Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

amerykanka do roweru treningowego

margas4542 11 Feb 2016 13:17 7296 29
  • #1
    margas4542
    Level 16  
    Witam. Poszperałem na elektrodzie przeczytałem artykuły i zrobił się groch z kapustą.
    Chce zbudować małą prądnice amerykankę ale mam sprzeczne informacje co do sposobu jej wykonania.
    Założenia są takie:
    - tarcze stalowe 200mm grubość 3mm
    - magnesy neodymowe walcowe 20mm na 10mm 12 szt.
    - cewki okrągłe max 40mm na 20mm drut 1mm2 9szt.
    - prędkość +/- 150obr
    Pytania:
    - czy grubość tarczy jest odpowiednia
    - czy magnesy wytworzą dostatecznie silne pole by otrzymać w "X" cewce 6V lub 18V
    - jaką ilość zwojów nawinąć dla 6V lub 18V bo otrzymuje różne wyliczenia
    - jaką wartość prądu da się uzyskać
    - jak ma być poprawna odległość magnesu od cewki
    Będę wdzięczny za proste wręcz łopatologiczne wyjaśnienia lub sugestie konstrukcyjne.
  • Helpful post
    #2
    Zdzisław7
    Level 21  
    Robiłem podobne prądnice.
    Tarcza o średnicy 250mm, grubości 8mm.
    12 magnesów 25mm/10mm N38 / na 9 cewek, 75 zwoi, fi drutu 1,5mm, połączone w gwiazdę.
    Z doświadczenia. Dobrze zabezpieczyć tarcze przed rdzą. Wchodzi pod magnesy / warunki na
    zewnątrz/. Z tkaniny rowingowej wyciągałem mocny sznurek którym owijałem magnesy.
    Zabezpiecza to przed wypadaniem magnesów do ponad 1000 obrotów. Do żywicy dodawałem
    30% proszku aluminiowego co poprawiało odprowadzenia ciepła z cewek. 12V przy 120 obr.
    Praca w EW 15A - 25A / 14V. Dalej składany ogon. Nigdy nie spaliłem cewki więc nie wiem przy
    jakich prądach by to nastąpiło.Szczelina magnesy - cewka jak najmniejsza - grubość kartki.
    Grubość cewek 12 mm. EW z amerykankami pracują kilka lat bezobsługowo. Pierwsze
    rozpadały mi się na skutek bicia wzdłuż osi prądnicy. Pomiar na końcach śmigieł / fi 2.7m/ nie powinien być większy niż 3mm, a na tarczy 0.005mm. Osiągnołem to stosując wytoczone
    tuleje dystansowe miedzy tarczami i odpowiedni montaż. Źle wykonaną prądnicę poznać po
    drganiu ogona co prędzej czy później prowadzi do uszkodzenia konstrukcji.
  • #3
    mariann
    Level 36  
    Witam
    margas4542 wrote:
    Będę wdzięczny za proste wręcz łopatologiczne wyjaśnienia lub sugestie konstrukcyjne.

    Ale tematów na ten temat jest "masa". Np.
    http://www.mala-elektrownia.ovh.org/pradnica.php
    http://spiritusmovens.blogspot.com/2009/02/amerykanka-rowerowa.html
    http://maciejrz.republika.pl/amerykank.html
    https://www.youtube.com/watch?v=CekQ0oiLCXw
    https://www.youtube.com/watch?v=fdt4eakP3Xo
    Pozdrawiam
  • #4
    margas4542
    Level 16  
    Linki z opisami budowy i obliczeń czytałem i nie tylko te - stąd zamieszanie bo opisy są nie do końca jasne.
    Mam neodymy walcowe 20x10 N42
    Nie wiem ile nawinąć drutu na przykładowym karkasie 40x20 , chyba tylko eksperymentując dowiem się bo nikt mi tego nie policzy.
    Magnesy na tarczach obok siebie mają być naprzemiennie a naprzeciw siebie ?
    N/S cewka S/N
    S/N cewka N/S
    czy
    N/S cewka N/S
    S/N cewka S/N
  • Helpful post
    #5
    mariann
    Level 36  
    Witam
    margas4542 wrote:
    stąd zamieszanie bo opisy są nie do końca jasne.

    Tu się z Tobą nie zgodzę. Szukałem, czytałem i te informacje da się znaleźć w internecie.
    margas4542 wrote:
    Linki z opisami budowy i obliczeń czytałem i nie tylko te

    margas4542 wrote:
    Magnesy na tarczach obok siebie mają być naprzemiennie a naprzeciw siebie ?

    No właśnie. Ten temat też jest poruszany. Nawet w linku, który Ci podałem, jest opisane jak to ma być. Wystarczy poczytać.
    amerykanka do roweru treningowego
    Pozdrawiam
  • #6
    margas4542
    Level 16  
    Zagłębiając się w temat zdarza się coś przeoczyć zwłaszcza gdy opisy są nieco chaotyczne. Ciekawi mnie połączenie cewek. Czy można połączyć indywidualnie każda cewka przez graetza czy układ trójfazowy jest bardziej sprawny.
  • #7
    Zdzisław7
    Level 21  
    Za chwilę zapytasz się czy lepiej malować prądnicę na biało czy czarno. Nic lepiej nie dostarczy
    Ci podstawowej wiedzy jak wykonanie jednej prądnicy, a i pytania staną się bardziej konkretne.
  • #8
    margas4542
    Level 16  
    Zgadzam się że zbudowanie prądnicy dostarczy najwięcej informacji ale na kilka "eksperymentów" mnie nie stać dlatego pytam czy dane założenia mają rację bytu bo włożyć w to ileś zasobów i Energi a potem z powodu błędów konstrukcyjnych lub błędnych założeń co do cewek całość wrzucić do kosza raczej nie podbudowuje.
    Dziękuje za posty i mam nadzieję że nikogo nazbyt nie zdenerwowałem.
  • #9
    luke666
    Level 33  
    Przerabiałem amerykankę w rowerze treningowym, projekt na studiach:

    amerykanka do roweru treningowego

    amerykanka do roweru treningowego

    amerykanka do roweru treningowego

    amerykanka do roweru treningowego

    amerykanka do roweru treningowego

    Problem z generatorem tarczowym tej średnicy (190mm) polega na małym momencie oporowym. Rowerkiem ładowaliśmy akumulator 12V, jednak obroty musiały być dość wysokie, ponad ok. 120obr/min. Problemem mogło być dopasowanie generatora do odbiornika. Projekt powstał jakieś 6 lat temu i niestety nie pamiętam dokładnych parametrów rowerka. Na pracę dyplomową magisterską robiłem mniejszy generator tarczowy wraz z obliczeniami, projektem obwodu magnetycznego i późniejszymi pomiarami, które zgadzały się z obliczeniami.
    Generalnie wszystkie potrzebne do zaprojektowania informacje są zawarte na http://maciejrz.republika.pl/amerykank.html

    Jeśli chcesz zrobić amerykankę - możesz liczyć na pomoc. Warto się jednak zastanowić nad alternatorem - większe obciążenie na wstępie (przekładnia) i możliwość regulacji napięcia, no i właściwie gotowe rozwiązanie.
  • #10
    Zdzisław7
    Level 21  
    Jeszcze jedno rozwiązanie. Przy dużych średnicach drutu np 2,2mm, aby nie zwiększać grubości statora przewód ze środka cewki na zewnątrz wyprowadzałem przez folię miedzianą 20mm x 0,4mm.
  • #11
    luke666
    Level 33  
    Zdzisław7 wrote:
    Jeszcze jedno rozwiązanie. Przy dużych średnicach drutu np 2,2mm, aby nie zwiększać grubości statora przewód ze środka cewki na zewnątrz wyprowadzałem przez folię miedzianą 20mm x 0,4mm.

    Czyli coś takiego:

    amerykanka do roweru treningowego
  • #12
    margas4542
    Level 16  
    luke666 wrote:

    Jeśli chcesz zrobić amerykankę - możesz liczyć na pomoc. Warto się jednak zastanowić nad alternatorem - większe obciążenie na wstępie (przekładnia) i możliwość regulacji napięcia, no i właściwie gotowe rozwiązanie.


    Z alternatorem miałem "przyjemność" zamiast cewki wzbudzenia dałem trzy słupki po trzy neodymy 20x10 N42 [30mm] ale pewien palant przy składaniu polówek wirnika strasznie zmasakrował wałek w miejscu łożyska i uszkodził gwint więc koła pasowego nie da się zamontować.
  • #13
    margas4542
    Level 16  
    Większość robi amerykanki na tarczach 350 mm , rowerowa ma 115mm ja mam tarcze 200mm i za chiny nie wiem jakie magnesy użyć żeby pole było odpowiednie nie wspominając o wyliczeniu cewek. Zrobiłem test z magnesami cylindrycznymi 15x5 [12 szt. na tarczy stalowej 4mm] i cewką okrągłą [9 szt.] średnica wewnętrzna 15mm zewnętrzna 40mm. Obroty około 300 i efekt MASAKRA 0.05V na 14 zwojów. Co jest źle nie wiem.
  • #14
    luke666
    Level 33  
    Okrągłe cewki nie są optymalne dla amerykanki - tracisz na długości przewodnika, na którego wektory indukcji i ruchu są do siebie prostopadłe - najlepszy pod kątem indukowanej SEM jest kształt taki jak pokazałem wyżej. Ze względu na większą ilość miedzi, cewka taka będzie się charakteryzować trochę większą rezystancją.
    margas4542 wrote:
    za chiny nie wiem jakie magnesy użyć żeby pole było odpowiednie nie wspominając o wyliczeniu cewek.

    To nie jest takie skomplikowane do policzenia i zamodelowania.
    Naszkicuj jaki model wykonałeś, bo najpierw piszesz o śr. 200mm, później o wew. 15mm i zew. 40mm.
    margas4542 wrote:
    Obroty około 300 i efekt MASAKRA 0.05V na 14 zwojów

    Problem może być w metodzie pomiaru - jeśli to tani miernik (bez True RMS), to częstotliwość pomiaru była znacznie <50Hz, a więc miernik może pokazywać głupoty (co wynika z częśtotliwości próbkowania i algorytmu obliczeń), ale przy takiej średnicy i obrotach taki wynik może być niestety normalny - prędkość liniowa to raptem ~86cm/s.

    Zbudowałem kiedyś mniejszy generator do małej turbiny wiatrowej:
    amerykanka do roweru treningowego amerykanka do roweru treningowego

    Średnica zewnętrzna 120mm (obliczeniowa 88,6mm), co przy 250obr/min daje prędkość liniową pola magnetycznego względem cewki 1,16m/s. Przy boku cewki przyjętym jako 21,5mm, magnesie N38 25x10x5mm (dł/szer/gr), oraz szczelinie powietrznej 6mm uzyskuję indukcję maksymalną w szczelinie ok. 0,6T co daje 0,03V na jeden zwój. W cewce jest 100 zwojów, cewki są 3.
    Przy 250obr/min po wyprostowaniu daje to prawie 14 VDC.

    Największy problem amerykanki to bardzo duży opór magnetyczny spowodowany dużą szczeliną powietrzną - wiele osób stosuje magnesy gr. 10mm i więcej, a i tak ciężko wyjść z indukcją w szczelinie powyżej 0,8T.
  • #15
    Zygaqra
    Level 34  
    Kiedy czytam o prądnicy wyżej opisywanej, zastanawiam się, czy wstawienie krążków stalowych lub ferrytowych do otworu w cewkach, nie poprawiłoby parametrów prądnicy. Może ktoś z doświadczeniem w tym temacie może to skomentować?
  • #16
    Rzuuf
    Level 43  
    Zygaqra wrote:
    ... wstawienie krążków stalowych lub ferrytowych do otworu w cewkach, nie poprawiłoby parametrów prądnicy ...
    Strumień magnetyczny jest odwrotnie proporcjonalny do oporności magnetycznej na jego drodze.
    Nawet kiepski rdzeń wewnątrz cewki ma oporność magnetyczną (odwrotność przenikalności) tysiące razy mniejszą, niż powietrze, ale całkowicie wyeliminować szczeliny powietrznej się nie da, bo wirnik musi mieć luz, aby sie obracał.
    Również na magnetowód w "prawdziwych" prądnicach i silnikach używa się materiałów o dobrych własnościach magnetycznych (wysoka indukcja nasycenia), a nie przypadkowej stali z tarcz hamulcowych. "Amerykanki" to klasyczny przykład marnotrawstwa pracy i materiału: kilogram konstrukcji daje kilka a nawet kilkanaście razy mniejszą moc, niż kilogram "pralkowca".
  • #17
    margas4542
    Level 16  
    Luke66 - to tarcze i cewki. amerykanka do roweru treningowego amerykanka do roweru treningowego
  • #18
    luke666
    Level 33  
    Rzuuf wrote:
    a nie przypadkowej stali z tarcz hamulcowych

    Akurat w tym miejscu materiał magnetyczny nie jest taki krytyczny.

    Rzuuf wrote:
    "Amerykanki" to klasyczny przykład marnotrawstwa pracy i materiału: kilogram konstrukcji daje kilka a nawet kilkanaście razy mniejszą moc, niż kilogram "pralkowca".

    Tutaj niestety masz sporo racji, aczkolwiek dużo osób robi amerykanki ze względu na prostotę budowy.

    margas4542, kiedy naniesiesz jeden rysunek na drugi widać, że proporcje cewek i magnesów nie są optymalne - magnes nie obejmuje całego boku cewki, która zresztą ma trochę za małą średnice, zresztą sam kształt cewki i magnesu do optymalnych nie należy. Zastanów się na jakiej (efektywnej) części zwoju cewki generuje się napięcie? Jak dla mnie to będzie gdzieś 0,2-0,25, mało.
    Jaka Szczelina powietrzna?
  • #19
    Rzuuf
    Level 43  
    luke666 wrote:
    ... materiał magnetyczny nie jest taki krytyczny ...
    Jeśli pod magnesem neodymowym jest materiał o niskiej indukcji nasycenia, to nie jest w stanie wykorzystać siły neodymu, bo wcześniej się nasyci.

    Łańcuch sztukowany sznurkiem ma wytrzymałość sznurka...
  • #20
    margas4542
    Level 16  
    Czyli średnica wewnętrzna cewki w tym przypadku musiała by być [średnica magnesu plus np; 5mm po obwodzie] ale wtedy na karkasie zostanie za mało miejsca na cewkę [drut 1mm wyjdzie jakiejś 90 zwojów] co zapewne nie da 15V. Jak to zrobić żeby było dobrze?. Potrafi to ktoś policzyć bo nawinę i znowu będzie klops i drut na straty.
  • #21
    Rzuuf
    Level 43  
    margas4542 wrote:
    Potrafi to ktoś policzyć ...
    Policz sam! Tu jest przykład.
    Najpierw ustal, jaka ma być moc tej "amerykanki"?
    Jeżeli zakładasz np. 300W - 3 fazy po 100W - napięcie 1 fazy np. 40V, to prąd w uzwojeniu = 2,5A, zatem przy gęstości 5A/mm2 (dopuszczalne dla pracy dorywczej) potrzebujesz drutu 0,5mm2 , czyli o średnicy 0,8mm.

    Tu przykład innych obliczeń: http://maciejrz.republika.pl/amerykank.html .
  • #22
    margas4542
    Level 16  
    Panowie z całym szacunkiem te wszystkie przykłady odnoszą się do magnesów prostokątnych i cewek V a ja wyraźnie piszę że mam neodymy walcowe 15 średnicy i 5 wysokości z tym co napisano w jednym z artykułów nie ma wielkiej różnicy pomiędzy duetem okrągłych magnesów i cewek a duetem prostokątnych magnesów i cewek V. Nie mam warsztatu żeby frezować i toczyć elementy dlatego wybrałem wariant "okrągły" bo taki jestem w stanie wykonać. Pytanie jaka ma być wielkość cewki pod te magnesy [15x5] i ile nawinąć zwojów aby otrzymać 15V po mostku prostowniczym. Moc będzie limitowało uzwojenie bo nie wiadomo jakim drutem będzie nawinięte aby się zmieściło.
  • #23
    luke666
    Level 33  
    margas4542 wrote:
    z tym co napisano w jednym z artykułów nie ma wielkiej różnicy pomiędzy duetem okrągłych magnesów i cewek a duetem prostokątnych magnesów i cewek V

    Z tym się nie zgodzę. Działać będzie, ale wydajność będzie zauważalnie niższa.
    Jaka jest szerokość szczeliny powietrznej pomiędzy magnesami (tam gdzie wstawiasz cewki)? Ta wartość pozwoli oszacować indukcję w szczelinie.
  • #24
    Rzuuf
    Level 43  
    margas4542 wrote:
    ... przykłady odnoszą się do magnesów prostokątnych i cewek V ...
    Twoje "wyniki" będą o tyle gorsze, o ile mniejsza będzie powierzchnia wewnątrz cewek (mniejszy strumień -> niższe napięcie).
    margas4542 wrote:
    Moc będzie limitowało uzwojenie
    Nieprawdza! Moc jest limitowana przez obroty i wielkość prądnicy, i moc nie zależy od samej tylko średnicy drutu lub samej tylko ilości zwojów. Moc to napięcie (ilość zwojów) razy prąd (przekrój) jest "zadana" przez konstrukcję. Chcesz dać grubszy (lub cieńszy) drut? To wejdzie mniej (lub wiecej) zwojów. Iloczyn (moc) się nie zmieni ...
    margas4542 wrote:
    ... 15V po mostku prostowniczym ...
    Po co prostownik? Jeśli to ma być obciążenie dla roweru, to uzwojenia możesz obciążyć opornikami (lub żarówkami) Grzejnik nie odróżnia, czy grzany jest przez DC, czy AC.
  • #25
    margas4542
    Level 16  
    Obciążenie dla rowerka to raz ale jak już pedałować to można podładować aku które mam w instalacji fotowoltaicznej dlatego skoro układ na neodymach okrągłych jest "nie zalecany" to skłaniam się ku rozwiązaniu luke66 bo tarcza jest tylko ciutkę mniejsza. Magnesy to chyba 50x10x5. Spróbuje to policzyć ale będzie cud jak coś z tego wyjdzie.
  • #26
    kotuniunia
    Level 29  
    Zygaqra wrote:
    Kiedy czytam o prądnicy wyżej opisywanej, zastanawiam się, czy wstawienie krążków stalowych lub ferrytowych do otworu w cewkach, nie poprawiłoby parametrów prądnicy. Może ktoś z doświadczeniem w tym temacie może to skomentować?

    Robiłem to , powstają momenty zaczepowe i cala istota amerykanki w łeb bierze. Lepiej wówczas robić pralkowca.
  • #27
    margas4542
    Level 16  
    Zrezygnowałem z okrągłych cewek i cylindrycznych magnesów kupiłem neodymy 35x10x5 "posadzone na tarczy fi 200mm ale mam kłopot z nawinięciem cewek V bo uzwojenia nie układają się dobrze a po zdjęciu z karkasu cewka "puchnie". Ma ktoś jakiś mądry patent że by je nawinąć raz i dobrze bo zaczynam się skłaniać do zlecenia komuś by mi je nawinął z powierzonego materiału.
  • #28
    JESIOTR1
    Level 33  
    Do roweru treningowego najlepiej pasuje prądnica z pakietem blach jako rdzeń magnetowód.(pralkowiec).
    Amerykanka to tylko do mieszania powietrza , a opór (akcja = reakcja) dla trenującego nawet dziecka będzie niezauważalna.Mały margines regulacji obciążenia - będą potrzebne Samolotowe obroty przez cały czas.
    Przy Średnim Zawodniku 200 W i 12 V potrzeba prawie 10 A - bez przekładni na obrotach ok 100- 150 (finisz) musisz nawinąć kilometry grubego drutu Φ 1 mm - powiększysz szczeliny powietrzne i stracisz nawet te 12 V.
    Lawinowo rosną gabaryty i koszty - efekty 10 x gorsze od proponowanego przez Kol Rzuuf Pralkowca.
  • #29
    Zygaqra
    Level 34  
    margas4542 wrote:
    uzwojenia nie układają się dobrze a po zdjęciu z karkasu cewka "puchnie"
    spróbuj karkas osłonić teflonem, a układane zwoje na bieżąco każdą warstwę smarować lakierem, który później przy zdejmowaniu z karkasu będzie trzymał całość w ,,ryzach".
  • #30
    margas4542
    Level 16  
    Znalazłem trochę inne konstrukcyjne rozwiązanie które bardzo mnie zaciekawiło ze względu na łatwiejsze wykonanie w warunkach domowych zwłaszcza cewek. Dziękuje wszystkim za opinie i porady z których na pewno skorzystam.