4.x.x.x Шаговый двигатель (от дисковода 5,25) в качестве источника электричества.
Существует мнение, что шаговый двигатель это универсальный генератор. Его, частенько, предлагают применять в ветряках в качестве электрогенератора. Неплохо было бы это проверить, подумал я.
Для экспериментов был выбран шаговый двигатель на 12V, который обычно применялся в дисководах 5,25. Его Вы можете видеть на фотографии.
Двигатель содержит четыре обмотки включенные «звездой». Сопротивление каждой обмотки – 75 Ом. Или 150 Ом в парах.
Рядом, с шаговым двигателем - "экспресс" выпрямитель, описание которого смотрим здесь. Фактически это два диодных моста и два конденсатора. Можно использовать как простой выпрямитель или как выпрямитель с удвоением напряжения. Максимальное напряжение 100V (ограничено электролитическими конденсаторами, два последовательно, 1000мкФ,50V).
На скорости вращения ветроколеса (5-10 об./сек) о производительности, как генератора, говорить не серьезно. Он может зажигать светодиод, что хорошо показано на многих видео, но не больше.
Для получения стабильного результата пришлось разогнать его до 100 об./сек. Результаты на графике.
Результат измерений.
Ведет себя, как генератор с большим внутренним сопротивлением. Не смотря на то, что пары обмоток имеют сопротивление 150 Ом, на выходе выпрямителя получается внутреннее сопротивление около 500 Ом.
На 100 об./сек, напряжение без нагрузки поднимается до 70 Вольт. При этом ведет себя как генератор тока 0,08А, не зависимо от сопротивления нагрузки (проверено в диапазоне 15 – 456 Ом).
Оптимальное сопротивление нагрузки, при котором выходная мощность максимальна – 465 Ом. При этом можно рассчитывать на 2,2W, при напряжении 34V(0.08A).
Теперь, для полноты картины, посмотрим как изменяется выходное напряжение "генератора" в зависимости от оборотов. Для этого, нагрузим генератор на резистор 540 Ом.
Результат для четырех скоростей вращения входного вала - на графике, справа.
Всего четыре измерения, но это не важно. Главное, что напряжение линейно зависит от скорости вращения входного вала генератора (в данном случае, шагового двигателя).
Действительно, а как же иначе? Напряжение зависит от скорости изменения магнитного потока, которая пропорциональна скорости вращения ротора. Просто хотелось в этом убедиться.
Из необычного, только поведение вала шагового двигателя на малых оборотах (до 25 об./сек). Ротор двигается рывками, что хорошо заметно по поведению приводного ремня. На более высоких оборотах – равномерное вращение.
Результат, который удалось получить от данного шагового двигателя на фото, справа.
34V, 0,08A дают около 2.2W (при 100 об./сек).
Применить такой генератор, конечно можно. Но необходимо
дополнительно позаботиться о повышающем редукторе, с передаточным отношением 1:10
до 1:20.
Для заряда аккумулятора на 12V, обычно необходимо 16 Вольт. Такое напряжение можно получить при скорости вращения ротора около 30 об./сек.
Из положительных моментов только то, что данные двигатели очень хорошо изготовлены. Шариковые подшипники, большой диаметр входного вала, отличная механическая прочность. Не смотря на то, что двигатель маркирован как 12 Вольт, изоляция обмоток отлично справляется с напряжением до 100 Вольт (по б"ольшему превышению напряжения – нет данных).
В современных компьютерах уже нет дисковода на 5,25, поэтому найти подобный шаговый двигатель – весьма проблематично. За то, перестали применяться дисководы на 3,5 дюйма. А там, конечно, то же есть шаговый двигатель. Только маленький. Испытаниям последнего посвящена следующая страница.
_