Вернутися назад
Друкувати
Динамо-машина своїми руками для велосипеда, для зарядки телефону: пристрій
Генератор, дозволяє отримати електричну енергію завдяки обертанню (механічної енергії), іменується динамо-машиною. Постійний струм, що нею виробляється, у зв'язку зі своїми якостями застосовується в побуті не так часто, як змінний. Всі електростанції оснащені гігантськими генераторами змінного струму (альтернатори). Незважаючи на це, динамо-машина залишається актуальним пристосуванням, яке добре служить в деяких електротехнічних областях, наприклад, при зарядці акумуляторів. Тому невеликий генератор, зібраний своїми руками, завжди знайде собі застосування.
У тому ж році з'явився прилад для перетворення електричної енергії в механічну. Перші електродвигуни нагадували парові машини: тільки замість циліндрів встановлювали електромагніти, замість поршнів – металеві якоря. У 1834 році російський академік Борис Якобі створив перший електродвигун з обертовим якорем. Через 4 роки академік застосував вдосконалений електромотор на першій у світі моторному човні. Перший у світі генератор змінного струму був побудований Павлом Яблочковим. А воістину революційним стало винахід іншого російського вченого М. Доліво-Довольского – генератор трифазного струму.
Розглянемо підготовку кожного елемента окремо.
Пристрій динамо-машини
Корпус
Існують різні варіанти виготовлення корпусу. Для нього підійде консервна банка, відрізок труби (діаметр 100 мм). По-перше, треба вирізати дно банки і утяжелить корпус. Для цього з внутрішньої або зовнішньої сторони банки дуже щільно в кілька рядів навернем смужку із заліза такої ж ширини. Потім приклепиваем або припаюємо смужку до корпусу. По-друге, з жерсті або заліза виготовляємо сердечники для електромагнітів і черевики для них. Беремо смужки жерсті по ширині корпусу, згинаємо, накладаємо один на одного, скріплюємо залізним дротом і припаюємо їх по бортах. До отворів в корпусі, розташованим навпроти один одного, кріпимо сердечники. З допомогою шурупів приворачиваем корпус до колодки (дерев'яної або металевої). У корпусі робимо дві підшипникових смужки (латунь або товста жесть, розмір 110х20 мм) і стійку (80х20 мм) для закріплення якоря. Смужки споюємо хрестом, в центрі робимо отвір по діаметру осі. Таке ж отвір у стійці в 10 мм від кінця. В отвори підшипників можна впаяти мідні трубочки (10-15 мм з діаметром 8 мм). До корпусу перший підшипник припаюємо кінцями смуг, після система вигнеться назовні.
Обертається якір
Виготовляти якір треба ретельно, так як від нього багато в чому залежить, як буде працювати динамо-машина. Можна зібрати якір з жерстяних пластин. Товщина всіх пластин повинна бути дорівнює товщині корпусу (50 мм), при їх виготовленні потрібна особлива точність. Із заліза доведеться вирізати приблизно 120 кіл (по 46 мм в діаметрі). Кожен коло ділимо на вісім секторів з допомогою циркуля, робимо розмітку через центр кола, в центрі кіл проводимо по два кола діаметром 8 і 38 мм. На перетині великої окружності з лініями секторів проводимо ще круги по 8 мм. На всіх круглих пластинах, там, де розкреслили окружності, з точністю просвердлюємо вісім отворів по 8 мм. Щільно скріплюємо пластини гайками і одягаємо на вісь, повинен вийти якір з круглими поздовжніми пазами. Гострі кути в пазах заокруглюємо напилком.
Колектор
Колектор можна виготовити з трубки (мідь, латунь) або зібрати з пластин. Потрібно трубка діаметром 20-25 мм і довжиною 25-30 мм, яка розпилюється на 4 рівні частини. В пластинах просвердлюються за два двухмиллиметрових отвори. Потім вирізаємо циліндр (діаметр 20-25 мм, довжина 25 мм) з фібри або ебоніту, підійде і сухе дерево. У центрі циліндра робимо отвір, щоб він щільно міг увійти на вісь якоря. Пластинки кріпимо до циліндра з допомогою дрібних шурупів, кожен раз залишаючи між ними простір в 1-2 мм. Можна використовувати скрутки з дроту і ізоляційну стрічку. Шурупи не повинні стосуватися осі, інакше буде замикання. Зазори між пластинами заповнюємо каніфоллю.
Щіткотримач і щітки
Щіткотримач із щітками застосовується для зняття напруги на колекторі. Щітки повинні висуватися та повертатися навколо осі якоря, щоб змінювати силу і кут натиску на колектор. Основу товщиною 10 мм виготовимо з фібри, ебоніту або пропарафиненного дерева. Просвердлимо в ньому три отвори, щоб для двох крайніх підійшли болти. Беремо болти з міді або радиоконтакти по 35 мм. Болти, закріплюють щітки, вкручуємо з гайками для затиску. Отвір у центрі повинно бути дорівнює діаметру трубки з міді, яка використовувалася для першого підшипника в корпусі. Навпроти центрального отвору в торці колодки просвердлюємо наскрізний отвір і робимо нарізку під кріпильний гвинт. Беремо гвинт (для дерева - шуруп) з прорізом або гранями на голівці. Робимо отвір трохи менше діаметра гвинта, вворачиваем гвинт. Спочатку на 2-3 обороту ввернути, потім вивернути, повторюючи до тих пір, поки він не буде вільно входити на три оберти. Потім точно також гвинтом обробляємо наступний прохід. Робимо подшипниковую стійку, у верхньому кінці якої просвердлюємо отвір вставляємо відрізок мідної трубки і припаюємо. Щітки можна зробити різними способами, з мідних, латунних пластин або приготувати вугільні щітки. Це можуть бути пластини довжиною 40-50 мм з перерізом 10-15 мм. На кінці щітки просвердлюємо довгасте наскрізний отвір довжиною 20 мм під болтики. Таке отвір дозволить змінювати тиск, наближаючи щітки до колектора. Кріпимо щітки шайбами. Щоб щітки щільно стосувалися колектора, заточувати їх кінці навскіс.
Підстави Для підготуємо дошку розміром 150х200 мм, товщиною 30 мм Просвердлимо два отвори з країв кільця електромагнітів. Кріпимо корпус двома шурупами до основи так, щоб електромагніти розташувалися на одній горизонтальній лінії навпроти один одного. До боків корпусу, щоб він міцно сидів, підкладаємо дерев'яні брусочки і пригвинчуємо їх до основи. Потім через підшипник на корпусі пропускаємо вільний кінець осі якоря. Вставляємо його на місце між електромагнітами. На підшипник підшипникової стійки з внутрішньої сторони надягаємо щіткотримач із щітками та вставляємо кінець осі якоря з колектором. На колектор попередньо повинна бути надіта товста металева шайба або кільце з дроту. Встановлюємо якір так, щоб він при обертанні між електромагнітами, не зачіпав їх і перебував від них на одній відстані. Стійка кріпиться на основу двома шурупами. Закріплюємо щітки так, щоб вони злегка торкалися колектора і сильно не загальмовує його обертання. Перевіримо правильність з'єднань, відсутність обривів і замикань. Підключаємо до механізму батарею в 15-20 вольт. Якщо мотор працює, якір швидко обертається, значить, динамо-машина своїми руками зібрана правильно. Після перевірки динамо-машину з'єднуємо з приводом, наприклад від ножної швейної машини. До щіток приєднуємо напруга від батареї до 10 вольт, щоб намагнітити електромагніти. Через хвилину батарея повинна відключитися, тоді починаємо швидко обертати якір з допомогою приводу. До проводів від щіток підключаємо вольтметр або лампу в 12 вольт. Якщо все зібрано правильно, вольтметр буде показувати напругу, а лампочка – накаливаться. З допомогою рівномірного обертання якоря треба злегка повернути щіткотримач в бік обертання якоря, тоді щітки будуть менше іскрити і краще знімати напругу. Досвідченим шляхом відрегулюємо установку щіток. 
Для велосипедного генератора можна взяти динамо-втулку, динамо-каретку. Підійде і безконтактна динамо-машина. Телефон вона зможе зарядити цілком успішно. 
Пляшковий генератор під час роботи створює опір при їзді і вимагає більше зусиль для прокручування, ніж динамо-втулка. Правильна регулювання допоможе зменшити опір. Пляшкова динамо-машина для велосипеда зношує покришку в відміну від динамо-втулки. При вологості ролик динамо-пляшки можливо буде прослизати по покришці, що суттєво знизить кількість виробленої енергії. Для динамо-втулки не потрібно хороше зчеплення та герметизація. Вони не видають шуму на відміну від динамо-машин. 
Експлуатувати динамо потрібно строго по інструкції. Перед тим, як крутити педалі, перевіряємо вольтметр. Він повинен показувати напругу (12-13). Вибираємо режим низької потужності, включаємо генератор, повинна загорітися лампочка індикатора. Крутимо педалі, поступово збільшуючи швидкість, до ввімкнення генератора. Лампочка згасла, на вольтметре значення 13-14. Крутити педалі треба швидко, щоб схема могла підтримувати потужність. Вело динамо-машина працює більш ефективно при високій потужності. При важких навантаженнях краще запускати генератор на низькій потужності, а після відключення навантаження переключити на високу. 
Зарядка динамо-машина спрацює результативно при повністю разрядившемся акумуляторі, але підвищити заряд телефону крученням рукоятки можна тільки до 50%. Коли акумулятор розряджений тільки наполовину, «крутилка» стає даремною іграшкою. Якщо в інструкції вказано максимальний струм зарядки - 400 mA з потужністю 2 Вт, то додаткову енергію вичавити не вдасться навіть при швидкому обертанні рукоятки. 
Для регулювання натягу генератора змінного струму використовуємо натягувач пружинного типу. Ремінь не треба затягувати сильно, так як обертаючий момент досить низький. На кермо закріплюємо вольтметр, вимикач і лампочку. Якщо в будинку є діти, необхідно захистити рухомі частин механізму, щоб виключити можливість травматизму.
Хто винайшов динамо-машину і як вона влаштована?
У 1831 році англійський фізик Фарадей виявив незвичайне електромагнітне явище. В мідному дроті під час обертання між магнітними полюсами виникало електромагнітне поле. Саме воно порушило рух електронів по провіднику. На основі досліджень фізик сформулював закон електромагнітної індукції. Провідником служила мідний дріт, накручена на стрижень з металу, що володіє магнітним властивістю. Коли магнітні частинки в стержні розташовувалися у відповідності з полюсами, він перетворювався на магніт і притягував до себе металеві предмети. Щоб намагнітити стрижень, можна використовувати котушку або постійний магніт. Ефект виникне при сильному обертанні одного електромагніту навколо іншого.У тому ж році з'явився прилад для перетворення електричної енергії в механічну. Перші електродвигуни нагадували парові машини: тільки замість циліндрів встановлювали електромагніти, замість поршнів – металеві якоря. У 1834 році російський академік Борис Якобі створив перший електродвигун з обертовим якорем. Через 4 роки академік застосував вдосконалений електромотор на першій у світі моторному човні. Перший у світі генератор змінного струму був побудований Павлом Яблочковим. А воістину революційним стало винахід іншого російського вченого М. Доліво-Довольского – генератор трифазного струму.
Динамо-машина своїми руками, її елементи
Для того щоб побудувати динамо-машину, потрібні такі основні елементи, як корпус, що обертається якір, колектор, щіткотримач, щітки, мідний дріт з ізоляцією.Пристрій динамо-машини
Існують різні варіанти виготовлення корпусу. Для нього підійде консервна банка, відрізок труби (діаметр 100 мм). По-перше, треба вирізати дно банки і утяжелить корпус. Для цього з внутрішньої або зовнішньої сторони банки дуже щільно в кілька рядів навернем смужку із заліза такої ж ширини. Потім приклепиваем або припаюємо смужку до корпусу. По-друге, з жерсті або заліза виготовляємо сердечники для електромагнітів і черевики для них. Беремо смужки жерсті по ширині корпусу, згинаємо, накладаємо один на одного, скріплюємо залізним дротом і припаюємо їх по бортах. До отворів в корпусі, розташованим навпроти один одного, кріпимо сердечники. З допомогою шурупів приворачиваем корпус до колодки (дерев'яної або металевої). У корпусі робимо дві підшипникових смужки (латунь або товста жесть, розмір 110х20 мм) і стійку (80х20 мм) для закріплення якоря. Смужки споюємо хрестом, в центрі робимо отвір по діаметру осі. Таке ж отвір у стійці в 10 мм від кінця. В отвори підшипників можна впаяти мідні трубочки (10-15 мм з діаметром 8 мм). До корпусу перший підшипник припаюємо кінцями смуг, після система вигнеться назовні.
Виготовляти якір треба ретельно, так як від нього багато в чому залежить, як буде працювати динамо-машина. Можна зібрати якір з жерстяних пластин. Товщина всіх пластин повинна бути дорівнює товщині корпусу (50 мм), при їх виготовленні потрібна особлива точність. Із заліза доведеться вирізати приблизно 120 кіл (по 46 мм в діаметрі). Кожен коло ділимо на вісім секторів з допомогою циркуля, робимо розмітку через центр кола, в центрі кіл проводимо по два кола діаметром 8 і 38 мм. На перетині великої окружності з лініями секторів проводимо ще круги по 8 мм. На всіх круглих пластинах, там, де розкреслили окружності, з точністю просвердлюємо вісім отворів по 8 мм. Щільно скріплюємо пластини гайками і одягаємо на вісь, повинен вийти якір з круглими поздовжніми пазами. Гострі кути в пазах заокруглюємо напилком.
Виготовлення колектора і щіткотримача
При складанні динамо-машини, зокрема колектора і щіткотримачів, потрібна увага і акуратність.Колектор можна виготовити з трубки (мідь, латунь) або зібрати з пластин. Потрібно трубка діаметром 20-25 мм і довжиною 25-30 мм, яка розпилюється на 4 рівні частини. В пластинах просвердлюються за два двухмиллиметрових отвори. Потім вирізаємо циліндр (діаметр 20-25 мм, довжина 25 мм) з фібри або ебоніту, підійде і сухе дерево. У центрі циліндра робимо отвір, щоб він щільно міг увійти на вісь якоря. Пластинки кріпимо до циліндра з допомогою дрібних шурупів, кожен раз залишаючи між ними простір в 1-2 мм. Можна використовувати скрутки з дроту і ізоляційну стрічку. Шурупи не повинні стосуватися осі, інакше буде замикання. Зазори між пластинами заповнюємо каніфоллю.
Щіткотримач із щітками застосовується для зняття напруги на колекторі. Щітки повинні висуватися та повертатися навколо осі якоря, щоб змінювати силу і кут натиску на колектор. Основу товщиною 10 мм виготовимо з фібри, ебоніту або пропарафиненного дерева. Просвердлимо в ньому три отвори, щоб для двох крайніх підійшли болти. Беремо болти з міді або радиоконтакти по 35 мм. Болти, закріплюють щітки, вкручуємо з гайками для затиску. Отвір у центрі повинно бути дорівнює діаметру трубки з міді, яка використовувалася для першого підшипника в корпусі. Навпроти центрального отвору в торці колодки просвердлюємо наскрізний отвір і робимо нарізку під кріпильний гвинт. Беремо гвинт (для дерева - шуруп) з прорізом або гранями на голівці. Робимо отвір трохи менше діаметра гвинта, вворачиваем гвинт. Спочатку на 2-3 обороту ввернути, потім вивернути, повторюючи до тих пір, поки він не буде вільно входити на три оберти. Потім точно також гвинтом обробляємо наступний прохід. Робимо подшипниковую стійку, у верхньому кінці якої просвердлюємо отвір вставляємо відрізок мідної трубки і припаюємо. Щітки можна зробити різними способами, з мідних, латунних пластин або приготувати вугільні щітки. Це можуть бути пластини довжиною 40-50 мм з перерізом 10-15 мм. На кінці щітки просвердлюємо довгасте наскрізний отвір довжиною 20 мм під болтики. Таке отвір дозволить змінювати тиск, наближаючи щітки до колектора. Кріпимо щітки шайбами. Щоб щітки щільно стосувалися колектора, заточувати їх кінці навскіс.
Обмотка
Для обмотки будемо використовувати мідний дріт з паперовою ізоляцією перетином 05-08 мм. Необхідно придбати півкілограма дроту, товщина якої буде впливати на напругу і силу струму. Наприклад, при обмотці дротом 05 мм буде вироблятися 25 вольт при силі струму в 1 ампер, якщо взяти дріт 08 – 8 вольт при силі в 3 ампера. Перед початком робіт дріт ділимо на дві частини. Для обмотки електромагніту потрібно 450 г дроту 05 і 60 г для обмотки якоря. Якщо купили дріт 08 для електромагніту відкладемо 430 г, а для якоря – 70 р.Збірка динамо
Динамо-машина своїми руками збирається в кілька етапів:Регулювання динамо-машини
Динамо-машина для велосипеда
Невеликий генератор для велосипеда встановлюється на бічній стінці покришки. Він дозволяє заряджати акумулятори мобільників, приймачів та інших пристроїв, запалює фари. Пляшкова динамо-машина називається ще і бічним динамо. При їзді покришка приводить в рух ролик динамо, що обертає електрогенератор.
Експлуатація динамо-машини для велосипеда
Ретельна установка динамо дуже важлива, при цьому треба врахувати кут, висоту і тиск. Для запуску велосипедна динамо-машина пляшкового типу переміщується і під'єднується, а динамо-втулка просто включається вручну або автоматично.
Динамо-зарядник
У польових умовах завжди знадобиться проста «крутилка», динамо-машина для зарядки телефону. Актуальними є зарядники з вбудованим акумулятором. Зустрічаються механічні зарядники, також не займають багато місця. Багато сучасні «крутилки» забезпечені ліхтариками. Дані пристрої цілком успішно заряджають мобільні телефони. Наприклад, при обертанні ручки 2-3 обороту в секунду можна отримати значення коефіцієнта від 065 до 2.5. Пару хвилин покрутив і можна говорити по телефону від 2 до 5 хвилин. Все залежить від моделі та умов прийому. Ручна динамо-машина не зможе постачати потужний смартфон з великим дисплеєм. Механічна зарядка забезпечить результат у зв'язці з простим телефоном разом з гарнітурою hands-free.
Потужний генератор своїми руками
Потужний генератор електроенергії можна зібрати, використовуючи старий велосипед без вісімок на задньому колесі. Підійде 28-дюймове колесо і передня зірочка на 52 зуба, але можливі і інші варіанти, наприклад, 26-дюймове і зірочка на 46 зубів. В першу чергу знімаємо непотрібні деталі: переднє колесо, покришки, перемикач передач, гальма. Встановлюємо велосипед на підставку. Генератор повинен бути автономним з двома великими клемами і однієї маленької. Дві великі клеми з'єднуємо разом, утворюючи плюс, а маленьку - з індикаторною лампочкою. Клему заземлення з'єднуємо з корпусом (мінус). Чистимо генератор, знімаємо з нього вентилятор охолодження. Закріплюємо генератор на кронштейні за сидінням, шпиндель повинен знаходитися зовні на 10-12 см від обода. Підбираємо ремінь, бажано зубчастий, окружністю приблизно 82 дюйма. Для коліс 26 дюймів підійдуть ремені A78 а для 27-дюймових коліс - A80.