности. Такое обстоятельство для светодиодной фары приносит проблему. Работать она будет лишь с помощью выпрямительного моста.

Присутствие данного устройства будет обязательным для всех деталей, которые рассчитаны изначально на запитку от источника постоянного тока.

Работа втулки происходит по принципу закона электромагнитной индукции. Эта деталь имеет многополюсной магнит, напоминающий кольцо. Он закреплен в корпусе динамки. Вращается вокруг катушки – так называемого якоря, неподвижность которого обеспечивает соединение с осью.

Особенности установки

Деталь устанавливают на вилку переднего колеса таким образом, чтобы контактный разъем оказался с правой стороны. Если он будет «смотреть» влево от велосипеда, устройство может неправильно выполнять свои функции при движении.

Крепить контактный разъем следует надежно. Дропауты должны обладать достаточной степенью параллельности. Иначе возникает деформация оси генератора, и появится шум благодаря излишнему трению внутри динамки.

В отличие от бутылочного варианта при монтировании втулки, колесо приходится разбирать после съема. Понадобится набор укороченных спиц. Как только колесо окажется разобранным, следует укрепить подготовленными спицами обод на динамке.

Далее нужно как можно ровнее, а также равномернее вмонтировать, последовательно натягивая спицы. После окончательного укрепления обода следует выполнить балансировку. Затем проконтролировать на дисбаланс, а также на биение.

Как выбрать динамо машину для велосипеда?

Прежде, чем выбрать динамку для велосипеда, рекомендуют обратить внимание на некоторые нюансы.

А именно:

  1. Данный вид электрогенераторов иногда приводит фары в негодность. Чтобы сберечь свой осветительный прибор, лучше сразу поменять фару на ту, которая обладает полупроводниковым регулятором.
  2. Бутылочная динамка во время низкой скорости тускло освещает путь. Любителям спокойной езды на велосипеде такой тип генератора не подойдет.
  3. Динамка в виде втулки хорошо освещает при пониженной скорости байка. Такой факт стал возможен из-за низкочастотности переменного тока. Качество освещения будет становиться лучше при увеличении скорости.
  4. Вместе с динамо втулкой целесообразно будет приобрести выпрямитель. Эта дополнительная деталь увеличит эффективность работы фар.
  5. Мощность осветительного пробора для эффективности должна соответствовать мощности динамо втулки.
  6. Желательно сверить совместимость размеров колес и типа динамки. Иначе владелец велосипеда рискует получить заклин в колесе. При такой проблеме сидящий на байке теряет равновесие.
  7. Требуется обратить внимание на общий вес велосипеда (вместе с багажом). На втулке должна быть прописана допустимая масса. При превышении веса торможение будет недостаточным. Если меньше – торможение может привести к заклину колеса.
  8. Динамка вырабатывает достаточно высокое напряжение. Поэтому нельзя прикасаться к клеммам при езде, или когда колесо в движении. Последствие обычно вызывает поражение током.

Электрогенератор для велосипеда не является предметом первой необходимости в комплектации. Но это устройство очень удобно в современном мире. С его помощью, особенно втулочных моделей, можно не только не беспокоится о передвижении в темное время суток, но и подзаряжать гаджеты и аккумуляторы.

Все-таки большинству байкерам нравится втулочный вариант динамки. И это несмотря на сложность установки и высокую стоимость по сравнению с бутылочным аналогом. Но бюджетный бутылочный генератор также привлекает многих доступной ценой и легкостью монтажа.

Одним из популярных технических приспособлений является динамо на велосипед. Именно о том, какие существуют типы этого устройства, для чего используется и их особенностях.

Типы динамомашин для велосипеда

Динамо для велосипеда – это электрический генератор, который вырабатывает энергию для питания электроприборов установленных на велосипеде, например фар или блока питания для навигатора.

На сегодняшний день широкое распространение получили два вида динамомашин для велосипеда, а именно: бутылочная динамка и динамо втулка.

Вне зависимости от типа, оба они генерируют электрическую энергию за счет вращения магнита внутри катушки. Таким образом, в велосипедных динамо машинах якорь является неподвижным элементом, а статор вращается.

История динамо-машин для велосипедов.

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.

Бутылочная динамо машина

Этот вид получил свое название за внешнее сходство с обычной бутылкой. Бутылочная динамо машина для велосипеда была наиболее распространена у нас в стране во времена советского союза. Она имеет неоспоримые достоинства, в число которых входит:

  • Простота установки и демонтажа;
  • Возможность отключения;
  • Невысокая цена.

В то же время, для бутылочного типа свойственны недостатки, которые в некоторых случаях делают ее установку нежелательной или вообще невозможной. К ним необходимо отнести:

  • Установка влечет появление ассиметричной массы на вилке;
  • Повышенная шумность при работе;
  • Относительно малая выходная мощность;
  • Сопротивление движению;
  • Снижение эффективности при неблагоприятных погодных условиях;
  • Повышение износа покрышки.

Все перечисленные недостатки предопределенны конструктивными особенностями, и без фундаментальных изменений устранить их невозможно.

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.

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.

Конструктивные особенности динамо втулки

Поскольку этот тип генератора набирает популярность, остановимся на некоторых его особенностях, которые необходимо знать и понимать.

Прежде всего, если бутылочный генератор вырабатывает постоянный электрический ток, то динамо втулка для велосипеда генерирует переменное напряжение. В чем разница? Попробуем разобраться, не углубляясь излишне в электродинамику.

Постоянный ток имеет полюса: «плюс» и «минус». Такой ток всегда течет в одном направлении от плюса к минусу. Переменное напряжение не имеет полярности. Для того, чтобы горела обычная лампа накаливания, не имеет значения то, какой будет ток, постоянный или переменный. Но для светодиодной фары все обстоит иначе: светодиоды будут работать только при постоянном токе и правильном подключении. Если устанавливается динамо втулка на велосипед, то подключать светодиодную фару необходимо через специальный выпрямительный мост. Это будет актуально для любых потребителей энергии, рассчитанных на питание от источника постоянного тока.

Описание

Динамо-машина состоит из катушки с проводом, вращающейся в магнитном поле, создаваемом статором, или наоборот: вращается магнит, а катушка неподвижна. Энергия вращения согласно закону Фарадея преобразуется в переменный ток, но поскольку в XIX веке не умели практически использовать переменный ток, использовали щёточно-коллекторный узел для того, чтобы инвертировать изменяющуюся полярность (получить постоянный ток на выходе). В результате получался пульсирующий ток постоянной полярности.

Динамо-машина

Тщательная установка динамо очень важна, при этом надо учесть угол, высоту и давление. Для запуска велосипедная динамо-машина бутылочного типа перемещается и подсоединяется, а динамо-втулка просто включается вручную или автоматически.

Эксплуатировать динамо надо строго по инструкции.

  1. Перед тем, как крутить педали, проверяем вольтметр. Он должен показывать напряжение (12-13).
  2. Выбираем режим низкой мощности, включаем генератор, должна загореться лампочка индикатора.
  3. Крутим педали, постепенно увеличивая скорость, до включения генератора. Лампочка погасла, на вольтметре значение 13-14. Крутить педали надо быстро, чтобы схема могла поддерживать мощность.
  4. Вело динамо-машина работает более эффективно при высокой мощности. При тяжелых нагрузках лучше запускать генератор на низкой мощности, а после отключения нагрузки переключить на высокую.

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.

Принцип работы генератора электрического тока

Динамо-машина генерирует электрическую энергию благодаря принципу электромагнитной индукции. Обычно такое устройство конвертирует именно механические воздействия прямо в электрические импульсы. В его составе — ротор (открытая проволочная обмотка) и статор, в котором расположены полюса магнита. Ротор, не прекращая движения, все время вращается в силовом магнитном поле, что неизбежно приводит к возникновению тока в обмотке. Схему своего устройства динамо-машина представляет следующую. Вращающийся проводник, или ротор, пересекает магнитное поле и в нем генерируется ток. Концы ротора подведены к кольцу (коллектор), через них и прижимные щётки ток перемещается в электрическую сеть.

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.

Как выбрать динамо машину для велосипеда?

Прежде, чем выбрать динамку для велосипеда, рекомендуют обратить внимание на некоторые нюансы. А именно:

Данный вид электрогенераторов иногда приводит фары в негодность. Чтобы сберечь свой осветительный прибор, лучше сразу поменять фару на ту, которая обладает полупроводниковым регулятором. Бутылочная динамка во время низкой скорости тускло освещает путь. Любителям спокойной езды на велосипеде такой тип генератора не подойдет. Динамка в виде втулки хорошо освещает при пониженной скорости байка. Такой факт стал возможен из-за низкочастотности переменного тока. Качество освещения будет становиться лучше при увеличении скорости. Вместе с динамо втулкой целесообразно будет приобрести выпрямитель. Эта дополнительная деталь увеличит эффективность работы фар. Мощность осветительного пробора для эффективности должна соответствовать мощности динамо втулки. Желательно сверить совместимость размеров колес и типа динамки. Иначе владелец велосипеда рискует получить заклин в колесе

При такой проблеме сидящий на байке теряет равновесие. Требуется обратить внимание на общий вес велосипеда (вместе с багажом). На втулке должна быть прописана допустимая масса

При превышении веса торможение будет недостаточным. Если меньше – торможение может привести к заклину колеса. Динамка вырабатывает достаточно высокое напряжение. Поэтому нельзя прикасаться к клеммам при езде, или когда колесо в движении. Последствие обычно вызывает поражение током.

Электрогенератор для велосипеда не является предметом первой необходимости в комплектации. Но это устройство очень удобно в современном мире. С его помощью, особенно втулочных моделей, можно не только не беспокоится о передвижении в темное время суток, но и подзаряжать гаджеты и аккумуляторы.

Все-таки большинству байкерам нравится втулочный вариант динамки. И это несмотря на сложность установки и высокую стоимость по сравнению с бутылочным аналогом. Но бюджетный бутылочный генератор также привлекает многих доступной ценой и легкостью монтажа.

Пересадка «органов»

На старых машинах, бывает, дело доходит до замены генератора в сборе. Как мы уже говорили, это надежный и долговечный прибор. Первыми выходят из строя графитовые щетки, но щеточный узел (объединенный обычно с регулятором напряжения), как правило, недорог и меняется легко (иногда даже без снятия генератора с автомобиля). Но если пробег превышает две-три сотни тысяч километров, от генератора можно ждать сюрпризов. Так, на одном из снятых приборов мы обнаружили износ… медных контактных колец на валу ротора. Такое ремонту не подлежит.

Новый генератор на отечественную машину обойдется в среднем в 60–70 долларов, на иномарку – в три–пять раз дороже. Иногда удается вместо «родного» прибора подыскать неоригинальный, подешевле. Но нередко вышедший из строя импортный генератор можно заменить подходящим по месту и другим параметрам российским изделием.

Как-то мне удалось совершить такую операцию. Подточил «ушки» корпуса нашего генератора, чтобы они совпали с местом крепления на иномарке. Переставил шкив с зарубежного генератора на российский. Диаметры валов двух устройств совпали до микронов, но пришлось повозиться с установкой шкива строго в единой плоскости с другими шкивами привода (иначе было бы не избежать быстрого износа и обрыва ремня). Подключил провода, запустил мотор – и зарядка аккумулятора восстановилась. Как выяснилось впоследствии, мастера наших автосервисов частенько прибегают к таким «пересадкам» на старых иномарках. И их владельцы не только экономят на покупке новых генераторов, но часто еще и получают дополнительную мощность мини-электростанций. А она при обилии электросистем на автомобилях лишней не бывает.

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.

Устройство динамо-машины

Существуют разные варианты изготовления корпуса. Для него подойдет консервная банка, отрезок трубы (диаметр 100 мм). Во-первых, надо вырезать дно банки и утяжелить корпус. Для этого с внутренней или наружной стороны банки очень плотно в несколько рядов навернем полоску из железа такой же ширины. Затем приклепываем или припаиваем полоску к корпусу.

Во-вторых, из жести или железа изготавливаем сердечники для электромагнитов и башмаки для них. Берем полоски жести по ширине корпуса, изгибаем, накладываем друг на друга, скрепляем железной проволокой и припаиваем их по бортам. К отверстиям в корпусе, расположенным напротив друг друга, крепим сердечники.

С помощью шурупов приворачиваем корпус к колодке (деревянной или металлической). В корпусе делаем две подшипниковых полоски (латунь или толстая жесть, размер 110х20 мм) и стойку (80х20 мм) для закрепления якоря. Полоски спаиваем крестом, в центре делаем отверстие по диаметру оси. Такое же отверстие в стойке в 10 мм от конца. В отверстия подшипников можно впаять медные трубочки (10-15 мм с диаметром 8 мм). К корпусу первый подшипник припаиваем концами полос, после система выгнется наружу.

Изготавливать якорь надо тщательно, так как от него во многом зависит, как будет работать динамо-машина. Можно собрать якорь из жестяных пластин. Толщина всех пластин должна быть равна толщине корпуса (50 мм), при их изготовлении требуется особая точность. Из железа придется вырезать примерно 120 кругов (по 46 мм в диаметре). Каждый круг делим на восемь секторов с помощью циркуля, делаем разметку через центр круга, в центре кругов проводим по две окружности диаметром 8 и 38 мм. На пересечении большой окружности с линиями секторов проводим еще круги по 8 мм. На всех круглых пластинах, там, где расчертили окружности, с точностью просверливаем восемь отверстий по 8 мм.

Плотно скрепляем пластины гайками и надеваем на ось, должен получиться якорь с круглыми продольными пазами. Острые углы в пазах закругляем напильником.

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:

Кто изобрел динамо-машину и как она устроена?

В 1831 году английский физик Фарадей обнаружил необычное электромагнитное явление. В медном проводе во время вращения между магнитными полюсами возникало электромагнитное поле. Именно оно возбудило движение электронов по проводнику. На основе исследований физик сформулировал закон электро-магнитной индукции. Проводником служила медная проволока, накрученная на стержень из металла, обладающий магнитным свойством. Когда магнитные частицы в стержне располагались в соответствии с полюсами, он превращался в магнит и притяги-вал к себе металлические предметы. Чтобы намагнитить стержень, можно использовать катушку или постоянный магнит. Эффект возникнет при силь-ном вращении одного электромагнита вокруг другого.

В том же году появился прибор для преобразования электрической энергии в механическую. Первые электродвигатели напоминали паровые машины: только вместо цилиндров устанавливали электромагниты, вместо поршней — металлические якоря.

В 1834 году русский академик Борис Якоби создал первый электродвигатель с вращающимся якорем. Через 4 года академик применил усовершенствованный электромотор на первой в мире моторной лодке. Первый в мире генератор переменного тока был построен Павлом Яблочковым. А поистине революционным стало изобретение другого русского ученого М. Доливо-Довольского — генератор трехфазного тока.

Мини-электростанция

Вторжение электричества на борт автомобиля началось с пускового устройства – стартера. Этот прибор требовал хорошего «заряда» электроэнергии, ведь его задачей было раскрутить тяжеленный маховик, а с ним и коленвал с шатунами и поршнями, причем преодолевая сопротивление компрессии в цилиндрах. Кто хоть раз крутил пусковую рукоятку мотора, тот знает, сколь тяжела эта работа.

Надежным источником электричества для стартера оказалась аккумуляторная батарея. Но запас ее энергии постоянно сокращался, и не только с каждым очередным пуском двигателя: когда отдачи не требовалось, батарея саморазряжалась, необходима была постоянная подзарядка. Идею миниатюрной бортовой электростанции предложил известный немецкий инженер-изобретатель Роберт Бош. Именно он в начале ХХ века разработал принципы, на основе которых работают генераторы в нынешних автомобилях.

В прошлом эти приборы именовались динамо-машинами, или просто динамо. Суть их работы состояла в следующем. Благодаря вращению ротора в магнитном поле статора мини-электростанция генерирует электрический ток. Но по законам физики этот ток оказывается переменным, а автомобильным приборам необходим постоянный. Преобразованием одного в другой занимается в генераторе набор диодов (чаще именуемый диодным мостом). Но и это не все. Автомобильные приборы рассчитаны на питание током определенного напряжения, и за его стабилизацию (поддержание вольтажа в установленных рамках) следит особое устройство – реле-регулятор.

Как работает система электроснабжения современных машин? В процессе пуска двигателя участвует только аккумуляторная батарея, генератор в эти мгновения «спит». Он включается, когда коленчатый вал двигателя начинает равномерно вращаться. Ротору генератора это вращение передается с помощью ремня. Некоторые фирмы (например, Mercedes-Benz) используют один ремень, связывающий до десятка шкивов – насоса охлаждающей жидкости, гидроусилителя руля, компрессора кондиционера и других устройств, плюс натяжные и обводные ролики. Другие компании (замечено на моторах Hyundai) применяют иногда по три ремня, связывающих разные агрегаты. Но при любой схеме все устройства приводятся во вращение от шкива на носке коленвала двигателя, и один из ремней обязательно передает вращение ротору генератора.

Подчас также любопытно местоположение генератора. В большинстве случаев производители стараются поместить этот прибор повыше, чтобы на него не попадали вода и грязь, неизбежно проникающие в моторный отсек при движении. В принципе, генератор – очень надежное устройство, способное служить годами и даже десятилетиями. В то же время не следует пренебрегать его сохранностью.

Еще один существенный момент – простота (либо сложность) проверки натяжения ремня привода и его замены. Правильное натяжение ремня – залог надежной работы генератора. При слабом натяжении прибор может не выдавать требуемое напряжение, при чересчур сильном – быстро выйдут из строя подшипники, в которых вращается вал ротора, что проявит себя воем или свистом. На большинстве машин сегодня применяются устройства автоматического натяжения ремня, но на старых моделях еще можно встретить конструкции, требующие приложения рук. Как проверить, правильно ли натянут ремень? Надавите большим пальцем с усилием примерно 1 кг на середину самой длинной ветви ремня, прогиб должен составить не более 10 мм. Разумеется, проверять натяжение следует при остановленном двигателе.

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.

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.

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.

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.

Обзор генераторов электрического тока на велосипед: бутылочные, бесконтактные и динамо-втулки

Велогенератор для зарядки телефона и поддержания работы фар — это портативное устройство, позволяющее вырабатывать энергию путем вращения педалей.

Что такое велогенераторы и зачем нужны

Электрогенератор, устанавливаемый на велосипед, — это удобное портативное устройство, которое дает возможность самостоятельно вырабатывать электрический ток для поддержания работы фар или других электроприборов. Например, с его помощью получится на ходу бесплатно заряжать телефон или GPS-навигатор.

Что такое велогенераторы и зачем нужны

Принцип работы заключается в генерации переменного тока, который преобразуется в постоянный за счет диодного моста. Факты о велогенераторах:

  • в зависимости от навыков и скорости езды велосипедист производит 0,15-0,25 КВт в час;
  • рекордный показатель, достигнутый за 24 часа, составил 12 КВт;
  • чем выше частота вращения педалей, тем больше генерируется электроэнергии. Подобная закономерность характерна как для покупных, так и самодельных генераторов электричества на велосипед;
  • педальные генераторы бывают стационарными: приспособление получится изготовить самостоятельно, используя старый и ненужный велосипед.

В промышленных масштабах использование педальных генераторов теряет смысл, так как на выработку 1 КВт энергии уходит около 10 часов, но для личного использования такой прибор — хороший выбор. Ведь главные преимущества: возможность бесплатно добывать ток и днем, и ночью, дешевизна оборудования и простота обслуживания. Еще больше снизить стоимость получится, если сделать велогенератор своими руками.

Стационарный педальный генератор также выступает альтернативой солнечной черепице или батареям, которые не всегда получается использовать из-за климатических условий. Приспособление никак не зависит от солнца, ветра и легко размещается в доме или квартире.

Виды конструкций для велосипедистов

Выделяют следующие типы велогенераторов:

  • бутылочная динамо-машина;
  • динамо-втулка;
  • бесконтактный генератор.

Каждая из конструкций обладает рядом преимуществ и недостатков, поэтому велосипедисту следует заранее определить приоритеты: играет ли решающую роль стоимость, удобство обслуживания, уровень воспроизводимого шума или другие характеристики.

Бутылочная динамо-машина

Приспособление по форме напоминает бутылку. По сути, это небольшой электрический генератор, который крепится на боковую стенку велосипедной шины. Принцип работы: когда велосипедист движется, покрышка прокручивает ролик динамо-генератора.

Что такое велогенераторы и зачем нужны

В таблице рассмотрены преимущества и недостатки такого типа конструкций:

Плюсы Минусы
Если выключить бутылочный генератор для велосипеда или заряжаемые устройства, фары, то прибор не будет создавать дополнительное сопротивление во время езды. Устройство плохо переносит влажную погоду и начинает вырабатывать меньше энергии.
Приспособление устанавливается практически на любую шину. Создание шума во время езды.
В среднем бутылочные приборы дешевле, чем конструкции других типов, но есть и исключения. Во включенном режиме бутылочные динамо-машины сильнее затрудняют передвижение велосипедиста, чем динамо-втулки и бесконтактные велогенераторы.
Динамо-машину сложно правильно установить неспециалисту: важную роль играет, под каким углом, на какой высоте идет соприкосновение с боковой стенкой шины.
Приспособление необходимо перемещать и включать вручную. Автоматический режим не предусмотрен.

Важно: если велогенератор такого типа неправильно отрегулирован, то во время поездки он может зацепиться за спицы. Но в некоторых моделях предусмотрены дополнительные петли для предотвращения подобных ситуаций.

Велосипедисту следует знать: падение на землю способно существенно повредить велогенератор. Перед каждой поездкой рекомендуется проверять, не ослаблены ли крепежные винты.

Динамо-втулка

Динамо-втулки — это подвид динамо-машин, которые размещаются не на покрышке, а в ступице велосипедного колеса. Генератор создала английская производственная компания Sturmey-Archer, затем подобные приспособления стали выпускать производители Shimano и Schmidt.

В основе работы лежит многополюсный магнит, который располагается в ступице велошины и вращается вокруг неподвижной катушки, закрепленной на оси. Мощность для разных моделей разнится от 1,8 до 3 Вт.

Динамо-втулка

Перед покупкой лучше ознакомиться с главными преимуществами и недостатками динамо-втулок:

Плюсы Минусы
Полная бесшумность, достигаемая за счет отсутствия движущихся и, как следствие, соприкасающихся деталей. Большой вес, но проблема решается благодаря использованию оболочек из алюминия и редкоземельных магнитов.
Минимальное сопротивление при езде. Высокая стоимость.
Низкие требования к обслуживанию. Иногда требуется сборка отдельного динамо-колеса.
Эффективная работа при любых климатических условиях.
Не изнашивает покрышку велосипеда.
Автоматическое включение.

В комплекте со многими туристическими велосипедами идут именно динамо-втулки. Стоит отметить, что такой велогенератор своими руками в домашних условиях смастерить возможно.

Бесконтактный велосипедный генератор

В бесконтактном типе электрогенератора велосипедная шина выступает ротором: на ней фиксируется специальный обод с закрепленными 28 магнитами с чередующимися разными полюсами. Статор в этой системе — индукционная катушка, вырабатывающая ток. Фары уже встроены в электрогенератор, поэтому электричество поступает напрямую.

Бесконтактный велосипедный генератор

Плюсы и минусы приспособления подробно представлены в таблице:

Преимущества Недостатки
Отсутствие проводов и кабелей. Небольшая электроемкость аккумуляторов, но можно вручную установить более мощную батарею.
Легкость генератора: вес не превышает 60 г. Высокая стоимость.
Применение в дальних поездках. Небольшой выбор производителей. Однако, учитывая растущий интерес к альтернативным источникам энергии и высокой перспективности их применения, можно ожидать скоро появления новых интересных моделей.
Полное отсутствие сопротивления при езде, поэтому велосипедисту не нужно прилагать дополнительных усилий.
Использование света даже во время стоянки за счет встроенного конденсатора, выполняющего функцию батареи.
Полная бесшумность.

В целом велосипедисты отмечают, что яркость свечения фар на бесконтактных моделях примерно такая же, как у обычных аккумуляторных ламп. Тот, кто желает сэкономить, может собрать бесконтактный генератор для велосипеда своими руками.

Портативные электрогенераторы — это девайс, который пригодится каждому велосипедисту. Лучше остановить свой выбор на бесконтактных приборах или динамо-втулках, но при ограниченном бюджете удастся найти интересные и не очень шумные бутылочные модели. ТОП-производителей, на которых стоит обратить внимание: Shimano, CadenceX, Sturmey-Archer, Schmidt.

  • Окна — они как людиОкна — они как люди
  • Российская светодиодная лампа SvetaLED получает международное признаниеРоссийская светодиодная лампа SvetaLED получает международное признание
  • Энергоэффективность современной экономики РоссииЭнергоэффективность современной экономики России
  • Что такое энергосберегающий дом и в чем его преимуществаЧто такое энергосберегающий дом и в чем его преимущества

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.

Скорость Полная мощность, развиваемая велосипедистом Стандартная герметичная передняя втулка SON28 (свет выключен) Снижение скорости (свет выключен) SON28 (свет включен) Снижение скорости (свет включен)
10 км/час 15 Вт 0,1 Вт +0,2 Вт (+1,3%) -0,1 км/час +3,3 Вт (+22%) -1,6 км/час
20 км/час 50 Вт 0,2 Вт +0,7 Вт (+1,4%) -0,1 км/час +5,3 Вт (+12%) -1,1 км/час
30 км/час 130 Вт 0,3 Вт +1,3 Вт (+1,0%) -0,1 км/час +6,7 Вт (+5,2%) -0,7 км/час
50 км/час 500 Вт 0,5 Вт +2,7 Вт (+0,5%) -0,1 км/час +9,0 Вт (+1,8%) -0,36 км/час

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 на велосипед

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.

Динамка для велосипеда – электрогенератор, вырабатывающий энергию во время движения транспорта. Соответственно, крепится к колесу. Устройства бывают нескольких видов, но все они являются удобным дополнением, создающим комфортное передвижение в темное время суток.

Любой велосипедист может выбрать по вкусу необходимую динамку, многие из которых можно приобрести по доступной цене и установить самостоятельно.

Динамо машина для велосипеда – описание

Техническое приспособление, вырабатывающее электрический ток, бывает бутылочного, втулочного вида и других конструкций, которые менее популярны, чем первые два.

Бутылочный тип наиболее доступен, а также прост. Его мощность небольшая из всех существующих видов. Приводной ролик крутится из-за соприкосновения к протектору. Это происходит во время езды на велосипеде.

Втулочный аппарат по конструкции – осевая динамо машина. Стоимость его высокая. Установка требует сил и времени, отдельных вложений и является намного сложнее, чем монтаж бутылочного варианта.

Устройство находится в середине втулки колеса. Процесс запускается автоматически при его вращении. Главный недостаток – невозможность выключения.

Типы динамо машин, их плюсы и минусы

Существует несколько видов электрогенераторов для велосипеда. Основные типы – бутылочный и втулка. Они чаще всего применяются байкерами для оснащения своего транспорта электричеством и имеют свои достоинства и недостатки.

Бутылочная динамо машина

Бутылочный вариант имеет не слишком много плюсов по сравнению с втулочным аналогом, а минусов достаточно. Но все же многие приобретают именно эту модель.

Достоинства:

  • Несложная установка на велосипед по сравнению с динамо втулкой.
  • Низкая стоимость.
  • Возможность отключения.

Недостатки:

  • Весит данное устройство сравнительно немало.
  • Во время движения велосипеда постоянно присутствует шум.
  • Низкая мощность лампочки и, как следствие, тусклое освещение.
  • Сопротивление движению.
  • Зависимость эффективности работы от попадания влаги.
  • Существует возможность смещения с постоянного места закрепления. Тогда динамка может попасть между спицами.
  • Вынужденная необходимость часто проверять состояние устройства.

Динамо втулка

У динамки втулочного типа масса плюсов. Поэтому если есть финансовая возможность, все же целесообразнее приобрести данную модель.

Достоинства:

  • Бесшумность во время работы.
  • Трение сведено к минимуму. Нет в наличии подвижных частей.
  • Не нужно постоянно контролировать герметизацию, а также сцепление.
  • Влага, погодные условия, попадание грязи на эффективность работы и яркость фары не повлияют.
  • Автоматическое включение.
  • Втулка не нуждается в заземлении. Устройство изолировано. Это дает возможность воспользоваться свободным «минусом» другому оборудованию.

Недостатки:

  • Во время монтажа возникает необходимость в переспицовке колеса. Иногда требуется ставить «неродные» спицы, более короткие.
  • Переменный ток, который вырабатывают втулочные динамки, нуждается в выпрямлении. В этом им помогают диоды.
  • Постоянная работа фары при движении велосипеда приводит к перегрузкам. Данный факт приводит к уменьшению срока службы осветительного прибора.
  • Невозможность самостоятельного отключения.

Динамо втулка – конструкция

Такой вид электрогенератора становится все более популярным. Динамо втулка обладаем своими принципами работы. Также в установке есть особенности, которые желательно учитывать во избежание последующих проблем.

Принцип работы

Если бутылочная динамка подает постоянный ток, то втулка вырабатывает переменное напряжение, у которого не существует полярности. Такое обстоятельство для светодиодной фары приносит проблему. Работать она будет лишь с помощью выпрямительного моста.

Присутствие данного устройства будет обязательным для всех деталей, которые рассчитаны изначально на запитку от источника постоянного тока.

Работа втулки происходит по принципу закона электромагнитной индукции. Эта деталь имеет многополюсной магнит, напоминающий кольцо. Он закреплен в корпусе динамки. Вращается вокруг катушки – так называемого якоря, неподвижность которого обеспечивает соединение с осью.

Особенности установки

Деталь устанавливают на вилку переднего колеса таким образом, чтобы контактный разъем оказался с правой стороны. Если он будет «смотреть» влево от велосипеда, устройство может неправильно выполнять свои функции при движении.

Крепить контактный разъем следует надежно. Дропауты должны обладать достаточной степенью параллельности. Иначе возникает деформация оси генератора, и появится шум благодаря излишнему трению внутри динамки.

В отличие от бутылочного варианта при монтировании втулки, колесо приходится разбирать после съема. Понадобится набор укороченных спиц. Как только колесо окажется разобранным, следует укрепить подготовленными спицами обод на динамке.

Далее нужно как можно ровнее, а также равномернее вмонтировать, последовательно натягивая спицы. После окончательного укрепления обода следует выполнить балансировку. Затем проконтролировать на дисбаланс, а также на биение.

Как выбрать динамо машину для велосипеда?

Прежде, чем выбрать динамку для велосипеда, рекомендуют обратить внимание на некоторые нюансы.

А именно:

  1. Данный вид электрогенераторов иногда приводит фары в негодность. Чтобы сберечь свой осветительный прибор, лучше сразу поменять фару на ту, которая обладает полупроводниковым регулятором.
  2. Бутылочная динамка во время низкой скорости тускло освещает путь. Любителям спокойной езды на велосипеде такой тип генератора не подойдет.
  3. Динамка в виде втулки хорошо освещает при пониженной скорости байка. Такой факт стал возможен из-за низкочастотности переменного тока. Качество освещения будет становиться лучше при увеличении скорости.
  4. Вместе с динамо втулкой целесообразно будет приобрести выпрямитель. Эта дополнительная деталь увеличит эффективность работы фар.
  5. Мощность осветительного пробора для эффективности должна соответствовать мощности динамо втулки.
  6. Желательно сверить совместимость размеров колес и типа динамки. Иначе владелец велосипеда рискует получить заклин в колесе. При такой проблеме сидящий на байке теряет равновесие.
  7. Требуется обратить внимание на общий вес велосипеда (вместе с багажом). На втулке должна быть прописана допустимая масса. При превышении веса торможение будет недостаточным. Если меньше – торможение может привести к заклину колеса.
  8. Динамка вырабатывает достаточно высокое напряжение. Поэтому нельзя прикасаться к клеммам при езде, или когда колесо в движении. Последствие обычно вызывает поражение током.

Электрогенератор для велосипеда не является предметом первой необходимости в комплектации. Но это устройство очень удобно в современном мире. С его помощью, особенно втулочных моделей, можно не только не беспокоится о передвижении в темное время суток, но и подзаряжать гаджеты и аккумуляторы.

Все-таки большинству байкерам нравится втулочный вариант динамки. И это несмотря на сложность установки и высокую стоимость по сравнению с бутылочным аналогом. Но бюджетный бутылочный генератор также привлекает многих доступной ценой и легкостью монтажа.

Одним из популярных технических приспособлений является динамо на велосипед. Именно о том, какие существуют типы этого устройства, для чего используется и их особенностях.

Типы динамомашин для велосипеда

Динамо для велосипеда – это электрический генератор, который вырабатывает энергию для питания электроприборов установленных на велосипеде, например фар или блока питания для навигатора.

На сегодняшний день широкое распространение получили два вида динамомашин для велосипеда, а именно: бутылочная динамка и динамо втулка.

Вне зависимости от типа, оба они генерируют электрическую энергию за счет вращения магнита внутри катушки. Таким образом, в велосипедных динамо машинах якорь является неподвижным элементом, а статор вращается.

Бутылочная динамо машина

Этот вид получил свое название за внешнее сходство с обычной бутылкой. Бутылочная динамо машина для велосипеда была наиболее распространена у нас в стране во времена советского союза. Она имеет неоспоримые достоинства, в число которых входит:

  • Простота установки и демонтажа;
  • Возможность отключения;
  • Невысокая цена.

В то же время, для бутылочного типа свойственны недостатки, которые в некоторых случаях делают ее установку нежелательной или вообще невозможной. К ним необходимо отнести:

  • Установка влечет появление ассиметричной массы на вилке;
  • Повышенная шумность при работе;
  • Относительно малая выходная мощность;
  • Сопротивление движению;
  • Снижение эффективности при неблагоприятных погодных условиях;
  • Повышение износа покрышки.

Все перечисленные недостатки предопределенны конструктивными особенностями, и без фундаментальных изменений устранить их невозможно.

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.

Конструктивные особенности динамо втулки

Поскольку этот тип генератора набирает популярность, остановимся на некоторых его особенностях, которые необходимо знать и понимать.

Прежде всего, если бутылочный генератор вырабатывает постоянный электрический ток, то динамо втулка для велосипеда генерирует переменное напряжение. В чем разница? Попробуем разобраться, не углубляясь излишне в электродинамику.

Постоянный ток имеет полюса: «плюс» и «минус». Такой ток всегда течет в одном направлении от плюса к минусу. Переменное напряжение не имеет полярности. Для того, чтобы горела обычная лампа накаливания, не имеет значения то, какой будет ток, постоянный или переменный. Но для светодиодной фары все обстоит иначе: светодиоды будут работать только при постоянном токе и правильном подключении. Если устанавливается динамо втулка на велосипед, то подключать светодиодную фару необходимо через специальный выпрямительный мост. Это будет актуально для любых потребителей энергии, рассчитанных на питание от источника постоянного тока.

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.

Внимание! В генераторе бутылочного типа, на корпусе идет минус питания. Динамо втулка не имеет электрического контакта с корпусом, а потому вы можете сделать электропроводку полностью изолированную или использовать в качестве одного из проводников металлическую раму. Если устанавливается выпрямительный мост, то раму нужно присоединять после него.

Источники:

https://radiolisky.ru/interesno/kak-rabotaet-dinamo-mashina.html
https://armma.ru/dinamo-masina/
https://altenergiya.ru/energosberezhenie/obzor-generatorov-elektricheskogo-toka-na-velosiped.html
https://otdelkagres.ru/dinamo-dlya-velosipeda/
https://vemiru.ru/info/dinamo-mashina-na-velosiped/

Adblock
detector