Генератор с ручным приводом что это
Картинки с разных страниц сайта, нажмите на картинку для перехода на страницу
Ручная электростанция, мощный генератор на основе мотор-колеса, военные ручные генераторы
Ветрогенератору нужен ветер, который дует не постоянно, а солнечным панелям солнце, которого не бывает неделями, особенно в зимнее время и в пасмурную погоду. Генераторам на двигателях внутреннего сгорания требуется топливо, которое становится только дороже, что делает их невыгодными, а так-же техническое обслуживание и др., делает их дорогой игрушкой, или аварийным источником на короткое время.
Я хочу рассмотреть такой вариант. Например ручной генератор, который работает от мускульной силы человека. Кроме того, что его приходится крутить самому, у него есть ряд преимуществ. Он не зависит от погодных условий (ветер, солнце), так-же он мобилен, прост в обращении, и может использоваться где угодно. Самые маленькие представители и самые известные, это китайские ручные динамо зарядники для мелкой электроники. Но такие маленькие «динамки» годятся лишь для экстренной подзарядки, а использовать их для постоянной выработки энергии крайне неудобно.
Во-первых они дают слишком мало энергии, и чтобы зарядить простой телефон, или небольшой фонарик их надо крутить часами. А если электричество нужно каждый день, то такие устройства во-первых не выдержат и быстро выйдут из строя от постоянных нагрузок, так как сделаны из пластмассы и не рассчитаны на большой ресурс. Да и человеку крутить эту штуковину по несколько часов в день ради зарядки мобильника и др. электроники просто долго и не целесообразно, да и после 15-ти минут кручения банально устают руки от монотонных движений.
Выходом из положения может быть более большой ручной генератор, чтобы вырабатывал гораздо больший ток, которым заряжать большой аккумулятор. А от этого аккумулятора уже питать и заряжать портативную электронику. То-есть большим генератором можно зарядить или подзарядить ёмкий аккумулятор, который например будет оснащён гнездом прикуривателя автомобиля. А после некоторое время использовать эту энергию подключая через гнездо прикуривателя различную электронику.
А когда аккумулятор «сядет» снова его зарядить. Такое решение позволит постоянно пользоваться энергией и при этом крутить генератор только тогда, когда в буферном аккумуляторе кончится заряд, а большого аккумулятора может хватать на недель или больше. Смотря как расходавать электроэнергию. Я думаю понятно, что такой источник рассматривается только для обеспечения минимальных потребностей человека в электроэнергии, такой как зарядка портативной электроники, и как максимум использование ноутбука.
Для этих целей может подойти например вот такой готовый вариант. Военные ручные генераторы, они как раз и созданы для выработки электроэнергии в любых условиях и в любом месте. Мощности таких генераторов от 3-х ватт и до 70 ватт. Есть множество моделей с различными характеристиками, так-же более современные аналоги имеют множество выходов адаптированных не только для зарядки больших аккумуляторов, но и для зарядки портативной техники( выходы USB, 12V, 19V)
Так-же их можно оснастить любыми нужными дополнительными входами и выходами. Преимущество таких больших генераторов в сравнении с китайскими «динамками » очевидно. Такой генератор достаточно мощный и за пару часов вырабатывает до 100 ватт энергии, а маленькие генераторы всего 2-3 ватта. Значит им можно зарядить большой аккумулятор например как на компьютерных ИПБ, и далее пользоваться энергией.
Но свинцово-кислотные аккумуляторы не любят быстрый заряд и быстро выходят из строя. Оптимальный режим заряда составляет около 10% от ёмкости аккумулятора. Это я к тому, что не стоит заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы повышенным током, но как сократить время зарядки, если аккумулятор надо заряжать 10 часов, ведь столько не покрутишь.
Тут есть два выхода, это использовать литий-ионные аккумуляторы, которые можно заряжать большими токами, но сейчас ёмких литий-ионных аккумуляторов почти нет в свободной продаже. Или NI-HM аккумуляторы нового поколения, которые можно заряжать большими токами силой до половины ёмкости самих аккумуляторов. Единственное это следить за температурой аккумуляторов, так как они сильно греются при высоких зарядных токах. И надо следить чтобы температура не поднималась выше 70грС. Или использовать большие свинцово-кислотные аккумуляторы с расчетом на 10% заряд.
Например если взять военный генератор, что на рисунке выше и крутить его как написано в инструкции, то-есть 60об/м, то он будет в зависимости от модели давать номинальное напряжение, например 50 ватт. Это получается генератор будет давать около 4А тока, значит если использовать для зарядки свинцово-кислотный аккумулятор, то надо ёмкость около 40А. Подойдёт автомобильный, но можно и меньше.Если использовать меленький аккумулятор, то надо следить чтобы ток не выходил за расчетные параметры. Например для 10-ти амперного аккумулятора зарядный ток 1А, но кратковременно можно до 2А.
Если же рассматривать что-то действительно мощное, как домашнюю или походную электростанцию большой мощности. То можно использовать тоже практически готовый вариант, такой как велосипед и велосипедное мотор-колесо. Сейчас с развитием электро транспорта в продаже появился большой выбор наборов для переделки велосипедов на электротягу.
В качестве мотора используется готовое мотор-колесо. Это мотор-колесо так-же отличный низкооборотный генератор большой мощности. И может выдавать, например мотор-колесо мощностью 350ватт, в режиме генератора при тех-е оборотах может выдавать до 300ватт энергии. Ниже на фото пример готовой электростанции на базе велосипеда с мотор-колесом.
За основу такой электростанции можно использовать как готовый велосипед, так и просто раму с педалями, которую можно установить стационарно. Так-же мотор-колесо нужно без всяких дополнительный вело «причендал». А сам генератор стоит намного дешевле чем комплект для переделки велосипеда. Цены на мотор-колёса начинаются от 3500руб, но можно найти и дешевле, тем более с рук. Вся адаптация под генератор заключается в подключении мотора как генератор.
Мотор-колесо это трёх фазный низкооборотный двигатель на постоянных магнитах, в режиме генератора вырабатывающий переменное напряжение. Для выпрямления, преобразования тока из переменного в постоянный нужно сделать простейший выпрямитель на диодах. А так-же для контроля заряда аккумулятора нужно подключить амперметр и вольтметр. Ниже примерная схема подключения аккумулятора для зарядки.
При использовании контрольных приборов при зарядке хорошо ориентироваться. Например при зарядке авто аккумулятора нужно ток держать не выше 6-ти ампер, хотя кратковременно можно и до 10-ти. А сам генератор может выдать и до 20А. По вольтметру можно смотреть уровень заряда аккумулятора. Если напряжения на клеймах во время зарядки поднялось выше 14,5 вольт, значит аккумулятор подзарядился, так-же не стоит опускать разряд аккумулятора ниже 11вольт, это тоже влияет на ресурс.
Чтобы не заряжать «севший» аккумулятор по 10 часов, можно делать так. Когда аккумулятор немного сядет просто его дозаряжать, это хоть надо делать чаще, но по времени это будет значительно меньше,1-2часа. При использовании такой электростанции можно при отсутствии электроэнергии через гнездо прикуривателя заряжать портативную электронику, подключать светодиодное освещение. А при экономном использовании достаточно 1 раз в неделю крутить такой валогенератор, так как -а 1 час можно выработать до 100ватт энергии.
Источник
Электромашинный генератор с ручным приводом
Владельцы патента RU 2376699:
Электромашинный генератор с ручным приводом предназначен для использования в качестве малогабаритного автономного источника электрической энергии. Генератор содержит соединенный с корпусом статор и ротор, сопряженные посредством одной или нескольких пружин, или эластичных элементов, работающих на кручение ротора и обеспечивающих возможность его угловых колебаний, значительных при его резонансном раскачивании, осуществляемом движениями корпуса генератора. Ротор может быть сопряжен со статором или корпусом посредством двух спиральных пружин изгиба, внутренний конец каждой из которых связан с валом, а внешний — со статором или корпусом. Изобретение обеспечивает компактность привода генератора, упрощение его конструкции и повышение надежности. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Электромашинный генератор с ручным приводом относится к портативным автономным источникам электроэнергии, применяемым преимущественно в быту и в походных условиях.
Хорошо известны электромашинные генераторы с ручным приводом, применяемые преимущественно для питания лампочек карманных фонариков /”электродинамические фонари”/, в которых ротор генератора раскручивается, посредством зубчатой передачи, силой, в основном, кистевой части руки пользователя.
Зубчатый механизм привода таких генераторов сравнительно сложен в изготовлении, громоздок для карманных габаритов и недолговечен в эксплуатации. При этом также существенно то обстоятельство, что задействованные в работе кисти рук человека сравнительно слабы и пользователь быстро устает.
Известны также линейные генераторы аналогичного назначения, магнитный сердечник которых совершает линейные колебания в обмотке генератора /”Изобретатель и рационализатор”, 2003, № 1, ст. ”Генератор в кармане”/. При этом генератор прост и надежен, в приведении в действие генератора могут участвовать мощные группы мышц руки, но уже сам характер резких возвратно-поступательных движений рук заставляет тратить энергию не столько на колебания сердечника относительно обмотки, сколько на перемещения /ускорения/ самих этих рук, массивных относительно сердечника.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании простого и надежного бытового или/и походного генератора с ручным приводом, более эргономичным по сравнению с вышеописанными.
Техническим результатом изобретения является достигнутое значительное упрощение ручного привода портативного электромашинного содержащего ротор генератора, посредством применения, предположительно неизвестного в данной области применения, механизма привода и режима генерации и задействование в процессе генерации группы мышц более мощной, чем кистевая и при этом в эргономически выгодном режиме.
Упомянутая задача решается тем, что в электромашинном /электромагнитомеханическом/ генераторе, содержащем ротор и соединенный с корпусом генератора статор, упомянутый ротор механически сопряжен, через посредство одной или нескольких пружин или эластичных элементов, работающих на кручение ротора, со статором или корпусом генератора.
Со стороны пользователя процесс генерации состоит в придании корпусу генератора осевых, по оси вращения его ротора, угловых колебаний — в такт собственных колебаний этого ротора.
В основе изобретения лежит и сущность его состоит в претендующем на новизну применении к раскрутке ротора ручного электрогенератора явления резонансного раскручивания-раскачивания /подобного раскачиванию качелей/ упруго подвешенных тел, угловая амплитуда колебаний которых может достигать достаточных для генерации тока значений, значительно больших амплитуды раскачивающих импульсов, посредством чего и обеспечивается простота и эргономичность привода генератора.
В частных вариантах выполнения устройства генератор содержит различного типа пары ротор-статор, известные для маломощных электромашинных генераторов. Наиболее подходящей является безколлекторная машина с содержащим постоянный магнит ротором. В частных вариантах выполнения устройства применяются различные типы работающих на кручение и запасающих энергию упругой деформации элементов, например витая кручения и спиральная изгиба пружины; работающие на кручение разного вида эластичные элементы, например шнуры или ленты. Такого рода элементы в технике известны.
В частных вариантах выполнения генератор может быть смонтирован в одном корпусе с элементами нагрузки, например лампочкой карманного фонаря.
В различных вариантах своего выполнения электромашинный /электромагнитомеханический/ генератор с ручным приводом является компактным и автономным источником электроэнергии, применяющимся преимущественно в быту.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения генератора ротор генератора сопряжен со статором или корпусом его посредством двух спиральных, с противоположной закруткой, пружин изгиба, внутренний конец каждой из которых связан с установленным в подшипниках валом ротора, а внешний — со статором или корпусом генератора. В вариантах выполнения устройства пружины расположены как по одну, так и по разные стороны ротора.
Во втором варианте выполнения генератора, в котором статор или корпус генератора сопряжен с его ротором посредством двух спиральных пружин изгиба, для удобства сборки и разборки генератора и улучшения его компоновки обе эти пружины смонтированы в одном блоке, содержащем общий для двух пружин барабан, в котором помещены эти пружины, и общую, соединенную с валом ротора, колодку, в которой закреплены внутренние концы пружин. В предпочтительном варианте выполнения блока пружин, последние разделены сепаратором.
В третьем варианте генератора для лучшего согласования усилий рук пользователя с параметрами колебательной системы, задаваемыми, в частности, моментом инерции ротора и жесткостью пружины /пружин/ или эластичного элемента /элементов/, с ротором генератора соединен маховик, увеличивающий момент инерции ротора. Данная особенность может, в частности, иметь место в производстве генераторов из уже имеющихся комплектующих компонентов.
В четвертом варианте генератора для возможности приведения его в действие перекатыванием в ладонях, или по подходящей ровной поверхности, что позволяет сменить группу мышц, участвующих в работе, что актуально для генераторов, имеющих ручной привод, корпус генератора выполнен практически в форме тела вращения, ось которого совпадает с осью вращения ротора генератора.
В пятом варианте генератора, корпус которого выполнен в виде тела вращения, ось которого совпадает с осью вращения ротора, для возможности смены групп мышц, участвующих в работе, на корпусе генератора, в двух диаметрально противоположных краях его круглого сечения предусмотрено прямое или опосредованное закрепление концов двух ремней или двух концов одного ремня, что позволяет раскручивать корпус генератора способом, близким применяющимся в известной игрушке “йо-йо” — с предварительным завиванием ремней вокруг корпуса, раскручиванием с проскоком нейтрального положения, обратным раскручиванием. Крепление ремней к корпусу охарактеризовано на функциональном уровне. В вариантах выполнения устройства концы ремня или ремней закрепляются в корпусе непосредственно или через посредство вспомогательных и переходных элементов.
В шестом варианте генератора, для согласования прерывистого характера генерации или/и формы генерируемого тока с требованиями нагрузки, генератор снабжен электронным блоком, содержащем выпрямляющие ток и запасающие энергию элементы. В частных вариантах выполнения применяются конденсаторы, ионисторы, аккумуляторы, диоды. Данного назначения электронные блоки для электрогенераторов с ручным приводом известны.
В седьмом варианте генератора, последний, для удобства пользования, смонтирован в одном корпусе с одним или несколькими электроосветительными элементами, как наиболее востребованным видом нагрузки. В частных вариантах выполнения применяются светоизлучающие диоды, лампы накаливания и газоразрядные лампы.
Для пояснения сущности устройства прилагаются чертежи, в которых на фиг.1 представлен генератор в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом и седьмом вариантах выполнения; на фиг.2 представлена деталь генератора в пятом варианте его выполнения.
Электромашинный генератор с ручным приводом /фиг.1/ содержит установленный в цилиндрическом корпусе 1 генератора, содержащий обмотку статор 2 и содержащий постоянный магнит ротор 3, вал которого 4 установлен в подшипниках 5 и 6, имеющихся в корпусе генератора и располагающихся практически по оси его цилиндрического корпуса. На валу генератора закреплена колодка 7, в которой, в свою очередь, закреплены внутренние концы двух спиральных, имеющих противоположную закрутку пружин сгиба 8 и 9, установленных в барабане 10 /пружины разделены тонкой шайбой сепаратора, а их внешние концы закреплены в барабане/. Барабан с пружинами вставлен и закреплен в полости корпуса генератора. Рядом с барабаном, на валу ротора, закреплен также маховик 11, увеличивающий угловой момент ротора. В корпусе генератора имеется электронный блок 12, содержащий выпрямительный диодный мост и ионистор, обеспечивающие как выпрямление тока, так и сглаживание пульсаций напряжения и накопление электроэнергии. На торце цилиндрического корпуса генератора смонтированы светоизлучающие диоды 13. В корпусе генератора имеются контактные гнезда 14 для подключения нагрузки. Генератор снабжен дополнительным приводным устройством /фиг.2/, состоящим из туго натягивающегося на его корпус кольца, в двух взаимно противоположных краях которого закреплены два конца плоского ремня. Кольцо с ремнем является также средством для ношения генератора.
Генератор приводится в движение посредством переменного направления кручения его корпуса /сопровождающимся резонансными угловыми колебаниями ротора/, либо одной рукой, либо перекатывая цилиндрический корпус в ладонях, либо, — натянув на корпус кольцо с ремнем, — навивая в одну сторону ремень, быстро раскручивая с проскоком нейтрального положения и раскручивая обратно.
1. Электромашинный генератор с ручным приводом, содержащий ротор и соединенный с корпусом генератора статор, отличающийся тем, что упомянутый ротор механически сопряжен посредством одной или нескольких пружин или эластичных элементов, работающих на вращение ротора, со статором или корпусом генератора.
2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что ротор генератора сопряжен со статором или корпусом его посредством двух спиральных с противоположной закруткой пружин изгиба, внутренний конец каждой из которых связан с установленным в подшипниках валом ротора, а внешний — со статором или корпусом генератора.
3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что обе пружины смонтированы в одном блоке, содержащем общий для двух пружин барабан, в котором помещены пружины, и общую колодку, в которой закреплены внутренние концы пружин.
4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что с ротором генератора соединен маховик.
5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что корпус генератора выполнен практически в форме тела вращения, ось которого совпадает с осью вращения ротора.
6. Генератор по п.5, отличающийся тем, что на корпусе генератора, в двух диаметрально противоположных краях его круглого сечения, предусмотрено прямое или через посредство промежуточных элементов закрепление двух концов ремней или двух концов одного ремня.
7. Генератор по п.1, отличающийся тем, что снабжен электронным блоком, содержащим выпрямляющие ток и запасающие электроэнергию элементы.
8. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе генератора смонтированы один или несколько электроосветительных элементов.
Источник
