Я работаю над проектом по сбору электроэнергии от гребного тренажера путем подключения двигателя постоянного тока с постоянными магнитами к маховику гребного тренажера. Однако мои знания об электрических двигателях и особенно об их использовании в качестве генераторов для преобразования механической энергии в электрическую в лучшем случае ограничены, а в худшем — отсутствуют.
Я пытаюсь выяснить, как я смогу варьировать уровень сопротивления, ощущаемый пользователем. Мой текущий план состоит в том, чтобы прикрепить пару звездочек разного размера к маховику гребного тренажера и валу двигателя и использовать соотношение между их диаметрами, подобное тому, что вы найдете на велосипеде с шестернями. Я знаю, что при этом вал двигателя будет вращаться с разными скоростями при заданной силе, приложенной к гребному тренажеру.
Мой вопрос таков : вращение двигателя на разных скоростях, как и планировалось, как повлияет на эффективность двигателя? Например, при работе ниже номинальной мощности или очень близкой к ней, могу ли я ожидать более низкой/более высокой эффективности, т. е. меньшего количества электрической энергии на единицу входной механической энергии? Если есть какие-либо ресурсы, на которые я мог бы указать, которые могли бы объяснить это мне, я был бы ОГРОМНО благодарен.
Кроме того, любой совет по подходящему рейтингу для рассматриваемого двигателя будет огромной помощью. Я смотрю на среднюю постоянную механическую мощность, потребляемую гребным тренажером, примерно 80 Вт, с максимальной мощностью 700 Вт (только в течение очень коротких моментов в начале каждого цикла гребли).
Извиняюсь, это очень длинно и болезненно недостаточно / дезинформировано, очень плохо знакомо с этим.
К этому можно подойти с нескольких разных точек зрения и решить несколькими разными способами.
Если бы это был я, я бы не слишком беспокоился о RPM, влияющих на эффективность.
Меня бы больше интересовал способ управления механической нагрузкой и в то же время получение полезного выходного сигнала для зарядки аккумулятора при различных входных напряжениях.
Некоторые гребные тренажеры используют автомобильный генератор переменного тока, подключенный к большому резистору (250-300 Вт), и регулируют нагрузку, управляя гораздо меньшим током вращающегося электромагнита.
Поскольку вы хотите на самом деле собирать энергию, а не просто рассеивать ее, генератор с постоянными магнитами (двигатель) будет лучше, чем генератор / генератор переменного тока, использующий немного электричества.
Вопрос в том, где и как вы хотите хранить или использовать эту энергию?
Ответ на этот вопрос поможет вам двигаться в правильном направлении.
- Если хранить его в аккумуляторе, лучше всего подойдет литий-ионный тип, поскольку он может поглощать энергию быстрее и эффективнее, И поскольку его легко обслуживать в течение длительного срока службы - все, что вам нужно сделать, это убедиться, он остается в определенных границах напряжения.
Самым простым способом было бы измерить напряжение на различных скоростях (минимальное и максимальное напряжение, создаваемое двигателем/генератором) и использовать преобразователь постоянного тока с постоянным напряжением и постоянным выходным током (преобразователь постоянного тока CV/CC). .
Вам нужно будет модифицировать преобразователь, просто используя внешний потенциометр и подключив его вместо триммера постоянного тока. Регулировка значения постоянного тока обеспечила бы относительно постоянную и последовательную переменную нагрузку (она будет изменяться незначительно, до 5-7% в зависимости от напряжения литий-ионной батареи в данный момент). Кроме того, вам необходимо обеспечить большой нагрузочный резистор на случай, если батарея полностью заряжена и больше не может заряжаться.
И тогда вам нужно контролировать и балансировать все это. Это не легко.
ШАГ 1 будет состоять в том, чтобы определить диапазон оборотов, которые ваш гребной тренажер будет передавать вашему двигателю/генератору. Это поможет вам более точно определить, какой двигатель вам нужен, но это не единственная информация, необходимая для него.
ШАГ 2 : Мощность вашего двигателя. Если средняя мощность, вырабатываемая гребцом, составляет около 150 Вт, а максимальная мощность, которую может генерировать человек, составляет 200 Вт, вы можете использовать двигатель мощностью 150-200 Вт, даже если человек вырабатывает 300 Вт в пиковые периоды, потому что электродвигатель обычно может потреблять в два раза больше. нагрузка на короткие промежутки времени (до нескольких минут).
На самом деле, когда я думаю об этом, лучше взять более мощный двигатель (например, 400-1000 Вт), потому что он будет более долговечным для той же нагрузки (особенно если он китайского производства, поскольку их рейтинги обычно преувеличены).
ШАГ 3заключается в определении размера батареи в ватт-часах (Втч), и это зависит от среднего количества генерируемой энергии и максимального ожидаемого периода времени, в течение которого она будет генерироваться (плюс резервная емкость на время, когда вы не будете использовать батарею). и он будет перегружен, если вы продолжите использовать машину).
Допустим, вы будете производить около 200 Вт·ч, поэтому вам понадобится литий-ионный аккумулятор на 200 Вт·ч только для того, чтобы покрыть 1 час упражнений. Если не учитывать потери, можно было бы использовать литий-ионный аккумулятор ~4В емкостью 50Ач. Чтобы продлить срок его службы и убедиться, что он всегда может потреблять всю вырабатываемую мощность, мы должны использовать только 50% его номинальной емкости, поэтому мы должны использовать как минимум 100 Ач на один элемент (трудно переусердствовать с литий-ионным аккумулятором). -Емкость ионного аккумулятора). Если вы не будете тратить эту энергию сразу, вы должны как минимум удвоить ее до 200 Ач.
ШАГ 4 : В зависимости от мощности (в Втч) и напряжения, необходимого для инвертора, мы можем выбрать напряжение или количество ячеек, которые нам нужны последовательно.
Допустим, инвертор будет использовать на своем входе 12В. Теперь мы выбираем 12-вольтовую (3-элементную) литиевую батарею емкостью 200 Вт/ч/12 В=17 А/ч (округляя в большую сторону). Мы можем просто использовать 12-вольтовую батарею емкостью 20 Ач, поскольку со временем она теряет свою емкость.
ШАГ 5 : Выберите двигатель в зависимости от его напряжения. Это должно быть выбрано таким образом, чтобы напряжение было достаточным при самых низких оборотах, но не было слишком высоким при самых высоких оборотах для нашего преобразователя постоянного тока для зарядки аккумулятора.
ШАГ 6: Выберите преобразователь постоянного тока достаточной мощности (всегда выбирайте более мощный, чем необходимо). Чтобы убедиться, что он может покрыть пик мощности в 300 Вт, он должен быть способен передавать не менее 300 Вт.
Продолжение следует...
Вы можете использовать измеренную диаграмму конкретного двигателя, КПД не будет сильно отличаться в режиме генератора. Если диаграммы недоступны, вам потребуется измерительная установка для проведения собственных измерений.
Номинальная мощность 80Вт с пиковыми 700Вт - это утопия. Все детали должны выдерживать этот скачок напряжения, довольно дорого и бесполезно.
Роб
Эдин Фифич
Роб
Эдин Фифич
Эдин Фифич
Эдин Фифич
Роб
Эдин Фифич
Эдин Фифич
Эдин Фифич