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:
- Для во время путешествий на велосипеде.
- 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, работающий за счёт вращения педалей. 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.
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.
- Найдите велосипед — любую рухлядь, но с работающими передней осью, педалями, цепью, седлом и желательно задним переключателем.
- Замените заднее колесо на втулочный мотор.
- 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, 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.
Выходная мощность выпрямителя не может напрямую подаваться на лампочку или телевизор, так как при 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 . 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) | -> | |
| Возрастание напряжения генератора (без изменения других параметров) | -> | |
| 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.
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).
Я совсем недавно купил велосипед для езды на работу, да и вообще, чтобы кататься и получать удовольствие от велосипедных прогулок. Для безопасности я включаю передние и задние фонари, чтобы участники дорожного движения меня лучше замечали. Мои светодиодные фонари работаю от двух пальчиковых батареек «АА». И заряда хватает всего на 4 часа езды. Собственно, это и натолкнуло меня задуматься о приобретении велосипедного генератора, который смог бы питать все фонари.
Я ничего не нашел в магазинах. Все фонари предлагают с питание от батареек. Тогда я решил сделать генератор для велосипеда сам, из того что под руку попадётся так сказать...
И тут я вспомнил, что как-то делал генератор из шагового двигателя. Решил повторить задумку. Но где взять шаговый двигатель? Они есть почти что во всей оргтехнике. Я полез в кладовку и нашел там старый принтер. Естественно в нем стояла пара шаговых двигателе. Я взял одни, больше мне не надо.
Что понадобиться ещё для генератора?
Вам понадобится несколько вещей, если вы хотите построить генератор для велосипеда. Вот что они:- - Шаговый двигатель от принтера или другой техники.
- - 8 штук диодов, любых, на ток 0,5 -
- - Регулятор напряжения LM317 –
- - Радиатор для LM317 -
- - Макетная плата -
- - Переключатель –
- - Корпус для регулятора -
- - Провода.
- - Крепление от крыла.
- - Колесико от машинки.
Схема регулятора с выпрямителем
Нам понадобиться собрать регулятор напряжения, чтобы он не только выпрямлял ток от шагового двигателя, но и регулировал напряжение на выходе, тем самым защищая светодиоды от скачков напряжения при езде. Схема регулятора проста. Выпрямительный мост на диодах и регулятор напряжения на микросхеме LM317.
Я все собрал на макетной плате с отверстиями. Просто вставил детали, загнул контакты в направлении пайки и все спаял. Припаял провода и вот мой регулятор-выпрямитель готов.
Тумблером можно выключать генератор.
Сборка генератора
Собираем крепление шагового двигателя к колесу. Принцип прост: колесо вертит шаговый двигатель, двигатель вырабатывает электричество.Я долго думал, как реализовать крепление и попроще, и понадежней. Вот что придумал:
Я взял крепление от крыла (пыльника, брызговика). К нему прикрутил винтами алюминиевый уголок, немного его подрезав. А уже к уголку прикрепил шаговый двигатель. Все – конструкция проверена, работает нормально. Конечно, желательно чтобы она подпружинила двигатель к колесу, но в принципе, и так вполне нормально.
Ах, да. На шаговый двигатель одевается колесико от машинки с резиновой покрышкой. На вал двигателя намотана изолента, чтобы колесико плотно натягивалось на вал. Ничего лучше в голову не пришло.
Крепление регулятора
Я также долго думал где разместить корпус регулятора, куда его прикрепить, ведь он должен находиться в близости шагового двигателя, иначе придется тянуть 4 провода от шагового двигателя.Наконец я придумал и решил закрепить регулятор на стойках на той же планке, где крепиться шаговый мотор.
Вырезал из тонкого алюминиевого листва прямоугольник, и привернул длинными болтами через стойки длинной 1 см. Ну а к прямоугольнику прикрепил регулятор.
Проверка работы генератора
Шаговый двигатель что я взял был на 24 вольта. И при нормальной скорости велосипеда выдавал более 30 вольт. Регулятор на выходе выдавал 3,1 вольт. Что вполне нормально. Если вас не устроит это напряжение, отрегулируйте его резисторами 150 и 220 Ом. Вообще можно запаять переменный резистор и настраивать напряжение, как угодно.Провода от регулятора я подвел к переднему фонарю. Подключил параллельно элементам питания. В итоге, когда велосипед стоит фонарь светит от батареек. А когда велосипед едет – фонарь светит от генератора, а элементы немного заряжаются. В идеале конечно нужно использовать аккумуляторы, но пальчиковые аккумуляторы напряжением 1,2 вольта, фонарь будет гореть тускло. А принципе батарейки можно вообще выкинуть, и фара будет гореть только в движении. В общем кто как хочет.
Подробности Опубликовано: 07.10.2015 07:30
В мире, где более половины населения вообще не имеет доступа к электроэнергии или доступ этот значительно ограничен, устройство, которое преобразует мышечную энергию человека в электричество, может значительно повлиять на развивающиеся страны, а его потенциал способен изменить жизни миллиардов людей.
Манодж Бхаргава (Manoj Bhargava) – американский миллиардер с индийскими корнями, владелец компании, выпускающей мегапопулярный в США энергетический напиток 5-hour Energy, основал движение под названием «Billions in Change » (рус. Миллиарды Меняются). Его целью служит «создание лучшего будущего, посредством разработки и внедрения технологий для решения наиболее серьезных мировых проблем в таких областях, как запасы пресной воды, энергия и здоровье».
В рамках проекта были представлены несколько инновационных решений, способных в корне изменить жизни многих людей – это стационарный велосидед-генератор, медицинский аппарат, новый способ получения геотермальной энергии и промышленный метод получения питьевой воды.
Байк-генератор
С помощью своего велосипеда-электрогенератора «Free Electric» Маноджа Бхаргава намерен снабдить электричеством миллионы домов по всему миру, которым не доступны центральные электросети. Так, например, в Индию, уже в начале следующего года планируется поставить 10 000 гибридных «электробайков», оснащенных батареей, которая, по его словам, способна обеспечить суточную потребность в энергии для сельского дома, после, всего лишь, одночасового вращения педалей.
Видео: Генератор-велосипед Free Electric
«Он настолько прост, что, я думаю, мы сможем продавать его по 100 долларов… Любой человек, занимающийся ремонтом велосипедов сможет починить его», - рассказывает о своем детище Бхаргава. И действительно – проще некуда: педальный привод вращает ротор электрического генератора, который сохраняет энергию в батарее. Первые 50 байков Free Electric будут опробованы в 15 или 20 деревнях штата Уттаракханд на севере Индии и только потом, в первом квартале 2016, последует основная партия. Кроме того, что велосипеды будут произведены в самой Индии, ни каких деталей миллиардер не сообщает.
Бхаргава, бросивший Принстонский университет после года обучения и скитавшийся по ашрамам родной Индии в течении 12 лет, на генерирующем электричество велосипеде не остановился. Он также разработал эффективный метод превращения морской воды в питьевую, создал аппарат для улучшения кровообращения и предложил концепцию по добыче неограниченного количества геотермальной энергии с помощью графенового кабеля.
«Если вы богаты, то ваш долг помогать тем, кто ничего ни имеет», - говорит 62-летний филантроп в документальном фильме «Billions in Change» , рассказывающем о проектах его мичиганской лаборатории Stage 2 Innovations lab . «Действительно изменяйте жизнь людей, а не просто говорите об этом», - делится своими мыслями Бхаргава.
Здоровье
Команда инженеров его лаборатории, которую называют «лучше всех финансируемым поприщем для инженеров, какое только можно представить» успешно работает и в медицинском направлении. Ими разработан «Renew» - аппарат, который играет роль вспомогательного сердца, вытесняющего кровь из ног к центральным органам человеческого тела.
Видео: Медицинский аппарат Renew, обзор
«Renew представляет собой машину для улучшения кровотока, которая использует метод УНКП (усиленная наружная контрпульсация). УНКП улучшает кровообращение путем вытеснения крови из нижних частей тела к его центральным органам, одновременно разгружая сердце. Это похоже на дополнительную подачу крови между каждым сердцебиением. Таким образом, скорость кровобращения возрастает и снижается нагрузка на сердце, доставляя больше питания и кислорода органам человека» - говорится на сайте Billions in Change.
Вода
Проблемы нехватки воды и засухи исследователи Stage 2 Innovations lab предлагают решить с помощью устройства Rain Maker (рус. создатель дождя) – машины, способной превращать грязную или соленую воду в питьевую с производительностью 1000 галлонов (3785 литров) в час.
Видео: Опреснитель морской воды Rain Maker
По словам Бхаргавы, вода, которою можно использовать также в сельскохозяйственных целях, может доставляться потребителям прямо из оснащенных его машинами баржей, расположенных в прибрежных морских водах. На данный момент опреснительный аппарат размером с небольшой автомобиль тестируется исследовательским отделом в Нью-Мексико.
Энергия Земли
Манодж Бхаргава вынашивает еще более грандиозную идею – избавить мир от зависимости от ископаемых видов топлива, использование которых отравляет атмосферу парниковыми газами. Как бы не рассуждали люди о вопросах загрязнения окружающей среды, в фильме он говорит: «Загрязнение – это проблема», и предлагает свое «простое» решение: «Возьмите энергию, лежащую в недрах Земли».
Видео: Billions in Change Solution - бесконечная энергия Земли
Геотермальная энергия уже давно используется в различных странах, таких как Индонезия, Исландия, Норвегия и другие. Но Бхаргава применяет совсем другой подход. Вместо того, чтобы использовать для доставки тепла на поверхность смешанный с различными химикатами пар, он предлагает делать это с помощью графенового троса. Графен известен своей прочностью, которая выше чем у стали, кроме того, он обладает «невероятной» теплопроводностью.
«Нет необходимости сжигать что-либо. Если вам удастся «поднять» тепло на поверхность, менять инфраструктуру не понадобится», - говорит миллиардер, добавляя, что коммунальные предприятия будут просто доставлять энергию потребителям вместо природного газа, угля или нефти.
По оценкам Бхаргава, с применением геотермальных технологий можно отказаться от 85% объема современного потребления углеводородов. По его словам, карты Земли показывают, что, как минимум, половина планеты обладает богатыми запасами подземного тепла, а поскольку графеновый кабель способен «работать» и в горизонтальном направлении, вторая половина - также может быть освоена.
«Я думаю, меня скоро кто-нибудь убьет» - шутит предприниматель-филантроп, высказываясь о том, как подобная идея может изменить геополитику. Работы над инновационной геотермальной технологией ведутся в сингапурском исследовательском центре, а первые результаты разработки графеногово троса и его фотографии планируется представить уже в этом году.
Велогенератор для зарядки телефона и поддержания работы фар - это портативное устройство, позволяющее вырабатывать энергию путем вращения педалей.
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.
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 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.
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-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.
Перед покупкой лучше ознакомиться с главными преимуществами и недостатками динамо-втулок:
В комплекте со многими туристическими велосипедами идут именно динамо-втулки. Стоит отметить, что такой велогенератор своими руками в домашних условиях смастерить возможно.
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.
Плюсы и минусы приспособления подробно представлены в таблице:
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.
Бесконтактный генератор MAGNIC – первая компактная бесконтактная динамо – машина для велосипеда. Новое изобретение, которое может сделать революцию в оснащении велосипеда электрооборудованием. Генератор может вырабатывать электрическую энергию, не прикасаясь к колесу, как классические генераторы.
На рынке есть некоторые модели, которые также вырабатывают электричество не соприкасаясь с колесом, но при этом на колесе должны располагаться магниты. MAGNIC работает без магнитов, причём в полной мере давая светодиодам, являющимися источником света необходимое количество электроэнергии. Крепится к вилке велосипеда, если используется в качестве фары или на задние перья, если используется в качестве габаритных огней. Снимается и устанавливается за несколько секунд.
Принцип работы бесконтактного генератора электричества для велосипеда
Генератор MAGNIC работает со всеми видами металлических сплавов, из которых можно изготовить обода велосипеда (алюминий, сталь, магний). Алюминий и магний как известно не являются магнитными металлами, но они являются токопроводящими.
При движении обода колеса велосипеда, относительно магнита, на границе токопроводящего материала из которого сделан обод возникают вихревые индукционные токи – в данном случае металлической оправе. Эти вихревые токи имеют собственные магнитные поля, которые поглощаются катушкой в MAGNIC.
Таким образом вырабатывается электрическая энергия. Хотя нет никакого трения, магнитное поле вихревых токов всё же имеет минимальный эффект торможения, но он настолько незначительный, что его не принимают в расчёт.
Преимущества бесконтактного генератора электричества
- малый вес;
- быстрая установка и снятие;
- не нужны батареи и аккумуляторы;
- нет шума;
- нет трения;
- нет износа покрышки, как в контактном генераторе;
- работает со всеми металлами, из которых сделан обод, кроме карбоновых
- размер колёс не имеет значения
- отсутствие проводов – всё заключено в одной герметичной коробке;
- может работать в любых погодных условиях (дождь, грязь, снег) – расстояние между ободом и генератором составляет 5 мм.
Загрузка...