Je možné použít motor kola jako generátor?

Komerční větrné turbíny jsou obvykle vybaveny motory se spirálovou vrtulí. Mají vysokou účinnost – až 49 %. Ale takové motory se obtížně vyrábějí, takže domácí větrné generátory mají obvykle standardní rotační konstrukci motoru.

Motory kol pro elektrická kola a hoverboardy se často používají jako generátory pro domácí větrnou energii. MK pro kolo, skútr nebo elektromobil je ve skutečnosti hotový generátor 3fázového proudu pomocí magnetů.

Zařízení motorového kola

Uvnitř nábojového motoru pro kolo nebo skútr je otočný stator s 30-50 neodymovými magnety a statický rotor se 3 nezávislými vinutími. Každý z nich je vyroben ze 4–9 drátů o celkovém průměru 3–4 mm. U jízdních kol MK jsou vinutí obvykle spojena podle principu „hvězdy“ a u modelů pro elektrické skútry a skútry – podle principu „trojúhelníku“.

Zvláštní funkce

Uvádíme důležité vlastnosti pouzdrových elektromotorů:

1. V režimu generátoru začne motor kola bez zpoždění produkovat proud. Jmenovitý výkon MK s tímto případem použití je dosahován při 500–700 ot./min, v závislosti na vlastnostech modelu.
2. Výroba elektřiny je zajištěna ihned po instalaci větrného generátoru i při nízké síle větru (1–2 m/s).
3. Výstupní napětí je úměrné rychlosti otáčení.
4. Pro zvýšení výstupního výkonu stačí připojit další vinutí.
5. K zabrzdění MK stačí zkratovat vinutí mezi sebou.
6. Chcete-li upravit výkon, můžete odstranit nebo připojit další vinutí tak, že je nejprve zkratujete.

Typy motorových kol

Motorová kola se dodávají v typech s převodem a přímým pohonem. Pro použití jako generátor elektrického proudu pro větrný mlýn jsou vhodné pouze modely s přímým pohonem. Nejen, že jsou spolehlivější a déle vydrží díky jednodušší konstrukci, ale nabízejí také schopnosti rekuperace energie. Absence převodů u elektromotoru s přímým pohonem navíc snižuje mechanické ztráty.

Na základě hmotnosti a výkonu jsou MC s přímým pohonem rozděleny do 3 kategorií:

1. Modely o hmotnosti 4,5–6 kg s jmenovitým výkonem 600–1000 W a účinností cca 85 %.
2. Zařízení o hmotnosti 8–10 kg o jmenovitém výkonu 1,5–2 kW.
3. „Heavyweights“ s hmotností do 24 kg a výkonem do 8 kW.

Pro dosažení dobrého setrvačného účinku musí být motor kola použitý jako generátor těžký. Pro získání výkonného větrného mlýna je vhodný MK 1000 W a 48 V. Z MK 800 W lze sestavit univerzální model a kompaktní verze je založena na 500 W nábojovém elektromotoru.

Volba napětí

Při nákupu MK s přímým pohonem pro vertikální větrný mlýn si musíte vybrat modely se zvýšeným napětím. Například pro 12V bateriový systém je vhodný 24V bezpřevodový elektromotor, pro 24V baterii motor 36V atd. Tento rozdíl napětí je nutný pro kompenzaci jeho poklesu na regulátoru a pro správnou funkci při zvýšených otáčkách na větrníku. Kromě toho musí být napětí elektromotoru vyšší než specifikované výstupní napětí, aby se zabránilo jeho kritickému poklesu při otáčení na částečný výkon.

Princip činnosti motoru kola jako generátoru větrného mlýna

Ke spuštění MK potřebujete zdroj točivého momentu. Chcete-li přeměnit motor kola na zdroj energie, musíte spustit jeho rotaci a zajistit, aby zařízení fungovalo jako generátor. K tomu potřebujete ziskový výchozí bod, například větrnou energii. Chcete-li jej použít k výrobě elektřiny, stačí sestavit a nainstalovat větrný mlýn z motorového kola.

Hlavními prvky takové konstrukce jsou osa otáčení, lopatky pro zachycení větru a stožár pro zvednutí konstrukce do požadované výšky. Umístění generátoru může být vertikální nebo horizontální. Vertikální varianta je lepší, protože. minimalizuje rotační odpor. Čepele mohou být vyrobeny z polypropylenových polokoulí nebo jiných, podle uvážení vývojky. Hlavní je, že se začnou pohybovat i při mírném pohybu větru.

Sestavení větrného generátoru z motorového kola

Proces montáže větrného mlýna vlastníma rukama zahrnuje následující kroky:

1. Příprava motoru kola s vhodnými hodnotami napětí, výkonu a točivého momentu.
2. Výroba a montáž čepelí. Mohou být vyrobeny z PVC trubek, polypropylenu, sklolaminátu, dřeva a dalších materiálů. Aby bylo možné otáčet i při slabém větru, musí být lopatky roztaženy do maximální vzdálenosti od osy otáčení.
3. Připojení nožů ke kolu. Kontrola pevnosti upevnění.
4. Instalace otočného mechanismu nezbytného k otáčení lopatek od sebemenšího závanu větru. Z hlediska pevnosti je lepší použít ocelovou jednotku, aby odolala i nárazům hurikánu.
5. Příprava regulátoru potřebného pro měření výstupního výkonu.
6. Instalace turbíny pro instalaci větrné turbíny. Můžete například spojit kovové rohy pomocí spojovacích prvků. Hotovou turbínu položte na osu otáčení a proveďte statické vyvážení.
7. Připojení MK k zařízením, která spotřebovávají energii.

Přečtěte si předchozí článek na blogu VoltBikes o výběru napětí pro elektrokolo.

Nyní existuje dobrý výběr motorgenerátorů pro jízdní kola čínské výroby, které lze koupit za méně než 100 eur. V nich jsou magnety přenášeny na rotor a měděné vinutí je stacionární. Docela dobrá dynama. Jako motor je použit již hotový kolový motor. Tento motor kola je také vynikající nízkorychlostní vysokovýkonný generátor. Motor kola o výkonu 350 W v režimu generátoru dokáže vyrobit až 120 W energie (přibližně 35 % deklarovaného výkonu). Při použití pro LED osvětlení, stejně jako pro nabíjení různých elektronických zařízení, je to docela dost.

Jak vybrat správný motor kola.
* Pro dobrý výkon musí motor používat moderní permanentní magnety ze vzácných zemin a generátor jízdního kola musí mít bezkomutátorovou (bezkartáčovou) konstrukci.
* Chcete-li dosáhnout dobrého účinku setrvačnosti, mělo by být těžké a mělo by jít o kolo elektrického jízdního kola.
* Aby se snížily mechanické ztráty, motor musí mít přímý pohon/nepoužívat převody.
* Napětí motoru musí překročit specifikované výstupní napětí, aby nekleslo pod kritickou hodnotu ani při otáčení na nižší než plný výkon.

Obrázek ukazuje vnitřní strukturu motoru, konstruovaného jako 24 V, 500 W pouzdrový generátor vyrobený společností Golden Motor / Jiangsu

Elektrický obvod pro dobíjení baterií pomocí motoru kola.

Motor-generátor je umístěn na obvodu vlevo, výstupní napětí (+/-12 V) je vpravo. Na výstup lze připojit libovolnou zátěž: žárovky, zářivky, LED osvětlovací zařízení, rádio, nabíječku mobilního telefonu, TV, satelitní přijímač, invertor. Všechna připojená zařízení musí být dimenzována na 12 V.

Cyklistický generátor vyrábí 3-fázový střídavý proud, který je nutné před použitím převést na stejnosměrný proud. Třífázový usměrňovač lze vyrobit ze šesti diod nebo zakoupit hotový (používá se ve větrné energetice). Vypadá jako běžný můstkový usměrňovač, jen má pět svorek místo čtyř. Usměrňovač musí být dimenzován minimálně na 100 V a 35 A. Každá z diod musí vydržet stejné napětí, ale pouze poloviční proud (20 A). Usměrňovač vyžaduje určité chlazení – proto musí být připevněn k velké kovové části.

Výstupní výkon usměrňovače nelze přímo dodávat do žárovky nebo televizoru, protože generace nevytváří stabilní napětí. Bude kolísat mezi nulou a maximem a může poškodit zařízení. Tento problém je vyřešen paralelním připojením baterie k výstupu usměrňovače, který pohltí přebytečný výkon generovaný generátorem a vyplní časové úseky, kdy generátor nevyrábí dostatek energie nebo se dokonce na krátkou dobu zastaví. Baterie nemusí být velká ani nic speciálního – postačí jakákoliv olověná baterie. Pokud má velkou kapacitu, je to také dobré. Můžete použít starou 12V 16Ah baterii počítače UPS. Pro domácí použití se doporučují uzavřené baterie, které neuvolňují plyny.

Ve schématu jsou další komponenty. Jednou z nich je pojistka, která je potřeba pro případ zkratu. Baterie produkuje tolik proudu, že může dokonce zapálit kabel. Doporučuje se kabel 2.5 mm2 a pojistka 30 A. Na schématu jsou také dva metry. Jeden voltmetr (s vlastní pojistkou) a jeden ampérmetr. Navzdory skutečnosti, že generátor funguje bez nich, je voltmetr vysoce doporučen pro zdraví baterie. Je lepší vzít digitální voltmetr. Pro dodržení podmínky nepřebíjení baterie je vhodné použít regulátor nabíjení. Analogový ampérmetr (s nulovou značkou uprostřed stupnice) není příliš důležitý, ale ukazuje, zda je do baterie čerpána energie (v konečném důsledku vede k úplnému nabití baterie) nebo spotřeba (vedoucí k vybití baterie vybitý). Obvod nemůže používat digitální ampérmetr, protože proud se mění příliš často, aby poskytoval konzistentní čtení. Rozsah ampérmetru závisí na proudu odebíraném zátěží. Nejlepší je koupit nějaký s rozsahem +/- 20 A.

Při 100-120 ot./min při zvoleném výkonu systém produkuje požadované výstupní napětí.

Nejlepší způsob, jak vyhladit napěťová minima a maxima, je doplnit obvod o stabilizátor namontovaný na speciálním mikroobvodu.