Dynamko 12V/20W
Pro miniaturní vodní či větrné elektrárničky pracující řádově s desítkami wattů je problém sehnat vhodné nízkootáčkové dynamko. Pominu-li všeobecně známý deskový alternátor TCD (použitý na větrné elektrárně pana Dvořáčka, zveřejněný v roce 1984 v časopise "Udělej-urob si sám" č.50/51) je možné získat vhodný nízkootáčkový stroj převinutím elektromotorku s permanentními magnety typu 443 132 102 043, ČSN304204 12V= 40W 4000ot./min.
...který se do nedávné doby používal na pohon ventilátoru topení v automobilech Škoda 1203 a Škoda 110 a pod. Jedná se o černý bakelitový spirální ventilátor o výkonu 40W. Obdobně řešený motorek s převodovkou je používán také na pohon stěračů těchto automobilů. Jiné podobné o výkonu 65W, avšak se silnějším hřídelem můžete získat z vozidel Škoda 105, 120, Favorit a Forman, kde zajišťovaly pohon vrtule chladiče. Součástka je to běžně dostupná na všech autovrakovištích. Podle toho, jaký získáte, je zapotřebí individuálně přizpůsobit i postup jeho přestavby.
Bez úprav pracuje motorek jako dynamko většinou už při 750 ot./min, kdy vyrábí proud o napětí 2,5V DC, to je však na běžné aplikace málo.
Po odstranění chronicky problémových kluzných ložisek, jejich nahrazením kuličkovými a po převinutí větším počtem závitů z něj lze získat dynamko, které je vhodné pro nabíjení běžného autoakumulátoru proudem přibližně 1,2 až 1,5 amp. (špičkově až 2 amp.) při napětí 12 až 14 voltů.
Dynamko je vhodné pro nabíjení akumulátoru (od 10 do 160 ampérhodin). Aby nepracovalo dynamko v motorickém provozu, zařaďte do přívodu diodu.
Použijte libovolnou usměrňovací od 3 do 10 ampérů. (např. BY550, 1N5408, KY193, KY708 aj.) Kdo má možnost použije úspornější Schottkyho diodu, z vysloužilého zdroje počítače nebo typ 1N5822. Pokud se vám po připojení k akumulátoru rozběhne dynamko jako elektromotor, pak máte přepólované přívody, vadnou či špatně orientovanou diodu. Pokud máte možnost, zařaďte za diodu ampérmetr do 2 amp., ať víte, jakým proudem právě nabíjíte a jak dlouho máte nabíjet.
Těsně před svorkou akumulátoru zařaďte pojistku 3,15 ampéru pro případ, že by se přívodní kabel poškodil. U větrné elektrárny raději 4 amp. Pokud je přívod delší než 5 či 10 metrů, použijte silný vodič (např. 2,5 mm2), snížíte tím ztráty. Spotřebiče, které můžete samozřejmě provozovat současně s nabíjením, připojte přímo na svorky akumulátoru a nezapoměňte i u nich použít správně dimenzovanou pojistku.
Dynamko může dodávat elektřinu bez akumulátoru, potřebné napětí je potřeba stabilizovat vhodným stabilizátorem (např. zcela běžným 78S12, 78S09, 78S06, 78S05 atd.).
Stabilizátor upevněte na kvalitní hliníkový chladič (plech tl. 2 mm rozměru asi 8 x 8 cm, POZOR! uvnitř pouzdra je ouško stabilizátoru propojeno s vývodem č.2, chadič bude mít potenciál mínuspólu) a umístěte jej co nejblíže ke spotřebiči. Při práci s ním se vyvarujte přepólování.
Pokud bude např. televizní přijímač nebo CB vysílačka rušena jiskřením uhlíků, přemostěte je odrušovacím kondenzátorem s kapacitou nejméně 100 nF přímo uvnitř dynama, případně přidejte ještě další kondenzátory před spotřebič. K omezení rušení je zapotřebí mít především v dobrém stavu uhlíky, které sedí řádně celou plochou, nastavený jejich správný přítlak, nezaolejovaný a přesně obrobený komutátor (nesmí házet a „odkopávat“ uhlíky).
Pracuje-li dynamko bez akumulátoru, budou při změně zatížení kolísat otáčky celého soustrojí. Na to jsou vodní motory citlivé (hlavně vrtulové turbíny) a může se stát, že při nižším odběru elektřiny paradoxně i několikanásobně stoupne spotřeba vody.
Systém můžete použít pouze v případě, když je hnací stroj s dynamkem výkonově srovnatelný (tzn. max. do 30 wattů točivých). Bude-li výrazně silnější, došlo by k poškození dynama i zátěže. Při stavbě vyzkoušejte, jaká Zenerova dioda bude nejvhodnější (měla by mít stabilizační napětí asi o 1V nižší než napětí, které od dynama požadujete - pro 12V= tedy typ např. 5NZ70, KZ260 11V, BZX85 11V). Výkonový transistor (např. KD601, KU611, BD649, BD683, BDX33C) musí být na žebrovaném chladiči, protože je značně zatížený. Chladič je pod napětím! Po sestavení prověřte funkci obvodu ve spolupráci s dynamem dobrým voltmetrem při různých provozních režimech, teprve potom připojte spotřebič. Při použití tohoto systému není potřeba použít žádný další stabilizátor, přebytečná energie se mění v tranzistoru na teplo.
Umělá zátěž použitá při nabíjení, zamezí nežádoucímu přebíjení akumulátoru v situacích, kdy pracuje elektrárnička bez obsluhy. Mezi akumulátorem a tímto nabíjecím zařízením musí být opět zařazena dioda bránící zpětnému vybití a pojistka, jako je to na prvním schématu, popřípadě i ampérmetr. (Zenerova dioda je v tomto případě zvolena tak, aby omezovala napětí na svorkách dynama na 14,3...14,8 voltu - při tom se počítá i s úbytkem na zpětné diodě, takže maximální napětí na plně nabitém akumulátoru je 13,8 voltu.)
Od rychloběžného motoru můžete dynamko pohánět přímo. V ostatních případech na úpravu otáček použijte řemenový převod. Pro takto malý výkon místo klínového řemene vyhoví obyčejný gumový kroužek používaný na těsnění odpadního novodurového potrubí. Lepší je však použít 20 mm široký plochý řemínek vystřižený z automobilové nebo cyklistické duše. Řemenička má mít průměr nejméně 50 mm. Použití ozubených kol je také možné. Ideální je, mají-li kola šikmé ozubení s jemným modulem. Hlučnost se výrazně sníží, je-li malé kolo ocelové či bronzové a druhé - větší z texgumoidu upevněné na ocelovém náboji.
Pokud máte nouzi o vodu, použijte dynamko výhradně k nabíjení a k jeho pohonu malou Bánkiho turbínku s regulační klapkou o výkonu nejméně 30 až 35 wattů. Případný nedostatek vody budete muset ve výpočtu nahradit získáním velkého spádu. (pro vaši orientaci - pro čistý spád 1 metr a průtok cca 5 ltr./sec. vyhoví turbínka o průměru 100 mm široká 70 mm a převod 1:2) Toto řešení má tu výhodu, že při každém průtoku budete schopni nastavit soustrojí tak, abyste vytěžili maximum. Při konstrukci takto malé turbínky je vhodné udělat větší průměr než šířku (bez ohledu na malý spád, jinak by byly mezilopatkové kanály úzké a ucpávaly by se). Stačí letmé uložení oběžného kola s jednostranným hřídelem, to umožní vertikální montáž, bez krytů. Tak podstatně snížíte váhu mobilního zařízení.
Můžete použít i korečkové vodní kolo s převodem ozubeným (nebo řetězovým) a následně řemenovým převodem.
Máte-li vody dostatek, použíjte neregulovanou čtyřlopatkovou kolenovou vrtulovou turbínku s pětilopatkovým axiálním rozváděčem (např. ve 100 mm novodurové trubce. Na provoz budete potřebovat spád asi 0,5 až 0,7 metru.) spojenou přímo s hřídelem dynamka. Takto řešené zařízení je vhodné pouze jako trvale zatížená nabíječka. Bez akumulátoru nebo umělé zátěže vybíhá odlehčená turbína do vysokých otáček a spotřeba vody stoupá. Její kluzné ložisko (nejlépe texgumoid nebo dubové dřevo) je pod vodou, životnost má při trvalém provozu maximálně 1 rok.
Pokud budete dynamko používat pro větrnou elektrárnu, přemostěte diodu tlačítkem. Můžete pak motoricky rozběhnout vrtuli a elektrárna se udrží v chodu i za slabšího větru. Naopak zkratovacím vypínačem zapojeným mezi uhlíky můžete elektrárnu "parkovat". (Vhodná dvoulistá vrtule má průměr 1,3 metru a ozubený převod je přibližně 1:3,5). Větrnou elektrárnou můžete pouze nabíjet akumulátor. Trvalou zátěží je zabráněno, aby odlehčená vrtule dosáhla nebezpečně vysokých otáček. Pracuje-li elektrárna bez dozoru musíte použít i mechanickou regulaci (např. Eclipse = vyosení vrtule a sklápění směrovky).
Pokud by někoho napadlo použít výše zmiňovaný motorek bez úprav (tak jak jej z auta vymontuje) pro trvalý pohon ventilátoru či čerpadla, musím ho předem upozornit na špatnou energetickou účinnost, která se projevuje velkou spotřebou i v nezatíženém stavu.