Преобразователь динамо->DC с максимальным КПД

[vouk]

А что проще всего внутри генератор старый обмотка снимать на новые обмотка, нельзя?
например, старый 100витков равно ЭДС 6В, ток 0,4А. наверное там сечение 0,4мм. Перемотать на новые, (по моему 12В)300витков ЭДС будет равно 30В, ток не должен быть превыщать 0,1А, а сечение 0,2мм и всё!
...

Это не есть очень на хорошо..
Тогда при больших оборотах напряжение придется понижать (когда было 12в - станет 60 в). И неясно, что проще: не перематывать и повышать, или перемотать и понижать!

[vouk]

ИМХО, не извлекается..
tauP10, предлагаю Вам следующий мысленный эксперимент. Берем трансформатор, первичная обмотка которого питается от источника, с эдс и частотой, пропорциональным скорости вращения генератора. А вторичную обмотку станем "ключевать" из следующих соображений: закорачиваем ее тогда, когда напряжение равно нулю и размыкаем в момент, когда ток КЗ достигнет максимума, ожидая, что при этом получим из нее то, что потребили от источника. Что мы получим на самом деле?
1. Несмотря на довольно большой ток КЗ, энергия, запасенная в железе, будет примерно той же, что и на холостом ходу, т.к. в обоих случаях ограничена насыщением железа. Это получается потому, что магнитный оток от вторичной обмотки противоположен потоку от первичной.
2. При размыкании вторичной обмотки большая часть энергии уйдет в цепь первичной обмотки, т.е.в источник.
Это можно симулировать (я этого не делал. Симулировал в голове ). Я думаю, что такая модель генератора ближе по физическому содержанию к реальному генератору, чем тот абстрактный источник с индуктивностью, что Вы использовали для симуляции.

[Eats]

Это, простите, скольким км/час соответствуем согласно Вашим графикам?

43 кмч. С такой скоростью я спускаюсь с Кантемировского моста: он длинный, ровный в обе стороны и не имеет на своих концах светофоров, так что и тормозить совершенно незачем. Нет, если поднять заднее колесо и крутануть педали, то заднее можно раскрутить и до 54 кмч, но это уже будет нечестно, потому что динамка находится в передней втулке. Поэтому я и исследовал её только до 43 кмч. Кстати, ЭДС от оборотов зависит настолько линейно, что я не нашёл отклонений ни на какой скорости.

Здесь уже эффект Допплера придется учитывать

А его в звуке надо учитывать уже на 25-30 кмч. Он хорошо слышен на загородной трассе, когда мимо тебя проезжает какой-нибудь одинокий колёсный трактор.

То, что я показал - повышающий преобразователь, он работает при Uвх ‹ Uвых.

Это я всё знаю, поэтому и задал свой контрвопрос на два хода вперёд.

Над этим нужно поработать, но я вряд ли буду, так как Вы собираетесь меня током пытать

Ладно, уболтали, не буду. Я же не садист!

Энергия катушки с током LI^2/2 при 67 мгн и токе в пол-ампера получим 0.008 дж. Разрывая цепь 30 раз в с, получим 0.24 вт, маловато..

Немного не так. Полампера RMS я имею на активной нагрузке. Примерно столько же получается в режиме КЗ. Однако в резонансном режиме КЗ оно вырастает до 700 мА (при том, что конденсатор неидеальный, составлен из двух электролитов, зашунтированных диодами шоттки). Следовательно, пиковое значение достигает 1А. Это вдвое больше того, на что Вы рассчитывали, посему и мощность будет вчетверо больше: как раз 1 Вт, то есть примерно то, что я имею на активной нагрузке. Пока я не вижу больших расхождений теории с практикой. Я вполне допускаю, что в импульсном режиме, когда от принудительного разрыва КЗ ток резко падает до нуля, он и в противоположную сторону будет нарастать более, чем до 1А. Если сейчас индуктивность перемагничивается от +1А до -1А и наоборот, то почему бы ей после разрыва КЗ не перемагнититься от 0 до +2А или до -2А? Но экспериментально я это не проверял. Тем более, что активное сопротивление обмотки 2 Ома с копейками.
Про магнето я уже говорил, что там не стоит задача выжать максимум мощности с генератора за оборот в целом. Там задача получения максимума энергии всего один раз за оборот (если двигатель одноцилиндровый двухтактный), а, как я уже показывал на примере меандра, максимум мощности за оборот (то есть интегральный показатель) достигается при разрыве коротыша в момент достижения током значения sqr(1/2) от установившегося с повтором цикла до окончания полупериода. Кстати, поскольку вращающийся магнит в магнето двухполюсный, то в сердечнике статора неизбежно возникает подмагничивание постоянным полем, что уменьшает эффективность такой системы. Там бы, по-хорошему, редуктор 1:2 нужен. В 2-цилиндровом 2-тактном не нужен. Но это уже не моя проблема.

-- Прилагается рисунок: --

[Eats]

1. Несмотря на довольно большой ток КЗ, энергия, запасенная в железе, будет примерно той же, что и на холостом ходу, т.к. в обоих случаях ограничена насыщением железа.

Кстати, да. Несмотря на линейную зависимость ЭДС динамки от её оборотов, ток, отдаваемый ею на активную постоянную нагрузку, на лампочку и на нагрузку, подстраиваемую под получение максимальной мощности, практически один и тот же (370-530 мА), и для случая максимума мощности описывается уравнением по меньшей мере 3-й степени.

2. При размыкании вторичной обмотки большая часть энергии уйдет в цепь первичной обмотки, т.е.в источник.

Это и называется у электрических машин "реакцией якоря". К сожалению, моя специальность "Электропривод", поэтому предмет "Электрические машины" нам читали не так тщательно, как машинистам. Тем не менее кое-что из теории эл.машин я ещё знаю и помню.

Я думаю, что такая модель генератора ближе по физическому содержанию к реальному генератору, чем тот абстрактный источник с индуктивностью, что Вы использовали для симуляции.

Вот с этим полностью согласен, поскольку и сам немало пытался симулировать свою установку, но все эти симуляторы... Слишком далеки они от народа... По поводу нелинейности магнитных цепей у нас в ЛЭТИ до сих пор пишут и защищают диссертации, это совершенно непаханное поле, а уж симуляторам оно и вовсе неведомо.

[Eats]

А что проще всего внутри генератор старый обмотка снимать на новые обмотка, нельзя? для светодиод питать 0,1А слишко хватает и еще 12в, может хватает 12светодиодов!!!

AlenLegion, какой ваш родной язык?
Менять обмотку генератора нельзя. Если мы сделаем на малых оборотах не 6 вольт, а 12, то на больших оборотах напряжение тоже вырастет в два раза. Это нехорошо.
Один светодиод требует напряжение 3.6В и ток 0.35А, поэтому 12 светодиодов не получится.

[zeves]

а какого размера аккумулятор от сотового? поставить его в корпус вело-фары параллельно мосту-и нет проблем-просто и дёшево Кроме того китайцы производят и продают на рынках аккумуляторные фонарики со встроенной солнечной батареей для зарядки того аккумулятора-движущихся частей нет,конструкция весьма долговечная-ставь её на велосипед или куда угодно

[tauP10]

ИМХО, не извлекается..
tauP10, предлагаю Вам следующий мысленный эксперимент. Берем трансформатор, первичная обмотка которого питается от источника, с эдс и частотой, пропорциональным скорости вращения генератора. А вторичную обмотку станем "ключевать" из следующих соображений: закорачиваем ее тогда, когда напряжение равно нулю и размыкаем в момент, когда ток КЗ достигнет максимума, ожидая, что при этом получим из нее то, что потребили от источника. Что мы получим на самом деле?

Извлекается!
Ваш эксперимент некорректен , если Вы взяли мысленный трансформатор с малой индуктивностью рассеяния и повышенным сопротивлением обмоток, то разумно предполагать что Ls/Rобм будет гораздо меньше полупериода ЭДС. На пике синусоиды почти вся энергия от источника уйдет в нагрев обмоток. Очевидно, «мысленные» трансформаторы, кроме отсутствия Ls также не имеют зазора, где была бы сосредоточена основная энергия возникающего магнитного поля. Добавьте в мысленном эксперименте повышенную индуктивность рассеяния обмоток (эквивалентно добавлению приличного реактивного дросселя в первичку) и позамыкайте. Энергия обратно в источник не пойдет, имхо.


У EATS зазор конструктивно имеется и при закороченной обмотке механическая работа по вращению магнитного ротора будет превращаться в энергию магнитного поля зазора, (но часть конечно уйдет и в Rобм) . Насыщения якоря ожидать не приходится потому что:
- на ХХ наблюдается удивительная линейность ЭДС от частоты
- EATS в состоянии забрать из генератора гораздо бО’льший ток на повышенных оборотах, стало быть, имеется запас и по ампервиткам и реакции якоря (которая искажает магнитное поле ротора током якоря)

По энергиям за полупериод 15Гц: 67mH 2 Ома и 6v за 30 миллисекунд выделят в резисторе 80мДж тепла и запасут в зазоре 106 мДж (ток к концу полупериода =1.78А). Эти 106 мДж можно быстро «отнять» и передать в нагрузку. Следующий полупериод картина повторится. При таком «отборе» имеется гораздо больший размах тока в индуктивности , чем в установившемся режиме без отбора энергии, потому что в каждый следующий полупериод происходит "сдвинутофазное" торможение тока предыдущего периода.
Это наглядно можно посмотреть в симуляторе (бросок тока первого полупериода и установившеея значение после нескольких периодов).

Есть замечание по поводу «измеренного значения индуктивности» генератора 67 mH. Я подозреваю что она больше (эффективная) , судя по

Полампера RMS я имею на активной нагрузке. Примерно столько же получается в режиме КЗ. Однако в резонансном режиме КЗ оно вырастает до 700 мА

И резонанс имхо не найден был еще, если индуктивность более 100 mH, то емкость соответственно нужна не 1500мкф.

1. Несмотря на довольно большой ток КЗ, энергия, запасенная в железе, будет примерно той же, что и на холостом ходу, т.к. в обоих случаях ограничена насыщением железа. Это получается потому, что магнитный поток от вторичной обмотки противоположен потоку от первичной.

В железе, как и в феррите, большую энергию запасти нельзя, при малых “H” быстро наступает большое “B” при отсутствии зазора. Поэтому , в данном случае, уместнее говорить о энергии в зазоре.

2. При размыкании вторичной обмотки большая часть энергии уйдет в цепь первичной обмотки, т.е.в источник.

«Это пять, это пять…» Особенно когда ЭДС источника равен 0.

Кстати, да. Несмотря на линейную зависимость ЭДС динамки от её оборотов, ток, отдаваемый ею на активную постоянную нагрузку, на лампочку и на нагрузку, подстраиваемую под получение максимальной мощности, практически один и тот же (370-530 мА), и для случая максимума мощности описывается уравнением по меньшей мере 3-й степени.

Имеем токостабилизирующее влияние т.н. «эффективной» индуктивности гены, импеданс растет с частотой вместе с ЭДС, а ток типа не растет. На низких оборотах сказывается Rобм. 530мА на какой частоте и скока ЭДС?
Посчитайте индуктивность плииз (Rобм на большой частоте можно уже пренебречь).

[Eats]

а какого размера аккумулятор от сотового? поставить его в корпус вело-фары параллельно мосту-и нет проблем-просто и дёшево

Читаем внимательнее предыдущие страницы. Это уже обсуждали. Во-первых, этих аккумуляторов надо 3 штуки последовательно, поскольку они на 3.6В. Во-вторых, что будет, если от вибраций внутри произойдёт КЗ? А будет небольшой бах и пых. При этом если идёшь в потоке, то первый же попавшийся автомобиль сзади с удовольствием подомнёт тебя под свои колёса. В-третьих, напряжение моста меняется более чем в 10 раз. Поэтому в параллель мосту никак нельзя, только через отдельный контроллер заряда аккумуляторов. Сторонники аккумуляторов про этот контроллер почему-то деликатно умалчивают. Я противник аккумуляторов, поэтому не умалчиваю. Кислотные в этом смысле более безопасны, но и менее экономичны, а также более габаритны. 12-24-вольтовый ионистор на несколько фарад мог бы здорово помочь, но где его взять?

Кроме того китайцы производят и продают на рынках аккумуляторные фонарики со встроенной солнечной батареей для зарядки того аккумулятора-движущихся частей нет,конструкция весьма долговечная-ставь её на велосипед или куда угодно

Опять же возвращаемся к вопросу о тряске и вибрациях: сколько переездов через трамвайные рельсы выдержит солнечная батарея? Та, что у меня есть, очень хрупка, и пользоваться ею можно только в стационарных условиях. А я не только по рельсам (кстати, в городе довольно ровным) езжу, а иногда и с бордюров прыгаю. В городе всяко бывает.

[Eats]

Имеем токостабилизирующее влияние т.н. «эффективной» индуктивности гены, импеданс растет с частотой вместе с ЭДС, а ток типа не растет. На низких оборотах сказывается Rобм. 530мА на какой частоте и скока ЭДС? Посчитайте индуктивность плииз (Rобм на большой частоте можно уже пренебречь).

Если б я ещё мог посчитать эту индуктивность!!! Я уже упоминал, что измеритель иммитанса Е7-22 в разных положениях ротора показывает индуктивность от 30 до 75 мГн.
Максимум тока достигается примерно при мощности 3Вт. Именно это значение считается её паспортным. Я уже говорил, что в европах законодательно урезали мощность велогенераторов значением 3 Вт, поэтому я не вижу ничего странного, что именно при этой мощности динамка отдаёт максимум тока. Только я немножко наврал (по памяти), там не 530, а чуть более 560 мА. Вот таблица исходных данных, если она сумеет корректно отобразиться:

N	V,km/h	Uxx	Uload22	Rin	Ptheoret	I_theor
0	0	0	0	2,12	0	0
1	2,15	1,875015	1,64	3,152640244	0,278788648	2,973721793
2	4,3	3,75003	3,15	4,190685714	0,838927443	4,474243901
3	6,45	5,625045	4,5	5,50022	1,438175712	5,113472734
4	8,6	7,50006	5,7	6,9476	2,024112643	5,397590535
5	10,75	9,375075	6,8	8,331125	2,637459865	5,626536032
6	12,9	11,25009	7,72543	10,03730796	3,152352343	5,60413711
7	15,05	13,125105	8,5	11,97086	3,59766093	5,482106131
8	17,2	15,00012	9,15	14,0658623	3,999107827	5,332101113
9	19,35	16,875135	9,6	16,67218438	4,270139036	5,060865037
10	21,5	18,75015	10	19,25033	4,565741536	4,870085344
11	23,65	20,625165	10,25	22,26864683	4,77574406	4,630987495
12	25,8	22,50018	10,5	25,14323429	5,033740829	4,474400498
13	27,95	24,375195	10,7	28,11722336	5,282795207	4,334566519
14	30,1	26,25021	10,9	30,98207523	5,560259601	4,236354377
15	32,25	28,125225	11	34,25045	5,7738532	4,105818318
16	34,4	30,00024	11,1	37,45993514	6,006513338	4,004310191
17	36,55	31,875255	11,2	40,61210804	6,254488689	3,924353665
18	38,7	33,75027	11,3	43,70849027	6,515214311	3,860836853
19	40,85	35,625285	11,4	46,75055	6,786877006	3,810146084
20	43	37,5003	11,5	49,73970435	7,06815872	3,769654493

Вроде бы сумела. По крайней мере я скопировал с экрана эту таблицу в файл с расширением .txt и открыл его из екселя как файл с разделителями, указав в качестве разделителя пробел с галкой "считать последовательные разделители одним". Всё корректно ввелось. Можете (кому хочется) загнать эти данные в эксел и далее обработать по своему вкусу.
А вот и графики, построенные по этой таблице (ЭДС и импеданс я поделил на 10, чтобы они поместились в этом масштабе, на самом деле они в 10 раз больше): импедансу я попытался подобрать аппроксимацию. Вторая степень оказалась кривовата, взял третью.

-- Прилагается рисунок: --

[zeves]

ну тогда я поставлю светодиодный фонарик с солнечной батареей на свой велосипед и после этого попробую погонять по бездорожью и оврагам-мне это в кайф!!!!!!потом напишу о результате