Динамо втулка с аккумулятором

Электрические характеристики динамо-втулок для велосипедов

История динамо-машин для велосипедов.

Динамо-втулки — это динамо-машины интегрированные во втулку колеса. Они давно пользуются популярностью у велосипедистов, которым нужен надёжный источник энергии. Из-за высокой цены купить динамо-втулку рискнёт не каждый, но они надёжны и практически не требуют обслуживания. В 2010 году большое количество производителей предоставило новые модели динамо-втулок; конкуренция на рынке выросла, цены упали. Сейчас очень хорошая динамо-втулка стоит не дороже высококачественной бутылочной динамо-машины. Практически все туристические велосипеды поставляются в комплекте с динамо-втулками.

С ростом популярности электрических велосипедов стали доступны бесщёточные втулочные моторы. Они могут использоваться как в качестве мотора, так и в качестве генератора. Сконструированы так же как и динамо-втулки, но исходя из их веса и размера они вырабатывают больше электроэнергии.

Электрические характеристики динамо-втулок.

Динамо-втулки имеет такие же характеристики как и бутылочные динамо-машины — вырабатывают 6 В при токе 500 мА. Тем не менее есть некоторые отличия. Динамо-втулки вращаются с меньшей частотой, чем бутылочные динамо-машины. Даже учитывая увеличенное количества полей всё же производят ток более низкой частоты. На скорости 15 км/час бутылочная динамо-машина B&M Dymotec6 (8 полей) производит переменный ток частотой 168 Гц, тогда как динамо-втулка Shimano DH-3D71 (28 полей) — только 28 Гц. На скорости 8 км/час втулка с 28 полями генерирует всего15 Гц, что проявляется видимым мерцанием света.

Кроме разницы в частоте между бутылочными динамо-машинами и динамо-втулками есть и другие отличия. Используя динамо-втулки трудно поддерживать постоянную яркость, так как при увеличении скорости вырабатывемое ими напряжение больше, чем у бутылочных динамо-машины (при условии что они не используются с фарами рассчитанными на 6 В / 3 Вт). Для подтверждения этого эффекта мы запустили на тестовом стенде Shimano DH-3D71 на скорости 136 км/час. Сгенерированного напряжения оказалось достаточно чтобы поджечь флуоресцентную лампу и запитать её 55 В при токе 500 мА. Этот эффект очень пригодится при сборке мощных светодиодных фар с питанием от динамо-втулки.

В отличие от бутылочных динамо-машин, которые часто изначально уже содержат ограничивающий опорный диод, подключенный параллельно выходам втулки, в динамо-втулках он встречается крайне редко.

Тестовая установка.

Первая тестовая установка с ременной передачей от мотора не заработала из-за того, что поля динамо-машины вызывали сильную вибрацию. Для устранения этих сложностей мы заспицевали втулку в колесо. Аналогичную тестовую установку построили и для бутылочной динамо-машины:

Измерения.

Мощность и ток динамо-втулок и бутылочных динамо-машин.

Сравнение Busch & Müller Dymotec6 и Shimano DH-3D71. Установка: динамо-машина, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, нагрузка 100-250 мА.

Втулка вырабатывает максимальную мощность при большем токе нагрузки и выдаёт больше мощности.

Мощность, скорость динамо-втулок и бутылочных динамо-машин.

Сравнение Busch & Müller Dymotec6 и Shimano DH-3D71. Dymotec6 тестировалась при 180 мА, DH-3D71 при 190 мА. При этом токе динамо-машины выдают максимальную мощность. Установка: динамо-машина, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, регулируемая нагрузка.

С правильно подобранной нагрузкой, динамо-втулка выдаст больше мощности на высокой скорости и не вызовет колебаний яркости.

Производительность динамо-втулок при различных температурах.

Учитывая размер и наличие металлического корпуса у динамо-втулок меньше проблем с перегревом. Но всё же вследствии нагрева их мощность немного снижается.

Источник

Динамо-втулка (обзор)

Динамо-втулка, или генераторная втулка – представляет собой небольшой электрический генератор встроенный во втулке колеса велосипеда, которое обычно используется для электропитания передней и задней фары. Часто динамо-втулки на самом деле не динамо, которое создает постоянный ток, а маломощный магнето, которое создает переменный ток. Большинство современных динамо-втулок до 3 W при 6 V, хотя некоторые из них развивают мощность до 6 W при 12 V.

Прошлое

Первопроходцем на рынке динамо-втулок стала компания Sturmey-Archer с их Dynohub 1930–1970-х годов. Но Dynohub был тяжелым из-за стального корпуса и был снят с производства в 1980-х годах. Примерно в 2009 году Sturmey-Archer выпустила новые динамо-барабанные втулки с тормозным устройством в алюминиевом корпусе, получившие обозначения X-FDD и XL-FDD.

Настоящее

Shimano предлагает различные динамо-втулки под брендом Nexus, такие как DH-3N70 / DH-3N71, которые по заявлению производителя имеют значительно меньшее сопротивление, чем Nexus NX-30.

SRAM производит динамо-втулку i-Light. Серия D7 совместима, как ободными тормозами, так и с дисковыми, а серия D3 совместима с несколькими типами ободных тормозов. В обзоре 2006 года, проведенном немецкой организацией занимающийся беспристрастным изучением и сравнением товаров и услуг Stiftung Warentest сообщается, что эффективность на скорости 15 км/ч динамо-втулки i-Light серии D1 составила 66%, что на 10% лучше, чем у SON-28.

SR Suntour предлагает серию динамо-втулок DH-CT-630 со встроенной защитой от перенапряжения.

SP Dynamo Systems предлагает около 10 различных моделей динамо-втулок. Они заявляют об очень высокой эффективности и низком весе по сравнению с динамо-втулками конкурентов. Но их заявления никто не проверял.

Помимо известных брендов динамо-втулки производят компании известные только в узких кругах.

Эффективность

Улучшения в конструкции и материалах со временем привели к повышению эффективности. Ранние конструкции имели несколько медных обмоток и более тяжелые магниты. В современных конструкциях используются более сильные неодимовые магниты и обмотка с одной медной катушкой.

Вырабатываемый динамо-втулками свет — это надежный источник энергии в большинстве случаев. К динамо-втулке можно подключать, как одну, так и две фары (последовательно). Заявленную мощность эти втулки выдают при скорости около 15 км/ч. В дешевых моделях Shimano ожидаемый срок службы подшипников примерно равен 5000-6000 км.

В случае с электровелосипедами при размышлении о втулках-динамо сразу приходит мысль о создании “вечного двигателя”. Динамо-втулка подзаряжает батарею питающую веломотор и о чудо! Можно ехать бесконечно! 🙂
Фигвам! Слабоваты эти генераторы электроэнергии и КПД втулки значительно ниже 100%. Зависимости от розетки можно избежать только с электровелосипедами на солнечной батарее, но там все не особо радужно.

Кому нужна динамо-втулка?

• Тем, кто ездит в многодневные маршруты вдали от розеток.
• Тем, кто задолбался иметь в голове зарубку о необходимости заряжать аккумулятор фары.

Всем остальным она нафиг не сдалась.

Очевидные вопросы. Почему не повербанк и фара на аккумуляторах? Почему не солнечная панель?

Повербанк или динамо-втулка?

С павербанком можно прожить несколько дней до появления на пути розетки. Вроде бы все зашибись. Но есть люди, которым умножение сущностей и лишнее барахло не нравится. Счастье в простоте! Если вы используете павербанк, нужно думать о том, как его не потерять, не раздолбать, не промочить и о его подзарядке. Придётся везти зарядное устройство и некоторое количество запасных кабелей. По закону подлости с повербанком, кабелями или разъемами что-то случится. В общем: нет повербанка – нет проблем.

Солнечная батарея или динамо-втулка?

Солнечные панели – штука не плохая. Но…

• Гибкие солнечные панели менее эффективны и быстрее деградируют, чем твёрдые, зато легкие и не боятся падений. От вибраций электрические соединения в панелях относительно быстро приходят в негодность.
• Мощность, которую выдаёт вам панель, близка к номинальной только в солнечный день и при установке панели под правильным углом к солнцу. В пасмурный день мощность около 10% от номинальной.
• Поскольку панели работают только днем, а фара нужна вам ночью, понадобится аккумулятор. Пользоваться солнечной панелью во время движения на велосипеде затруднительно и малоэффективно.
• И опять же, солнечная панель – это умножение сущностей требующих вашего внимания, увеличение веса (панель + аккумуляторы) и объема груза. Оно вам надо?

Что касается веса, то тут все просто. Динамо-втулки тяжелее обычных на 200-250 г. Сравнимо с павербанком и легче качественной солнечной панели.

Втулка не занимает места в багаже. Не нужно запасать энергию днём. Не боится вибраций. Динамо-втулка одинаково хорошо работает в любую погоду и в любое время суток. В отношении дождя и грязи динамо-втулка ничем не отличается от обычной. Про розетки можно не думать вообще. Да и про саму втулку тоже.

Обратная сторона счастья

Динамо-втулка и сопротивление

Совершенно естественный вопрос: насколько тяжелее крутить педали при наличии динамо-втулки? Как показывают тесты, снижение скорости при выключенной фаре: примерно -0,1 км/ч, при включенной фаре: от -1,6 км/ч (на скорости 10 км/ч) до -0,36 км/ч (на скорости 50 км/ч). В общем, сопротивление есть, но столь незначительное, что о нем имеет смысл думать.

Проблемки

• Зарядить смартфон от динамо-втулки напрямую у вас не получится. Нужен конвертер.
• Большинство фар рассчитаны на питание постоянным током, а не переменным, как выдает динамо-втулка. Велофара нужна особенная. С обычной фарой приходится докупать конвертер для динамо-втулки. Через конвертер можно подключить фару, заряжать павербанк и/или смартфон.
• Мощность втулки напрямую зависит от скорости. Остановились – фара погасла (если качественная, то не сразу, а через пять минут, но все же погасла).
• В идеале нужен аккумулятор, который будет накапливать энергию и выдавать её, когда втулка работает на маленькой скорости или не работает вовсе. Буферные аккумуляторы часто уже есть в составе конвертеров для динамо втулок. Втулка с конвертером весит на 50% меньше качественной солнечной панели и примерно столько же, сколько повербанк.
• Что бы не сгореть на высоких скоростях, фара или конвертер должны иметь встроенную защиту от повышенного напряжения. В некоторых втулках такая защита уже стоит.

Где купить динамо-втулку?

При выборе динамо-втулки нужно думать о том, какую фару вы будете использовать и какой конвертер. При этом необходимо понимать, зачем вам этот комплект нужен. Тут вам поможет обширная статья: Как выбрать динамо втулку?

Цена бюджетных динамо-втулок не высока, их можно приобретать в отечественных интернет-магазинах. Разница в цене с Алиэкспрессом, если и есть, то не велика. К сожалению к нам возят в основном только продукцию Shimano.

Продвинутые люди покупают крутые динамо-втулки в интернет-магазине bike-components.de.

Эффективные динамо-втулки

Надёжные и эффективные динамо втулки дорогие и их цена сильно зависит от стандарта оси.

Shutter Precision – тайваньская компания производящая втулки с хорошими характеристиками по доступным ценам.
Schmidt Maschinenbau – немецкая компания известная тем, что делает самые эффективные динамо-втулки (судя по тестам). В том числе для фэтбайков. Цена на втулки этой компании не гуманная.

Фары для динамо-втулок

Через конвертер вы можете подключать обычные фары с Алиэкспресса. Обзор тут: Фара для электровелосипеда и электросамоката.

Если этот путь не подходит, то придется выбирать одну из фар разработанных для использования с динамо-втулками. Вот несколько вариантов: SON Edelux II (не слепит встречных), Busch+Muller Lumotec IQ-X (не слепит встречных), Supernova E3 Triple 2 (без отсечки верхней части светового потока), Sinewave Cycles Beacon (без отсечки, с конвертером с USB выходом и возможностью подключения заднего фонаря), K-Lite Bikepacker PRO V2 (с модулем позволяющем фаре работать во время остановок), kLite Bikepacker Ultra (очень мощная на 15-25 км/ч).

Конвертеры

Конвертер (преобразователь) преобразует переменный ток в постоянный. Практичнее и удобнее купить конвертер со буферной батареей (с ней фара работает во время остановок). Варианты: Busch+Muller USB-Werk, Sinewave Cycles Revolution.

Миниатюрные варианты (без буферной батареи) разработаны для установки в крышку якоря штока. Варианты: Supernova The Plug III, Sinewave Cycles Reactor.

Что почитать?

_{Текст: Дмитрий Константинов
Фотографии от производителей}

Источник

Динамо-втулка – что это, пример использования

Велосипед, несмотря на свою 200-летнюю историю существования, и по сей день остается одним из самых популярных видов транспорта. На нем катаются все – от мала до велика. Что уж тут кривить душой, ощущения от поездки на велосипеде нельзя сравнить с впечатлениями от машины или мотоцикла. Мир не стоит на месте, и появление новых гаджетов заставляет «шевелиться» производителей различных аксессуаров для велосипеда.

Одним из таковых является динамо-втулка. Крохотная, но вполне ощутимая по весу деталь, которая позволит велосипедисту оставаться на связи даже там, где не ходят волки.

Что такое динамо-втулка

Принцип действия обсуждаемого аксессуара объясняется законом электромагнитной индукции Фарадея. У нас должно быть:

• магнитное поле;
• рамка из провода в этом же магнитном поле.

Если привести в движение поле или саму рамку, то в проводе, из которого сделана последняя, появится электродвижущая сила. Если к проводу подключить нагрузку (лампочку, фару или резистор) – все засветится и заработает. Ручная динамо-машинка работает, если ее крутить руками. Согласитесь, это неудобно и непрактично – время, потраченное на вращение, можно провести куда интереснее.

А вот динамо-втулка – это одно из самых лучших приспособлений для велосипеда. Чтобы поехать, нужно крутить педали. Так почему бы эту энергию не направить в еще одно русло? Например, частично превратить ее в электрический заряд для гаджетов.

Для каких целей она необходима

Компактное устройство решает несколько задач. С помощью динамо-втулки можно зарядить смартфон, к ней можно подключить фару или фонарик и наслаждаться ночными поездками (небезопасно, но интересно). Она точно нужна тем, кто:

• часто и подолгу катается вдали от цивилизации, где нет возможности подключиться к сети;
• устал постоянно думать о подзарядке фары или фонарика.

Многим покажется, что повербанк в этом плане гораздо надежней и практичней. Но это не так. Во-первых, его заряд не вечен, и для того, чтобы напитать его энергией, все-таки придется искать розетку. Во-вторых, велосипедисты не любят сложностей, а с повербанком в дороге может случиться все что угодно. Он может намокнуть, неудачно приземлиться или посадочное гнездо засорится мусором.

Динамо-втулка обладает рядом преимуществ по сравнению с аналогичными источниками энергии.

Преимущества использования

Первое и самое главное достоинство – она работает всегда, когда вращаются педали. Есть и другие плюсы:

• малые габариты (она не займет много места среди остального багажа);
• она не боится вибраций (можно спокойно ездить по гравийной дороге, не опасаясь за устройство);
• она одинаково хорошо работает как в дождь, так и в снег, так и 30-градусную жару;
• отпадает необходимость поиска розетки.

Динамо-втулка позволяет оставаться на связи там, где может подвести солнечная батарея или PowerBank. А это значит, что компактное устройство наверняка будет полезным для тех, кто любит совершать дальние прогулки и многодневные путешествия.

Недостатки

Без них никак, поскольку в нашем мире нет ничего идеального. Что касается специфики использования динамо-втулки, то наверняка многие могут задуматься вот о каком моменте: насколько тяжелее становится крутить педали при наличии обсуждаемого аксессуара?

Этот вопрос неоднократно исследовался инженерами и производителями. Как показывает практика, сопротивление все-таки есть, но оно минимально. Тем не менее, есть несколько нюансов, которые оставляют пятна на безупречной репутации динамо-втулки:

• Зарядить смартфон напрямую от динамо-втулки нельзя – нужен адаптер или, как его правильно называют, конвертер.
• Динамо-втулка выдает переменный, а не постоянный ток. А для работы фары, например, нужен именно последний тип электроэнергии. Придется либо покупать специальную фару, либо приобретать дополнительный конвертер для динамо-втулки.
• Мощность выдаваемой энергии напрямую зависит от вращения педалей. Вы остановились – фара погасла (если некачественная – сразу, если качественная – поработает минут 5 еще).
• В дополнение к динамо-втулке следует прикупить дополнительный аккумулятор, который будет накапливать энергию и выдавать ее, когда втулка работает на небольшой скорости либо не работает вовсе.

И еще парочка нюансов, о которых следовало бы предупредить потенциальных обладателей компактного устройства. Чтобы просто не сгореть на высокой скорости, фара или конвертер должны обладать защитой от высокого напряжения. В некоторых современных моделях динамо-втулок уже есть встроенная защита от перегруза. Это касается и буферных аккумуляторов – часто они тоже идут в комплекте с втулкой.

Пример использования

Как уже мы и говорили, динамо-втулка – весьма полезная в дороге вещица. С ее помощью можно подзарядить севший телефон, навигатор, фотокамеру и много других устройств. Она не выдает постоянный ток, а количество вырабатываемой энергии зависит от нескольких факторов:

1. модели втулки;
2. устройства, которое к ней подключено;
3. окружности колеса;
4. скорости вращения.

Эксперты подсчитали, что для работы динамо-втулки затрачивается приблизительно 3–5% энергии вращения педалей. Эти цифры зависят от дороги. Понятно, что пониматься в гору и без того тяжело, а если еще 5% усилий будет уходить на работу втулки, то это вообще печально. В то же время при подъеме можно просто отключить устройство.

Советы по выбору

Перед тем, как определиться с выбором, нужно решить, с какой целью будет использоваться устройство. Понятно, что периодически от динамо-втулки будет работать и фара. Это значит лишь то, что оба устройства должны подходить друг к другу. В противном случае придется покупать несколько конвертеров.

Грубо говоря, покупать только одну динамо-втулку – весьма сомнительное дело. Думать нужно о комплекте. Далее рассуждаем о том, какие задачи должно выполнять устройство – только подсвечивать дорогу или еще заряжать устройства?

При выборе той или иной динамо-втулки следует обратить внимание на несколько параметров:

• коэффициент мощности;
• совместимость с другими устройствами;
• надежность конструкции;
• наличие буферного аккумулятора.

В продаже есть стандартные динамо-втулки, а есть специфичные устройства (от Shimano, например), позволяющие решить всего несколько проблем. Соответственно, и отталкиваться следует от четко поставленной задачи для динамо-втулки.

Заключение

Компактное устройство, о котором шла речь, повышает уровень комфорта для велосипедиста. Понятно, что динамо-втулка не нужна каждому владельцу байка. Но это небольшое устройство просто необходимо для тех, кто любит много времени проводить в дороге.

Автор статей. Серьезно увлекаюсь велосипедами и мотоциклами. Интересуюсь всем, что связано с активным образом жизни.

Источник