Расчет максимальной мощности велосипедной динамо-машины

Динамо по своей природе ограничены по току.

Ограничение по току связано с тем, что постоянный магнит имеет фиксированную магнитную силу, что ограничивает ток, который он может индуцировать в обмотках динамо-машины.

Ограничения по напряжению нет, чем быстрее вы едете, тем большее напряжение холостого хода обеспечивает динамо-машина.

Чтобы получить больше мощности, используйте более высокое сопротивление (и ездите быстрее), максимальная выходная мощность будет соответствовать сопротивлению динамо-машины и езде на экстремальной скорости, максимальная практическая выходная мощность, вероятно, будет несколько ниже.

чтобы приблизиться к выходной мощности 3 Вт, попробуйте 8 Ом.

Индуктивное регулирование напряжения

Выходное напряжение традиционной велосипедной динамо-машины (см. примечание) будет меняться примерно пропорционально скорости. Если эту проблему не решить, лампы - их предполагаемая нагрузка - будут очень плохими на низких скоростях, а лампы перегорят на высоких. Решение состоит в том, чтобы спроектировать систему - динамо-машину и свет - как полный пакет с достаточной последовательной индуктивностью, встроенной в динамо-машину, чтобы регулировать напряжение на клеммах.

Примечание. Технически велосипедный генератор является генератором переменного тока, поскольку он выдает переменный ток. Выход динамо-машины постоянного тока.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рис. 1. Стандартная схема динамо-машины, показывающая внутреннее последовательное сопротивление и индуктивность.

Импеданс индуктора определяется выражением$Z = 2 \omega L = 2 \pi f L$. Это показывает, что импеданс пропорционален частоте, которая, конечно же, напрямую связана со скоростью велосипеда. При правильной конструкции лампы будут включаться с приемлемой яркостью на довольно низкой скорости и будут заметно ярче на высокой скорости, но без перегорания ламп - причина в том, что катушки индуктивности и лампы образуют делитель напряжения LR.

Установка: два провода с одного конца припаяны к динамо, с другого конца к резистору 5 Ом. Мультиметр True RMS измеряет переменное напряжение на резисторе.

Поскольку спецификация составляет 3 Вт при 6 В, мы можем рассчитать из$P = \frac {V^2}{R}$что оптимальная нагрузка определяется выражением$R = \frac {V^2}{P} = \frac {6^2}{3} = 12 \; \Omega$.

Если это сработает, вы можете изобразить зависимость мощности от скорости. Оно должно быть достаточно постоянным.

В Интернете есть различные статьи от людей, которые пытались выяснить характеристики различных генераторов переменного тока.

Рисунок 2. Сравнение различных марок и моделей в зависимости от скорости. Обратите внимание, что нагрузка не указана. Можно предположить, что это одинаковая конфигурация передних и задних ламп 2,4 + 0,6 Вт. Источник: Мира-Саймон .