Самодельный электровел

[Бывалый]

Тема посвящена созданию крысоэлектровела. Идея - получить предельно дешёвый в эксплуатации, простой и неприхотливый электровел для поездок на дачу, в лес, по бездорожью, на общее расстояние до сорока километров.

Основа для электровела - велосипед Аист либо В-902. Что покажет лучшую выносливость.
Мотор для привода вела - от старого пылесоса Буран-5М. Пылесос разбит вдребадан, и был мной разобран. Движок, на удивление хорошо сохранился. Мощность - 680 ватт, обороты - до 18.000. Моторчик показал невероятную живучесть - проработал свыше тридцати лет! Заменил у него щётки, подшипники, и получил фактически новый!
Несложная доработка движка позволила превратить его из 220 вольтового в 50 вольтовый. Плюс этого мотора в том, что ему пофиг, какой ток его питает - постоянный или переменный! Также можно реализовать резонансное питание мотора, что позволяет получить от него номинальную мощность хоть от обычной двенадцативольтовой АКБ.
Батарея. Здесь засада. Батареи ЛИФО всем хороши, но дороги. До проверки концепции движителя электровела приобретать их авантюра. Поэтому, подумав, я остановился на варианте самодельной свинцовой АКБ, на сорок два вольта, собранной из старых АКБ. Корпус самоделки - из плексигласа, каждая банка отдельная, и может быть снята. Всего банок двадцать штук. Конструкция банок максимально дружественна к пользователю, и позволяет без труда извлекать пластины. Также прозрачный корпус позволяет легко контролировать состояние банок.
Характеристики батареи:
Напряжение полностью заряженной - 42 вольта.
Ёмкость - 12 амперчасов. Ток разряда номинальный - 15 ампер.
Вес батареи с электролитом - 25 килограмм.
Имеет ручку для переноски, блок аккум + двигатель находится на месте багажника. Для его установки сварил специальную упрочнённую раму.

Сборку электровела начал с доводки мотора.

[Артемка-Jam]

Очень интересно!
А фотографии будут?

[wagner]

Несложная доработка движка позволила превратить его из 220 вольтового в 50 вольтовый.

Мне видится перемотка обмоток толстым проводом. Я бы не сказал что это несложно. Или есть способ который мне неведом?

У меня был электровелосипед 36В 12 А/ч И мотор-колесо 250 Вт. Полного заряда хватало ровно на 10 км. Максималка 27 км в час. Исследовал на предмет потребления тока, на старте 15А, при прямолинейном движение по ровной поверхности около 5 А.
Даже помогая педалями на старте, растояние пробега на электротяге не увеличил.
Установил стартовый аккумулятор 12В 18А/ч Сначала электровел стартовал на штатных батареях, потом подключалась дополнительная. Таким образом исключил большой ток на старте. Пробег составил 30 км, максималка 33 км в час.

Посмотрим что у вас получится.

[Бывалый]

wagner, спасибо за данные! Конечно есть способ, как с минимальным количеством деталей и без трансформаторов подключить на полную мощность рассчитанный на 220 вольт мотор.
Прежде всего, это переключение обмоток. У коллекторного электромотора пылесоса Буран обмотки - на роторе и статоре. Роторные обмотки можно перемотать только теоретически, ибо это довольно сложно и не мой путь.
Все обмотки - и роторные и статорные соединены последовательно. Вот и возможность в два раза понизить требуемое напряжение - подключить ротор и статор впараллель! Напряжение, необходимое для вращения мотора на номинальных оборотах - уже в два раза меньше.
Но у нас батарея с напряжением около 50 вольт. Поэтому нужно использовать явление... резонанса. Позволяющее накачать мотор энергией в принципе, до любой величины. Кстати, этот режим работы позволяет вообще обойтись без переделки обмоток мотора, раскачивая напряжение при помощи обычного аккумулятора до номинальных 220 вольт.

[linil]

Я весь внимание.

[Бывалый]

Блин, подвела меня сегодня... жаба. Сижу в гараже, моторчик исследую, настраиваю. Подходит мужик, смотрит, спрашивает, зачем я с мотором вожусь. Я рассказал, что хочу собрать электровел. Послушал меня мужик, посмотрел как мой мотор крутит нагрузку - электрогенератор, и загорелся сам собрать электровел. И предложил мне за мой мотор из старого пылесоса, уже адаптированный для электровела... полторы штуки рублей. Я и согласился, тем более что мужик вместе с деньгами отдал мне свой пылесос из гаража - копия моего! Я думал, там движок аналогичный моему.
Довольный как слон, заработал уже на своей разработке электровела, я пошёл к себе, разобрал пылесос - по корпусу - копия моего, и что обраружил?
Мотор другой! КУВ-071В. Всего 370 ватт, 15000 об/мин. И корпус у моторчика немного другой, не такой удобный для крепления. Правда, есть и плюсы - моторчик древний как и мой, значит, обмотки поверены временем, щётки меняли и они практически не выработаны, подшипники в идеальном состоянии, хотя и требуют смазки.
Был - АП-600.

Ладно, раз Григорий ездил на 250 ваттном, то 370 ваттный сойдёт. Я за рекордами скорости не гонюсь.
Сейчас почистил моторчик, и думаю, как его закрепить или изготовить новый держатель.

[linil]

Так просто? Обязательно попробую. А где резонанс?

[Бывалый]

Обнаружил крайне любопытную особенность щёточного мотора.
Чтобы, как я упоминал выше, проверить распределение напряжений между обмотками статора и ротора, нужно зафиксировать ротор так, чтобы он не вращался, и подать маленькое постоянное(!) напряжение, где-то вольт 12-20 на вилку. Мотор не переделанный! Тогда замеряемое напряжение на обмотках статора будет примерно равно, а на щётках - удвоенное от замерянного на обмотке статора. Иначе, как я обнаружил сегодя, на обмотках статора, при вращающемся роторе и напряжении питания 17 вольт, на них всего 1,2(!), а на щётках - остальное! Я немного прифигел, когда это обнаружил, а затем понял - ротор действует на статор своим магнитным полем, создавая ЭДС противоиндукции и постоянно переключает свои обмотки, а на статоре напряжение определяется активным сопротивлением его обмоток минус наведённая ротором ЭДС противоиндукции. Ток при раскрутке ротора стремиться к некой минимальной величине, определяемой трением в подшипниках и коллекторе. Поскольку обмотки ротора непрерывно переключаются, то практически получается, что напряжение приложено в основном к нему. А вот если затормозить ротор рукой, то напряжения на статорных и роторных обмотках выравниваются.

Любопытно, движок питаемый постоянным током уверенно крутит от аккумулятора. Если щётки и коллектор притёрты друг к другу и трение в этом узле мало, то моторчик, напомню, рассчитанный на 220 вольт сети(!) начинает крутить ротор от 5 вольт! То есть, практически от плоской батарейки! Потребляемый ток при этом - миллиампер двести.
А вот от переменного тока такого же напряжения, он не крутит! Вообще!
Мысля - для оценки работы моторчика на переменном токе важно индуктивное сопротивление! Что позволяет надеятся, что достаточно будет подключить обмотки ротора и статора впараллель, и этого будет достаточно, чтобы прежняя мощща развивалась от 50 вольт. Отдельно каждую обмотку статора подключать к вилке не нужно. И поворачивать щётки тоже!

Почистил моторчик, промыл бензином подшипники от задубевшей и высохшей смазки, для этого пришлось вытащить крышку у дальнего считая от щёток подшипника, расположенный рядом с коллектором был закрыт с одной стороны, забил литолом. Подшипники крепкие, не люфтят. Но вот посадочное гнездо коллекторного подшипника прослаблено, он в нём свободно прокручивается, хотя и не болтается радиально.

Нужно будет притереть коллектор - он имеет выработку и щётки создают на коллекторе ощутимое трение. При работе от постоянных 17 вольт коллектор заметно нагрелся.

Рекомендация - если будете повторять мою самоделку, то извлекайте мотор из пылесоса на улице, и тщательно его обдуйте воздухом, стряхните пыль! Затем разберите моторчик и протрите тряпкой, смоченной в бензине. Желательно завязать на рот и нос платок, для защиты от пыли. Дело в том, что в этой пыли за годы эксплуатации пылесоса каких только миазмов нет! Для здоровья полезно, чтобы не подхватить насморк как минимум.

Продолжение следует...

[Бывалый]

М-да. Поторопился я с выводом, что переключив обмотки статора в параллель с ротором, удасться получить прежнюю мощу на 50 вольтах.
Что-то чудесит мотор. Если статор вообще не подключать(!) то крутит быстрее, чем с подключённым, хотя снижается тяга.
Немного увеличить момент получилось, соединив статорные обмотки впараллель, и подключив их к щёткам ротора последовательно.
При параллельном включении статора и ротора - падение оборотов и большой ток, при умеренной тяге.

Буду думать, как его подключить. Остётся ещё резонансное питание при стандартном включении обмоток, что было у меня на проданном движке. Но оно довольно сложное. Хотелось реализовать наипростейшую схему, но увы.


Ура! Разобрался наконец, в чём дело!
Смешно, но коллекторник может работать БЕЗ обмоток статора! Дело в том, что магнитное поле, ротора, стремиться втянуться в магнитопровод статора, и поэтому возникает вращающая его сила.
Если же через обмотки статора течёт постоянный ток, что имеет место при их параллельном со щётками подключении к вилке, то у нас увеличивается тяга, при малых оборотах ротора, и снижается максимальная скорость его вращения, ибо нейтрализующая ток через ротор ЭДС противоиндукции достигается при меньшей скорости вращения ротора.
Итак, выигрываем в тяге - проигрываем в оборотах. Плюс потери на нагрев обмоток статора.
НО! Нам же не обороты нужны, а именно тяга! Посмотрим, что можно получить.
Активное сопротивление обмоток статора данного мотора - 4 ома каждая. Ротор на щётках даёт 8 ом.
Тяга - пропорциональна величине магнитного поля, которая в свою очередь, пропорциональна текущему через обмотки току.
При пятидесяти вольтах максимальный ток через статор может быть примерно 12,5 ампера если обмотки статора включить впараллель, и 6,25 ампера - при последовательном включении. На роторе можно получить максимум 6,25 ампер. Активная мощность, при неподвижном роторе, составит ватт 312,5 на роторе, столько же на статоре - шестьсот двадцать пять ватт примерно. Более чем в два раза выше номинальной мощности мотора.

Мощность двигателя растёт по квадратичной зависимости, от величины приложенного напряжения и стандартном включении обмоток.
То есть, при пяти вольтах генерируемая механическая мощность - один ватт. При десяти - уже четыре ватта. При пятидесяти - сто! То есть ездить можно и на стандартном включении двигателя.
НО! Маловато будет.
При ста вольтах напряжения постоянного тока мощность двигателя станет равной номинальной, при стандартном включении обмоток. Однако стовольтовая батарея содержит много банок. Даже ЛИФО потребуется тридцать штук. Правда их можно подключить все последовательно, ибо потребляемый ток не превысит десяти ампер.
Статорные обмотки нужны для увеличения тяги мотора на низких оборотах. Чем они ближе к максимальным, тем влияние статорных обмоток слабее.
Мощность двигателя пропорциональна произведению тяги на обороты. Поэтому высокие обороты важны. Обороты - пропорциональны приложенному к ротору напряжению.

[Бывалый]

Определился с пятьюдесятивольтовым питанием.
Подключаем щётки ротора - непосредственно к вилке. Статор через регулятор тока - тоже к вилке. Регулятор должен менять ток через обмотки статора в зависимости от скорости вращения ротора. Можно для простоты ввести кнопку "Буст", кратковременно подключающую обмотки статора к батарее для уверенного старта с места. Если же стартуем с педалей, давая начальную закрутку двигателю, то обмотки статора можно вообще не подключать! И мощность будет более 300 ватт!

[linil]

Интересно.

[wagner]

А регулировка реостатом? Шим-контроллера не предусматривается? Или я что то не прочитал?
Схемку бы глянуть в окончательном варианте.

У меня как было, на старте шим-контроллер увеличивал частоту и соответственно напряжение и ток. Мотор начинал вращение.
Как только ток доходил до критического значения в 15 А срабатывал мощный контактный пускатель и в цепь подключалась дополнительная батарея.

По ощущениям получался более динамичный разгон, а как побочный эффект экономия электричества на старте. Пробег увеличился с 10 до 30 км.

А я вот схемки тут нашёл.









http://video.mail.ru/bk/wagner67/1/8.html

[Бывалый]

Скорее повторю резонансный питатель мотора. С ним КПД выше.

А регулировка реостатом? Шим-контроллера не предусматривается? Или я что то не прочитал?
Схемку бы глянуть в окончательном варианте.

Реостат резко снижает КПД. У нас аккумуляторы, так что каждый процент на счету!
Есть блоки питания от компа. Там и шим, и много чего полезного. Если его "вывернуть" наизнанку - сделать повышающий с 12 вольт до 100 постоянки, то получиться просто конфетка! Тем более, что КПД у БП очень даже неплох.
Резонансный питатель проще, но тоже требует контроллеров и батарею конденсаторов.

Итак, простейший резонатор, позволяющий раскачать ток с частотой сетевого электричества 50 Гц до сетевого напряжения на моторе.
Для реализации нужен конденсатор или их батарея ёмкостью примерно 68 микрофарад, подключённая последовательно с мотором, обмотки которого соединены стандартно, к источнику тока частотой 50 Гц. При установлении резонанса, напряжение источника тока будет раскачано от десятка вольт до сетевого, а мотор наберёт номинальные обороты.
Видеоотчёт об опыте скоро выложу.

[Бывалый]

Всех с Хэллоуином! Хе-хе.

                                   АККУМУЛЯТОР.

Важнейшая часть проекта. Без него смысла особого нет создавать силовую установку - нет питания - нет транспорта.
Первоначально планирую установить самодельную свинцово-кислотную АКБ, восстановленную из "руин" обычных автомобильных АКБ.
Вот её прародитель:

Донор свинцовых пластин.


Батарея старая и есть подозрения, что по крайней мере положительные пластины в ней полностью развалились. Но ничего - в этом случае буду делать элементы Планте, для которых нужны только листы свинца.

Мотор попробую делать всё же с чисто аккумуляторным питанием, так проще, сорок банок изготовить вообще-то не проблема.

Хотя пока не могу выбрать, что лучше - резонатор или большая батарея. Резонатор работает, сейчас подбираю его оптимальную схему.

[DeBugger]

А если использовать сочетание стандартного мотора (от пылесоса ) и ШИМ-преобразователя с 12 в. постоянного на 220 в. переменного (которые недорого продаются в автомагах) + обычный авто-аккумулятор на 12 вольт, может это окажется проще?