Велогенератор


   Перебої з постачанням електроенергії, невеселі прогнози і чутки з приводу відсутності запасів вугілля на українських ТЕС, примусили мене задуматися над пошуком альтернативних джерел енергії. Таким джерелом енергії міг стати вітрогенератор або сонячна батарея. Але для варіанту з вітрогенератором потрібен значний час для будівництва генератора, лопастей, вежі. Із сонячною батареєю теж проблеми, зважаючи на теперішній курс доллара, доведеться викласти чималу суму… Під руками в мене лежав новий комплект велосипедного моторколеса з контроллером та набором акумуляторів (матеріали для виконання майбутнього велосипедного проекту), тож спробую зробити щось із цих підручних засобів…

   Моторколесо, як і будь-який інший двигун, може працювати в ролі генератора, і досить ефективно. На його базі вирішив зробити генератор змінного струму, який буде приводитися в дію силою м’язів людини. У нього є свої переваги і є недоліки. Переваги в тому, що робота генератора не залежить від погодніх умов. Недоліки – потрібно докладати силові зусилля, щоб виробити електроенергію.

Рама велогенератора   Конструкція велогенератора нагадує велотренажер. Велосипедна рама від велосипеда типу “Аіст” з колесами на 20″ встановлена на прямокутній площадці. Площадка для велогенератораПлощадка виготовлена із сталевої труби. Передня вилкаПередня вилка замінена на вилку від велосипеда “Україна”. Таке технічне рішення дозволило зменшити кількість деталей для закріплення передньої осі велосипедної вилки до площадки.

    Для закріплення задньої вилки до Стійкаплощадки була приварена стійка у вигляді букви “Т”. На її “плечі” встановлюються труби задньої вилки. Для того, щоб раму зафіксувати “намертво” на труби вилки ставиться накладка, що стягується зі стійкою  двома шпильками. Для більшої надійності конструкції “Т”-подібна стійка приварена до задньої труби площадки за допомогою “L”-подібної перемички.

 Моторколесо  “Серцем” цього чуда стало моторколесо з параметрами 60 В 1000 Вт. Воно закріплене в перах задньої вилки, як штатна вісь колеса. Правда для того, щоб втиснути моторколесо у задню вилку, довелося її добряче розтягнути. Моторколесо має більшу ширину місця посадки, ніж втулка звичайного колеса.

Руль велогенератора   Крім того, для підбору потрібної швидкості обертання та зусилля, на моторколесо встановив 6-ти зіркову касету. На задню вісь встановив перекидку, на руля манетку-шіфтер… Використав стандартні велосипедні шатуни із трьома зірками. Вирішив обійтися без передньої перекидки, щоб не ускладнювати роботу. При потребі в значній зміні швидкості ланцюг можна перекинути руками.

   Для полегшення перенесення велогенераторної установки з боків до площадки приварені дві гнуті трубки-ручки.

   Задня частина Кріплення передньої вилкиНа фото видно також кріплення передньої вилки – за допомогою осі з ексцентриком.

   Після закріплення рами, передньої вилки, руля, сидіння, моторколеса, каретки, педалів та перемикача, встановлюю манетку для перемикання передач на касеті, ручки. Протягую трос крізь кожух і регулюю перемикання передач.

Руль із ручками   Кожух закріплюю за допомогою пластикових хомутів-стяжок.

   Для індикації струму, який вироблятиме генератор, на велосипедній рамі закріпив батарею із спаяних між собою відрізків із світлодіодами. Справа в тому, що для зарядки акумуляторів необхідний струм 60 вольт (5 акумуляторів по 12 В з’єднані послідовно). Світлодіоди на стрічці працюють від струму 12 В, для того, щоб вони не вийшли із ладу при 60 В необхідно з’єднати 5 сегментів послідовно, як батарейки чи акумулятори. Я викоистав дві батареї – жовтого та синього кольорів.

   Індикатор напругиВ момент обертання педалів, при виході на оптимальну частоту діоди починають яскраво світитися. Полюси світлодіодних “батарей” будуть приєднані до виходу однієї з обмоток моторколеса. Полярність значення не має, на виході з моторколеса струм змінний.

Струм є, наступне завдання випрямити його та зробити оптимальним для зарядки акумуляторів. Один із способів: використання контроллера моторколеса. Більшість таких контроллерів підтримує рекуперацію (зарядку акумуляторів при гальмуванні або їзді згори). Достатньо під’єднати моторколесо та акумулятор і можна заряджати. Ніяких інших додаткових пристроїв та частин устаткування електровелосипеда більше не треба.

   Інший спосіб: використання окремих блоків та пристроїв для отримання оптимального струму. Струм, який вироблятиме моторколесо, на сам перед слід випрямити, для цього можна самостійно скласти випрямляч або знайти готове рішення. Випрямлений струм не можна подавати безпосередньо на акумулятори. Якщо величина струму більша за потрібний для акумуляторів, то слід підключити інвертор – пристрій, який буде обмежувати величину струму. Його слід обрати за слідуючими критеріями: струм який планується подавати на вхід і струм, який повинен бути на виході. Дуже важливим фактором при зарядці акумуляторів є сила струму, надто велика сила струму видко виведе з ладу батареї. Тому після інвертора слід підключити зарядний пристрій.

Контроллер   Я вирішив не заморочуватися і підключити до моторколеса контроллер. Для зарядки акумуляторів достатньо з’єднати фази моторколеса (три товсті проводи різних кольорів – кожен іде окремо) з контролером та акумулятори (пара товстих проводів – червоний та чорний, у моєму випадку).

    Коробка з акумуляторами Для акумуляторів та контролера зробив спеціальну коробку з кришкою. Для зручності переміщення, з одного кутка ящика вона має два фанерних колістя, з іншого металеву ручку та дерев’яну підставку для вирівнювання на висоту коліс, при установці ящика на підлогу. Кришка має застібку-шпінгалет для захисту від дітей, хоча швидше для заспокоєння. 🙂 На бічній панелі розміщені роз’єми для під’єднання зарядного пристрою (можливість зарядки від мережі 220 В) та джерел споживання струму акумуляторів.

Коробка в середині

   Для перемикання між режимами зарядки та роботи доведеться скористатися блоком перемикачів, які треба буде змонтувати на панелі ящика. Також не слід забувати про захисний запобіжник, який не дозволить короткому замиканню зіпсувати батарею чи спричинити пожежу…

   Ось схема підключення акумуляторних батарей до роз’ємів для зарядки та передачі енергії на споживачі:

   Завдяки спареним перемикачам SA1…SA5 відбувається перемикання між режимом зарядки батарей та передачі струму на споживачі. У положенні перемикачів, яке показане на схемі акумуляторні батареї підключені паралельно. Через перемикач SA5 струм передається до роз’єму зі споживачами XS2. При цьому напруга в колі буде дорівнювати напрузі найбільш зарядженої батареї, а максимальна сила струму – сумі сили струму усіх батарей. Для зарядки положення перемикачів слід змінити на протилежне. В такому випадку батареї підключаються послідовно (SA1…SA4), електричне коло замикається через SA5 з роз’ємом XS1, до якого приєднується зарядний пристрій, або контроллер моторколеса. Обов’язковим елементом схеми підключення є запобіжник FU1, який служить для запобігання наслідків короткого замикання та перевантаження батарей.

  У моєму випадку використано п’ять акумуляторів (60 В), проте, схему достатньо просто змінити для іншої напруги, достатньо витягнути зайву батарею з перемикачем (у схемі)… Перевагою цієї схеми є її простота, недоліком – можливий вихід з ладу підключених до виходу батарей пристроїв, або самих батарей (під час зарядки). Це може відбутися при неправильній послідовності переведення перемикачів (зразу слід перевести SA1…SA4, а потім SA5), або при не переведеному в інше положення одному (кільком) перемикачеві SA1…SA4. Вихід із ситуації слідуючий: механічним способом об’єднати перемикачі, щоб змінювали положення одночасно і всі разом, або встановити реле, яке буде автоматично переводити батареї з режиму віддачі енергії в режим зарядки (наприклад, коли відновлюється подача електроенергії).

   У випадку з використанням 12-ти вольтового зарядного пристрою дана схема не потрібна.

   У ролі споживачів можуть виступати освітлювальні прилади, наприклад, стрічки на липучці з світлодіодами білого кольору з живленням 12В. Можуть бути і саморобні освітлювальні прилади (світлодіоди з резисторами для обмеження струму). Також можна підключити безперебійний блок живлення комп’ютера, чи просто перетворювач струму. Тривалість роботи блоку акумуляторів залежить від загальної ємності заряду (ємності батарей), стану акумуляторів та кількості енергії яку забирають споживачі (навантаженням).

  Шину для передачі струму слід монтувати товстим мідним багатожильним проводом. Це зменшить опір, отже, і шкідливі втрати енергії в провіднику.

   Доки дописав статтю, то вже й енергію перестали відмикати. 🙂 Але хто знає, що буде завтра…

Advertisements