Наконец-то появилась возможность показать вам видео по теме, которая интересует очень многих пользователей интернета. В этом видеоуроке покажем, как сделать довольно мощный электрический генератор из велосипеда, который будет вырабатывать ток напряжением 12 и 220 вольт. Благодаря этому устройству можно за 1-1,5 часа зарядить аккумулятор и через инвертор запитать от него на несколько часов телевизор или другие электроприборы. Как бонус такой генератор становится хорошим велотренажером, на котором “ехать” приятно, осознавая пользу, которую он приносит. Использовать велогенератор можно на даче, дома при частом выключении света, а в походе он станет великолепным подспорьем для создания почти городского комфорта, если сделать все детали конструкции складными и достаточно мобильными.
Технические характеристики велогенератора. При неспешной “езде” вращением педалей вырабатывается электрический ток 5 Ампер, напряжением 220 Вольт. Ускорение вращения выдает более 10 Ампер; в этом режиме у автора этого устройства сгорел предохранитель.
Для работы понадобится:
– коллекторный мотор на 12 вольт;
– насадка на ось мотора – патрон от дрели;
– бесперебойник или инвертор с 12 на 220;
– диод на 10 ампер: Д214, Д242, Д215, Д232, КД203 и т.д.;
– провода;
– велосипед;
– аккумулятор на 12 вольт (чем выше мощность, тем на дольше хватит его заряда).
Сборка.
Сначала устанавливаем велосипед таким образом, чтобы заднее колесо было подвешено над землей и свободно вращалось. Для закрепления велосипеда в нужном положении автор видеоурока использовал подручные материалы и из досок сделал подставку. На ось мотора он закрепил патрон от дрели и установил мотор так, чтобы при помощи пружины он надежно прижимался к заднему колесу. Соединение оказалось надежным, без проскальзываний.
В данной конструкции мотор выполняет функции генератора, поэтому можно использовать любой коллекторный мотор на 12 вольт. Чем больше мощность мотора, тем больше энергии он выработает. В устройстве, которое выполнил автор, используется вентилятор от автомобиля ВАЗ. Его номинальная мощность 120 Вт.
Для того, чтобы выяснить, сколько по мощности способен этот мотор выработать электроэнергии в режиме генератора, подсоединяем к нему лампочку на 90 ватт и видим, что производительность генератора настолько высока, что лампочка при усилении оборотов двигателя может перегореть.
Для накопления электроэнергии целесообразно использовать аккумулятор. Хорошо подойдет для этой цели автомобильный аккумулятор. Чтобы мотор не стал вращаться от аккумулятора, нужно собрать схему с диодом, который будет перекрывать ток в нужном направлении и предотвратит ненужную разрядку. Анодом диода к плюсу двигателя, катодом к плюсу аккумулятора.
Теперь можно заряжать 12-вольтовый аккумулятор, напряжение с которого можно снимать для аппаратуры с соответствующим напряжением. Но для того, чтобы на выходе генератора напряжение было 220 вольт, поможет бесперебойник от компьютера.
В конструкции бесперебойника есть маленький 12-вольтовый аккумулятор низкой мощности. При отключении тока в сети, преобразователь, который заложен в схему ИБП повышает 12 вольт до 220, давая возможность компьютеру некоторое время работать от него. Для того, чтобы обеспечить работу на длительное время, можно убрать из схемы маломощный аккумулятор и подключить вместо него, как было написано выше, мощный автомобильный аккумулятор.
Теперь простым вращением педалей на можно получить 220 вольт, практически те же самые, которые в обычной сети. Такой генератор способен запитать многие электроприборы в доме. Есть одно но. Если подключать к бесперебойнику нагрузку более 500 ватт, то он начинает греться и быстро разряжается аккумулятор. Поэтому необходимо соизмерять мощность велосипедного генератора и встроенного в него аккумулятора и предполагаемую нагрузку. Вместо бесперебойника можно использовать автомобильный инвертор с 12 вольт на 220 вольт.
При зарядке аккумулятора вращением педалей напряжение на нем будет повышаться. Когда оно достигнет 14,4 Вольт, аккумулятор зарядится. Далее продолжать зарядку нельзя, так как при перезаряде нем начнет выкипать электролит.
В отличие от бензинового генератора, электрогенератор на основе велосипеда не требует ресурсов, которые могут быть в дефиците.
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).
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.
Также читать на эту тему:
Генератор электричества или динамо изобрёл в 1827 году А. И. Йедлик – венгерский электротехник и физик. Это произошло на шесть лет раньше, чем такое же изобретение представил миру Сименс, но Йедлик не запатентовал его…
Чтобы велосипедная фара в полной мере выполняла функции, которые на неё возлагаются, к ней предъявляются определённые требования…
В 60-х годах прошлого века были изобретены LED – светодиоды (Lighting Emission Diode) с очень интенсивным светоизлучением. Их применение в быту долго задерживалось из-за высокой себестоимости и на тот момент…
Систему USB зарядки для велосипеда спроектировали студенты технического Вуза. Ничего сложного в ней нет, необходимо было только адаптировать уже существующие зарядные устройства к велосипеду. Отличие лишь в том…
Идея о создании этого велогенератора родилась в тот момент, когда заряд у аккумуляторов полностью истощился. Если вы хотите, чтобы фонарь на вашем велосипеде ярко освещал вам путь, и при этом не желаете иметь хлопот с перезарядкой или покупкой батарей – этот материал для вас!
Краткое описание проекта:
- Отсутствие батарей! Энергия будет накапливаться в двух суперконденсаторах емкостью по 100Ф и рабочим напряжением 2,7В.
- Зарядка займет несколько минут, но фонарь будет светить максимально ярко, как только вы начнете крутить педали.
- Прежде чем фонарь начнет тухнуть с момента остановки должно пройти не менее 15 минут (например, при остановке на светофоре или при другой ситуации, когда генератор не работает). Мощный светодиод на 1Вт имеет рабочее напряжение равное 3,5В. Приняв это во внимание и используя нужные резисторы, можно изменять этот временной промежуток с 4 до 30 минут. Светодиоды потребляют ток до 350мА, конструкция в примере питается от тока 350мА и при этом свет остается достаточно ярким для того, чтобы ослеплять водителей.
- Генератор обеспечивает освещение и при этом сохраняет заряд в конденсаторах. В примере был использован шаговый электродвигатель от матричного принтера. С помощью мультиметра было определено, что он может вырабатывать ток силой до 500мА.
- Еще одним преимуществом является то, что конденсаторы являются саморегулирующимися. Это значит, что они не будут перегружены при зарядке.
Прежде всего, для сборки велогенератора вы должны найти подходящий для наших целей шаговый двигатель. Вам нужен мотор с очень низким сопротивлением в катушках. В примере использован двигатель, на наклейке которого указаны 2,88В и 2,4А, с сопротивлением в катушках 1,2Ом. На испытаниях этот мотор выдавал ток силой 500мА при 400 об/мин. При езде на велосипеде при скорости 15 км/ч, генератор будет делать от 160 до 200 оборотов в минуту. Это означает, что мотор надо установить рядом с втулкой заднего колеса для снижения усилия на его вращение, в отличие от старого динамо, рассчитанного на 1000 об/мин.
Во-вторых, вам нужно будет приобрести пару суперконденсаторов о которых шла речь выше.
В-третьих, вам также понадобятся:
- Импортные диоды 1N4004 (8шт) – они преобразуют переменный ток, выработанный двигателем, в постоянный.
- Стабилизатор напряжения LM317T (1шт).
- Керамический конденсатор 0,1мкФ (1шт).
- Резисторы 240Ом и 820Ом 0,25Вт для стабилизатора напряжения, которые дадут нам ток 5,5В, необходимый для конденсаторов. Это значение не должно быть превышено!
- Светодиод мощностью 1Вт (1шт).
- Резистор для светодиода 11Ом 0,25Вт (1шт), даст ток силой около 160мА.
Вот список того, что также понадобится:
- Корпус фары для того, чтобы вставить туда светодиод.
- Небольшой корпус для защиты конденсаторов от повреждений.
- Провода.
- Отрезок пластиковой трубы диаметром 10см шириной около 2,5см. Он будет закреплен эпоксидной смолой на спицах колеса.
- Резиновый шкив или колесо для двигателя диаметром 5см.
- Различные инструменты, в том числе паяльник.
Приступим к сборке нашего велогенератора.
Во-первых, я не озаботился созданием печатной платы, а просто спаял все компоненты схемы вместе, после чего залил все эпоксидным клеем для защиты.
У двигателя в примере имеется шесть проводов, два из которых использованы не будут (Com), а другие четыре, с обмоток – и есть те, которые нам понадобятся.
Спаяв диоды таким образом, как показано на схеме, мы получим параллельную схему из двух диодных мостов, которая преобразует переменный ток в постоянный. Припаяйте конденсатор между «плюсом» и «минусом», это стабилизирует регулятор напряжения. После этого припаяйте на место LM317 и резисторы. Установите светодиод и токоограничивающий резистор в корпусе фары. Соедините проводами фару с конденсаторами, включив в цепь между ними выключатель, и далее – со стабилизатором напряжения.
Последовательность соединения:
Шаговый двигатель - Стабилизатор напряжения - Конденсаторы - Выключатель - Фара
Теперь приступим к монтажу двигателя на велосипед. Для фиксации мотора используйте хомуты для труб, которые можно закрепить в отверстиях под дисковые тормоза. Резиновое колесико двигателя должно бегать по поверхности секции пластиковой трубы диаметром 10см. Эта секция должна быть закреплена при помощи эпоксидного клея и клеящей ленты, но, возможно, потребуются резьбовые хомуты для более надежного крепления – это предупредит проскальзывание резинового колесика велогенератора по ее поверхности.
Можно ли сделать электрогенератор из велосипеда?
Как в Бразилии генерируют электричество.
Где применить велосипедный генератор.
Что нужно для его изготовления.
Как просто сделать вело-электрогенератор.
Многие из нас, наверное, задавались вопросом: вот если бы к велосипеду приделать генератор, то сколько электроэнергии можно выработать? А учёные уже давно подсчитали — велосипедист в зависимости от уровня подготовки может выработать от 0,15 до 0,25 КВт/ч.
Хотя есть и рекорды. В ходе одного из испытаний удалось выработать 12 КВт/ч за 24 часа. Но это не предел, компания Siemens заявила, что создала установку при помощи которой человек за час смог получить 4,2 КВт/ч. А вот 62-летний изобретатель Manoj Bhargava собрал уникальный велотренажёр. Занимаясь на нём всего один час можно обеспечить электроэнергией небольшой дом на целые сутки. Учёный надеется, что Free Electric (так он назвал своё изобретение) поможет решить проблемы с электроснабжением в странах третьего мира. Посмотрим видео о нём:
Теперь посмотрите на фото ниже. Как думаете, чем занимаются эти люди?
Это заключённые, нарушители порядка колонии, в одной из бразильских тюрем вместо карцера вырабатывают электричество. Они заряжают аккумуляторы, которые ночью используются для питания осветительных фонарей города Santa Rita. А идея взята начальником этого заведения в женской тюрьме Феникса (штат Аризона, США). Там осуждённые крутят педали по 16 часов в сутки и это им засчитывается за сутки отсидки. Таким образом они сокращают себе срок.
Применение электрогенератора
А где можно применить велосипедный электрогенератор в нашей обычной жизни?
Можно, например, заряжать телефон занимаясь спортом по утрам. Ну и правда, почему бы не тренироваться и экономить электроэнергию в то же время? Замерьте, сколько времени потребуется, чтобы зарядить свой сотовый. Попробуйте запомнить время и пытаться побить его в будущем.
Можно совместить, так сказать приятное с полезным — посмотрите, сможете ли вы генерировать столько энергии, сколько потребляет блендер. Тогда вы сможете приготовить себе спортивный коктейль.
Если у вас есть технически смелый ребёнок, то почему бы ему не заняться воплощением этой идеи в жизнь просто ради опыта.
Включите свою фантазию и может вам придут в голову ещё какие-то забавные идеи.
Не исключено, что вы захотите воплотить свои задумки в жизнь. Что для этого понадобиться?
- Велосипед. Для этих целей отлично подойдёт старый, давно не используемый или валяющийся без дела.
- Двигатель на 12V постоянного тока.
- Клиновой ремень, для соединения заднего колеса с двигателем.
- Брус для подставки 100*50 мм.
- Диод.
- Аккумулятор 12V.
- Инвертор, преобразующий постоянный ток 12V в переменный 220V.
Если вы не планируете подключать к этому устройству ничего, кроме лампочки постоянного тока, то без последних трёх пунктов можно обойтись.
А для подключения других электроприборов они понадобятся. Причиной этого является неравномерное напряжение, которое будет поступать из генератора (электродвигателя).
Как сделать электрогенератор
Приступаем. Выкладываю две схемы для сравнения. На первой педальный генератор может питать только лампочки постоянного тока, а на второй может полноценно работать с приборами, рассчитанными на 220V переменного тока. Выбираем схему.
Теперь снимаем с заднего колеса покрышку с камерой. Примерно измеряем нужную длину ремня. Точное значение не понадобится, потому что натяжение будем регулировать при помощи стойки. Идём в ближайший магазин запчастей для авто и покупаем соответствующий ремень. Далее из бруса сечением 100*50 мм делаем стойку для установки заднего колеса велосипеда и электродвигателя. У вас должно получиться примерно так:
Устанавливаем велосипед задней осью в прорезь стойки, надеваем ремень на колесо и двигатель. После этого регулируем натяжение ремня отодвигая и закрепляя электродвигатель в нужном положении.
В принципе, первая схема готова. Осталось только подключить к генератору электролампу. А для второй схемы потребуется взять аккумулятор на 12V и соединить его с электродвигателем через диод. Диод в этой схеме позволяет току течь только от генератора к батарее. При установке убедитесь, что ножка катода направлена в сторону положительной клеммы аккумулятора. Катод обычно помечен тонкой серой полосой на корпусе диода.
После этого останется к аккумуляторной батарее подключить инвертор.
Только перед подключением убедитесь, что правильно подключаете положительные и отрицательные клеммы, иначе вы рискуете спалить предохранитель инвертора. И вообще будьте осторожно, потому что на выходе мы уже получим переменный ток напряжением 220V. На фото ниже можно увидеть ка будет выглядеть наше творение после окончательной сборки и покраски.