Меню

Велосипед как генератор энергии



Велосипедный педальный генератор большой мощности для подзарядки аккумуляторов

Как вырабатывать электричество крутя педали? Один киловатт-час стоит 5 центов. Для получения такого количества энергии необходимо вращать педали 10 часов. Нет никакого смысла говорить о промышленных масштабах производства электроэнергии с помощью педальных генераторов. Тем не менее такой способ получения электрического тока требуется достаточно часто, потому что с помощью мускульной силы мы можем вырабатывать электричество где угодно без потребления топлива, днём и ночью. Оборудование дешёвое и практически не требует технического обслуживания.

В основном они требуются в двух случаях:

  1. Для подзарядки батарей для мобильных устройств во время путешествий на велосипеде.
  2. Для выработки как можно большего количества электроэнергии на стационарных педальных генераторах.

Педальные велогенераторы предназначены для получения электричества в отдалённых районах, где неудобно использовать солнечные батареи неудобны. Генератор для велосипеда может вырабатывать до 300 Вт электроенерги (в среднем 40-150 Вт в зависимости от велосипедиста).

В интернете дано много рекомендаций, как своими руками сделать велосипедный генератор, работающий за счёт вращения педалей. Самодельные генераторы не лучший выбор, так как они содержат много редких ненужных деталей или требуют много работы по адаптации генератора к велосипеду, страдают от проблем с трением, проскальзыванием ремня и быстрого износа.

С ростом популярности электрических велосипедов купить педальный втулочный электрогенератор стало проще. Сейчас хороший выбор вело-мотор-генераторов китайского производства, которые уже можно купить менее чем за 100 евро. В них магниты перенесены на ротор, а медная обмотка неподвижна. Достаточно неплохие динамо-машины.

Как правильно выбрать велогенератор.

  • Мотор устанавливается на неподвижный велосипед — это задний втулочный мотор (переднее колесо неподвижного велосипеда не вращается).
  • Для хорошей производительности в моторе должны использоваться современные редкоземельные постоянные магниты, велогенератор должен быть бесщёточной конструкции.
  • Для получения хорошего эффекта инерции, он должен быть тяжёлым и представлять собой электрическое велосипедное колесо.
  • Для уменьшения механических потерь мотор должен быть прямоприводным/не использовать передач на шестерёнках.
  • Чтобы человек мог справится с педалированием в течении длительного времени, мотор должен давать мощность не менее 200 Вт. Чем больше — тем лучше (снижаются потери, возрастает масса).
  • Напряжение мотора должно превышать заданное выходное напряжение, чтобы оно не падало ниже критического значения, даже во время педалирования не на полную мощность.

На рисунке вверху показано внутреннее устройство мотор-колеса, исполненного в виде втулочного генератора на 24 В, 500Вт производства Golden Motor / Jiangsu, заряжающего аккумулятор 12 В.

Установка генератора на велосипед.

  1. Найдите велосипед — любую рухлядь, но с работающими передней осью, педалями, цепью, седлом и желательно задним переключателем.
  2. Замените заднее колесо на втулочный мотор.
  3. Установите велосипед на опору так, чтобы заднее колесо могло свободно вращаться. Также можно подвесить зад велосипеда, чтобы он совсем не касался земли, взять подставку из металлических кронштейнов, установленных на деревянное основание.

Вернуть велосипед в его исходное состояние можно очень быстро — нужно лишь снять с опоры и поставить колесо назад.

Электрическая схема подзарядки аккумуляторов с помощью педального генератора.

Мотор-генератор расположен слева схемы, выходящее напряжении (+/-12 В) — справа. К выходу можно подсоединить любую нагрузку: лампочки, люминесцентные лампы, светодиодное осветительное оборудование, радио, портативное зарядное устройство для мобильного телефона, телевизор, спутниковый ресивер, инвертор. Все подключённые устройства должны быть рассчитаны на 12 В.

Разберём схему более детально. Велосипедный генератор производит 3-трёхфазный переменный ток, который перед использованием необходимо преобразовать в постоянный. Трёхфазный выпрямитель можно сделать из шести диодов или приобрести в готовом виде (используется в ветроэнергетике). Он выглядит как обычный мостовой выпрямитель, только снабжён пятью клеммами вместо четырёх. Выпрямитель должен быть рассчитан не меньше чем на 100 В и 35 А. Каждый из диодов должен выдерживать такое же напряжение, но только половину тока (20 А). Для выпрямителя требуется некоторое охлаждение — поэтому прикрепите его к большой металлической детали.

Читайте также:  Дизель генератор 30 дг коломенский завод

Выходная мощность выпрямителя не может напрямую подаваться на лампочку или телевизор, так как при педалировании не вырабатывается стабильное напряжение. Оно будет колебаться между нулём и максимумом и может повредить оборудование. Данная проблема решается подсоединением аккумулятора параллельно к выходу выпрямителя, который будет поглощать лишнюю мощность вырабатываемую генератором и заполнять промежутки времени, когда генератор не вырабатывает достаточно мощности или даже останавливается на короткое время. Аккумулятор не обязательно должен быть большим или каким-то особенным — подходит любой свинцово-кислотный аккумулятор. Если он имеет большую ёмкость это тоже неплохо. Можно использовать старый аккумулятор компьютерного ИБП на 12 В 16 А·ч. Для домашнего применения рекомендуются герметичные аккумуляторы, не выделяющие газов.

На схеме есть и другие компоненты. Один из них это плавкий предохранитель, который нужен на случай короткого замыкания. Аккумулятор производит настолько сильный ток, что даже может воспламенится кабель. Рекомендуется кабель 2.5 мм 2 и плавкий предохранитель на 30 А. Также на схеме есть два измерительных прибора (нет на фотографии). Один вольтметр (со своим плавким предохранителем) и один амперметр. Несмотря на то что педальный генератор работает и без них, вольтметр крайне рекомендуется ради исправности аккумулятора. Лучше брать цифровой вольтметр. Как только на нём высветится 14 В (для систем на 12 В) нужно прекратить вращать педали. Никогда не превышайте 15 В. Напряжение также не должно падать ниже 10.5 В. Аналоговый амперметр (с нулевой отметкой в середине шкалы) не очень важен, но он показывает идёт ли закачка энергии в аккумулятор (в итоге ведущая к полной зарядке аккумулятора) или потребление (ведущее к разряду аккумулятора). В схеме не может использоваться цифровой амперметр, так как ток меняется слишком часто, что не позволяет стабильно считывать показания. Диапазон амперметра зависит от отводимого нагрузкой тока. Лучше всего купить с диапазоном +/- 20 А.

Взаимосвязь напряжения аккумулятора, напряжения генератора, размеров передней и задней звёздочек.

Напряжения аккумулятора и генератора, размер передней и задней звёздочек влияют на затрачиваемые человеком усилия и его каденс. При правильном подборе данных параметров на выбранной мощности система выдаёт требуемое выходное напряжение при адекватном каденсе (50 — 60 об/мин).

Возрастание напряжения аккумулятора (без изменения других параметров) -> Увеличение каденса и уменьшение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности
Возрастание напряжения генератора (без изменения других параметров) -> Уменьшение каденса и увеличение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности
Возрастание размера передней звёздочки (без изменения других параметров) -> Уменьшение каденса и увеличение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности
Возрастание размера задней звёдочки (без изменения других параметров) -> Увеличение каденса и уменьшение затрачиваемых усилий для достижения такой же выходной мощности

Чтобы проверить эту зависимость на практике необходимо установить напряжение генератора выше, чем напряжение аккумулятора, а также попробовать использовать разные передачи (потребуется велосипед с исправным переключателем).

По мере зарядки аккумулятора каденс возрастает и только своевременная смена звездочек переключателем позволяет поддерживать стабильный каденс. Наличие передач также необходимо для индивидуальной настройки педального генератора под каждого отдельно взятого человека.

Читайте также:  Ремень генератора для уаз патриот 2013 года

Технические характеристики системы на базе Golden Motor / Jiangsu: генератор на 24 В, аккумулятор на 12 В, передняя звезда на 42 зуба, задняя звезда на 14 зубьев (18 зубьев, если напряжение аккумулятора ниже 11 В).

Источник

Велогенератор своими руками

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Из ниже приведенной статьи вы узнаете, как построить своими руками велогенератор.

На базе велосипеда можно создать генератор, с помощью которого можно запитывать различные электронные приборы: ноутбуки, телефоны, а также заряжать аккумуляторы!

— Подставка для велосипеда;
— Велосипедная рама;
— 24 В DC электродвигатель;
— DC-DC зарядное устройство;
— Автомобильный аккумулятор или какой-нибудь другой подходящий;
— DC-AC инвертор;
— Провода для электрических соединений;
— Мультиметр;
— саморезы;
— брус 10х10 см;
— доска 10х5 см;

Конкретное оборудование, которое использовал мастер:

— Электродвигатель: 24V 300W;
— Батарея: 12 В, 18 А, свинцово-кислотная батарея, модель 7448k51;
— Зарядное устройство: Thunder 620 — 300 Вт, 20 А;
— Инвертор: 400 Вт Модель 6987k22;

Шаг 1: Подставка для велосипедной рамы


Для того, чтобы велосипед ровно стоял на своем месте, необходима подставка. Её можно купить или построить самому. Для заднего колеса мастер использовал купленную стойку, для переднего — самодельную.

Купленный стенд очень хорошо подходит для заднего колеса, потому что он имеет регулировку из стороны в сторону. Это облегчает соединение с двигателем.

Шаг 2: Изготовление подставки для переднего колеса



Передняя подставка была изготовлена из дерева. Основа создана из деревянного бруса 10x10x60 см. С помощью двух досок 5×10 см, мастер изготовил блок, в котором закрепил 9 мм шпильку. В данной шпильке была закреплена велосипедная вилка. Шпилька установлена достаточно высоко, чтобы было удобно сидеть на велосипеде. Расстояние от земли составило 31 см.

Данная вертикальная стойка фиксируется при помощи опорных блоков, расположенных по краям. Данные блоки также изготовлены из доски 5х10 см и длиной 10см. Вся конструкция зафиксирована при помощи саморезов.

Подобная опора для вилки необходима лишь в том случае, если в наличии имеется только одна велосипедная рама.

Шаг 3: Велосипедная рама

Велосипедная рама сгодится совершенно любая с рабочим средником, шатунами, педалями и цепью.

Шаг 4: Электродвигатель


Здесь также два варианта: можно вращать вал двигателя с помощью заднего колеса или непосредственно цепью. Если использовать заднее колесо, то придется преодолевать трение, а это в свою очередь энергозатраты.

Выбор электродвигателя:

По заверению мастера, в данной самоделке будут работать шаговый двигатель, автомобильный генератор или электродвигатель. Он использовал электродвигатель. Двигатель будет выдавать напряжение в зависимости от его оборотов, и производить ток в зависимости от потребителя.

Количество оборотов двигателя определяется соотношением размера колеса и втулки на валу электродвигателя.

Шаг 5: Велогенератор с приводом от заднего колеса






Использование заднего колеса в велогенераторах является наиболее распространено. На вал электродвигателя необходимо найти цилиндр, который имеет хорошее сцепление с колесом. С помощью шарнира и металлических пластин мастер собрал крепеж для двигателя, который может изменять плотность контакта между цилиндром и колесом. С помощью болта изменяется угол электродвигателя.

Шаг 6: Велогенератор в связке «цепь – двигатель»







Для этого необходимо отрегулировать основную цепь. Она должна быть натянута от большой звездочки в среднике до маленькой звездочки заднего колеса. При наличии переключателя скоростей регулировать длину цепи не требуется.

Читайте также:  Бензиновый генераторы в екб

На блок шестеренок заднего колеса мастер наклепал большую шестерню, точно такую же, как располагается на среднике.
Для соединения электродвигателя и большой задней звездочки необходима вторая цепь. На блоке шестеренок заднего колеса будут находиться две цепи.

Педали будут легко крутиться, но напряжение, которое будет при этом вырабатываться, получится около 3-6 В.

Коробка передач:

Чтобы добиться большего количества оборотов, мастер установил коробку передач, соотношением 1 к 8. Данная трансмиссия вращает входной вал и быстрее/ медленнее поворачивает выходной вал. В качестве коробки передач был использован старый двигатель переменного тока. Мастер добавил сцепку к выходному валу редуктора и входному валу электродвигателя. С дополнительными оборотами напряжение возрастет. Данная коробка передач имеет функцию, которая замедляет обороты при возникновении слишком большого крутящего момента. Данная функция не позволит вырабатывать больше 0,7А при включенной батарее.

Большая звездочка на заднем колесе позволила получить около 12-15В.

Электродвигатель:

Обороты также можно отрегулировать выбором подходящего двигателя. В данной самоделке двигатель имеет характеристики: 24 В при 2800 об/мин.

Чтобы получить более высокое напряжение, потребуется электродвигатель с более низкими оборотами, но его будет труднее вращать.

Так или иначе вал вращать предстоит велосипедной цепью.

Шаг 7: Подключение двигателя к зарядному устройству


Чтобы зарядить аккумулятор необходимо напряжение, превышающее выходное. Высокое напряжение повредит батарею.

Выбор зарядного устройства:

Напряжение, которое выдает электродвигатель, напрямую зависит от скорости вращения педалей. Зарядное устройство мастера принимает от 12 до 24 В. с зарядным током 5,4А. Ток зарядного устройства должен соответствовать возможностям аккумулятора.

Подключение:

Измерьте напряжение, которое выдает двигатель. Положительную клемму двигателя нужно подключить к положительному зарядного устройства, отрицательный к отрицательному. В зависимости от направления вращения двигатель может дать обратное напряжение.

Нужно следить за тем, чтобы двигатель не выдал более 24В, так как зарядное устройство придет в негодность. В случае превышения напряжения, необходимо продумать электросхему с добавлением в неё стабилитронов.

Шаг 8: Подключение аккумулятора к зарядному устройству

Некоторые гаджеты требуется заряжать слишком долго. На помощь придет аккумулятор. Он удержит полученный заряд. Осталось его выбрать. Выбор мастера пал на герметичный 18-амперный аккумулятор.

Шаг 9: Подключение инвертора к аккумулятору


Задача инвертора состоит в преобразовании напряжения постоянного тока аккумулятора в напряжение переменного тока. Бывают небольшие автомобильные инверторы, которые питаются от прикуривателя.

Необходимо убедиться, что выходное переменное напряжение инвертора находится на уровне напряжения сети.
Так же очень важна мощность инвертора. Она будет зависеть от типа электронного устройства, которое будет подключено.

Многие преобразователи потребляют только 12 В постоянного тока. Поэтому лучший инвертор, это тот, который сможет принимать входное напряжение от 12 до 14 В.

Инвертор необходимо держать в открытом месте, чтобы защитить потребители. Циркуляция воздуха очень важна для работоспособности инвертора, так как преобразование тока создает много тепла.

Мастер решил использовать модель «Wagan 400 Вт», который имеет два дополнительных USB-порта от McMaster-Carr (модель 6987K22). Мощность, которая ему необходима, должна быть не менее 250 Вт. Этот преобразователь распознает наличие перегрузки по входному напряжению и отключается, тем самым защищая приборы.

Мастер также любезно предоставил несколько видеоматериалов системы в действии.

Система с использованием заднего колеса:

Подключение двигателя к зарядному устройству:

Система с использованием цепи и коробки передач:

Если понравилась самоделка автора, то пробуйте повторить и изготовить. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Источник