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:

Экспериментальная установка с велосипедной динамо-втулкой

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.

Мощность и ток динамо-втулки и бутылочной динамо-машины при двух скоростях

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.

Мощность Dymotec6 при 180 мА и DH-3D71 приt 190 мА

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.