Frenare con un alternatore (in bici)

Ciao a tutti,
innanzitutto complimenti a tutti i frequentatori del forum per la vivacità e l'intelligenza degli argomenti trattati. Sarebbe molto bello se la stessa intelligenza la possedesse chi manovra i grandi finanziamenti e decide di investire (con i nostri soldi :-) su una cosa invece che sull'altra... ma questo è off-topic.

venendo alla mia modesta idea:

sono un ciclista incallito e vorrei applicare alla bicicletta lo stesso principio frenante (a recupero di energia) della toyota PRIUS e analoghe.
In poche parole un alternatore che viene entra in funzione durante la frenata, ricaricando alcune batteie che alimenteranno poi le varie utenze della bici.

Nulla di complesso concettualmente, ma su due punti non riesco a districarmi:
- quale alternatore sarebbe idoneo, per coppia resistente e peso contenuto?
- dove trovare il meccanismo di frizione?

Grazie dell'aiuto!

[eroyka]

Potrebbe bastare una semplice e moderna dinamo... come quelle di una volta ma un pò più efficienti e collegabile/scollegabile da una levetta sul manubrio.

Se non devi alimentarci uno stereo può bastarti... poi se la colleghi ad una batteria ricaricabile puoi utilizzare l'energia accumulata anche in fase di pedalata.
Roy

Edited by eroyka - 23/6/2005, 15:53

[gattmes]

...se invece ti serve piu potenza puoi ripiegare su un piccolo motore Hub (quello usato nelle bici a pedalata assistita) e sostituire quindi uno dei cerchi...come in una foto che trovi qua: http://www.forumcommunity.net/?t=1024037&st=30
Ciao

Splendido il motore elettrico integrato nel mozzo, si sono poi saputi i prezzi?
tuttavia c'è sempre il problema del disaccoppiamento per effettuare il quale serve una sorta di frizione...
Per poter ralllentare la bici la dinamo deve opporre una resistenza notevole, di conseguenza anche l'innesto deve essere graduale - altrimenti si rischia certamente di inchiodare la ruota. Questo dovrebbe proprio essere il compito della frizione...

[mariomaggi]

Caro lucamar,
bella notizia! Non serve alcuna frizione meccanica.
Il motore - quando viene usato come generatore e quindi come freno, puo' frenare con una coppia proporzionale alla corrente erogata. Quindi basta un regolatore di corrente esterno che imponga una corrente di uscita non superiore alla massima intensita' di frenata desiderata.

Ciao
Mario

[gattmes]

Qua un link con informazioni e prezzi....
qua un secondo
qua un terzo
qua un quarto...

Edited by gattmes - 28/6/2005, 11:31

Grazie dei link gattmes, tuttavia sto cercando qualcosa di economico e facilemente riproducibile - qualcosa con pezzi di recupero per capirci...
Secondo voi mi basta accoppiare rigidamente all'asse rotante un motore (diciamo l'alternatore di una vecchia macchina) e collegare all'uscita un limitatore di tensione (tipo un potenziometro in serie alla batteria)?
A resistenza infinita (circuito aperto) l'alternatore non dovrebbe opporre resistenza al moto, mentre aprendo il potenziometro e facendo passare la corrente nella batteria (dopo un ponte di diodi x raddrizzarla ovviamente) la resistenza sarebbe massima e quindi avrei l'effetto frenante desiderato.
Ho capito bene?

[gattmes]

Lascia perdere la resistenza...
...se veramente riesci ad utilizzare un alternatore (è poi un casino a trasformarlo in un motore AC, eventualmente) per variare la tensione e/o l'energia fornita alle batterie (quindi l'entità di frenatura...) basta agire sull'eccitazione (che in un alternatore auto è elettrica e non a magneti permanenti). Con pochi milliampere/milliwatt e un circuitino semplice sei genstiscono svariati ampere/watt.

Per maggiori info guarda qui

Edited by gattmes - 28/6/2005, 18:58

[janvaljan]

Io proverei con pistoncino e bomboletta...

Salve ragazzi,
Sono nuovo del forum.... e la ragione che mi ha spinto ha iscrivermi è che volevo provare a dare un contributo a questa discussione.
Premetto la tecnologia e l'utilizzo di questa soluzione è di carattere "aeromodellistico" precisamente la costruzione di piccoli motori senza contatti che usati in maniera inversa non sono altro che alternatori trifase.
Nel link che vi posto c'è pressoche tutto lo scibile in materia: www.powerditto.de
Ma se consideriamo una soluzione ipersemplificata basterebbe utilizzare un motore da cdrom che è gia completo di tutto e utilizzare la sua uscita trifase una voltra raddrizzata per caricare una batteria ausiliaria.
Questi motoi-generatori hanno il vantaggio essendo outrunner (hanno lo statore all'interno e i magneti montati su un rotore esterno) di poter essere messi in moto semplicemente appoggiandoli alla ruota.
Non forniranno Kw ma la massa le ciclista da rallentare è tutto sommato modesta.

Ciao

[mariomaggi]

Benvenuto mephisto,

CITAZIONE

Non forniranno Kw ma la massa le ciclista da rallentare è tutto sommato modesta.

No, se fai quattro calcoli vedi che per frenare (e non solo rallentare) ci vorrebbe almeno un sistema da 1 kW!

Con la tua soluzione avresti una frenata di intensita' paragonabile a quando metti la vecchia "dinamo" a contatto della ruota della bici!

Ciao
Mario

CITAZIONE

No, se fai quattro calcoli vedi che per frenare (e non solo rallentare) ci vorrebbe almeno un sistema da 1 kW!

Ecco, proprio questo è il problema... mi sono reso conto che la cosa non è praticabile utilizzando un alternatore in quanto richiederebbe l'utilizzo di un bestione di potenza notevole = peso notevole! Visto che la priorità su tutti i veicoli a trazione muscolare è il risparmio del peso forse mi devo indirizzare su sistemi di accumulo ad aria compressa...
Un motorino da modellismo (da usare come compressore) accoppiato a un serbatoio pesa tanto secondo voi?

[dandb]

CITAZIONE (mariomaggi @ 27/6/2005, 21:56)

Caro lucamar,
bella notizia! Non serve alcuna frizione meccanica.
Il motore - quando viene usato come generatore e quindi come freno, puo' frenare con una coppia proporzionale alla corrente erogata. Quindi basta un regolatore di corrente esterno che imponga una corrente di uscita non superiore alla massima intensita' di frenata desiderata.

Ciao
Mario

bene che è stata aperta questa parte ero un po che non ci bazzicavo.

dopo tanti ripensamenti mi sono orientato sui motori a corrente alternata.

anzi sugli alternatori

e sono giunto alla conclusione che bisognerebbe usare gli alternatori dei generatori eolicia vassa velocità

la corrente alternata consente a parità di peso di avere potenze maggiori.

poi per quanto rigurda qli alternatori pensavo di usare alternatori multipolari che possono funzionare con grandi coppie resistenti a bassa velocità di rotazione che è quello lo scopo recuperare energia e frenare cioè rallentare ma questo necessita di grande coppia che deve poter essere modulata anche alle bassissime velocità (io voglio recuperarla tutta l'energia, ad esclusione di quella che si persde a causa del rendimento).

detto ciò non sono ancora riuscito a trovare in commercio alternatori adati anche perchè generalmente le costruzioni sono standardizzate anche per gli alternatori eolici sono costrruiti al massimo per funzionare entro un range di velocità.


poi si interrompono sia se la velocità è bassa sia che sia troppo alta per questioni di sicurezza.


in ogni caso servono anche due componenti essenziali:

un sistema elettronico che disattivi i poli o li attivi man mano che cambia la velocità e che inverta i poli che sono in un certo momento attivi in modo da non sollecitare sempre i soliti poli quando ne funzionano solo alcuni.


Pensavo che 400 poli dia una soluzione ultra ottimale.

ma non mi sembra che esistano alternatori a 400 poli quindi bisogna costruirselo con pazienza e se è il caso appoggiarsi a qualche azienda elettromeccanica che abbia anche un software per la simulazione e la progettazione di un simile alternatore.


3) infine non bisogna dimenticare che l'energia va recuperata nei supercondensatori e anche qui ho condotto alcune ricerche.


adesso occore mettere tutto insieme trovare le aziende i soldi e fare sto sistema.


qualcuno è interessato?

[dandb]

CITAZIONE (lucamar @ 12/9/2005, 11:42)

CITAZIONE

No, se fai quattro calcoli vedi che per frenare (e non solo rallentare) ci vorrebbe almeno un sistema da 1 kW!

quando dissi che servivano 5KW qualcuno rise.....

la potenza per frenare secondo me è meglio averla poi se la vuoi usare dipende se e come e quanto freni.


se si fa un sistema che frena da 5KW lo puoi applicare su tutti i sistemi che hanno una potenza motrice di 25kw.


perchè dico questo?

senza sapere ne leggere ne scrivere


andate ad analizzare le tabelle delle auto diciamo in generale dei veicoli (compresi quelli di F1 come limite)

e confrontate la potenza di trazione con quella che frena

in sostanza il loro rapporto è sempre maggiore di 1 perchè la frenata ha potenza superiore del motore per una questione di sicureza.


più le prestazioni aumentano più questo rapporto si avvicina a 1 perchè subentrano i limiti di potenza di un sistema frenante.

se sono stato troppo incasinato il concetto è questo.

un sistema che frena con un alternatore (elettrico) corrisponde ad installare un motore 1,2 3 ,4 5, volte più potente del motore stesso che da il moto ecco il controsenso.


questo è un motivo perchè non vengono studiati e sviluppati i sistemi rigenerativi completamente frenanti.......

ma ocvviamente io non ci sto!

questo problema sembra che verra affrontato nel futuro (per le auto elettriche)

piazzando il motore nelle ruote cosicchè la potenza viene divisa per 4.

per accellerare uso entanbe le 4 ruote ma solo 1/4 della potenza quando freno tutta la potenza di tutte e quattro le ruote (motore/alternatore).

CITAZIONE (mariomaggi @ 1/9/2005, 10:17)

No, se fai quattro calcoli vedi che per frenare (e non solo rallentare) ci vorrebbe almeno un sistema da 1 kW!

Con la tua soluzione avresti una frenata di intensita' paragonabile a quando metti la vecchia "dinamo" a contatto della ruota della bici!

Ciao
Mario

caro mario sono sicuro che sei un esperto ma non vorrei entrare nella polemica tipo EDISON / TESLA

se è vero che le bici eletriche sfruttano corrente continua

per frenare non credo utile ciò


sappiamo tutti che la corrente alternata ha dei vantaggi rispetto a quella continua.

quindi bisogna sfruttare questi vantaggi.

[dandb]

proseguendo l'opera di affinamento dell'idea riguardante l'alternatore a 400poli,

mi volevo rivolgere a mariomaggi e oviamente a chiunque interessato ad apportare il siuo contributo,

relativamente al problema specifico inerente la neccessita di posizionare questi 400poli.


allora:

inanzitutto considero l'angolo giro di 360 = a 400 gradi,

in sostanza considero i gradi cosidetti nautici in cui l'angolo retto è suddiviso in 100 parti.

questa precisazione è solo necessaria perchè evito di fare confusione per identificare il singolo grado come generalmente può essere interpretato cosicchè

400 gradi corrisponde ad un angolo giro completo.


allora geometricamente ogni singolo polo è posizionato a distanza di un grado.


Tuttavia come accennato in altri punti e come comunque si può immaginare il problema di posizionare 400 poli rappresenta un questione di spazio.

Ecco che quindi ho pensato quanto segue:


se si considera un alternatore diciamo da 8 poli cosa facilmente posizionabili e che esistono in produzione quindi già collaudati testati ecc...


supponiamo quindi di prendere un siffatto sistema e ne "assembliamo " 50 posizionati assialmente ed ognuno shiftati di 8gradi otterremo così un sistema di 400 poli.

ovviamente i poli saranno cablati in modo tale da configurare un sistema a 400 poli.

ogni singolo sottosistema composto da 8 poli supponiamo che riusciamo a farlo lungo 1cm (del resto attualmente gli alternatori vengono costruiti con ingombri assiali eccezzionalmente conpatti)

allora assemblandone 50 possiamo supporre che il sistema complessivamente sia in definitiva rappresentato da un cilindro di 10 15 cm di diametro e lungo appunto 50 cm e con un peso complessivo di 10 15 kg,

almeno queste potrebbero essere le specifiche da ottenere.

il sistema cosi descritto avrebbe inoltre la funzione di essere ad una certa velocità autoventilante perchè i sistemi formano una specie di elica che si sviluppa assialmente.

[dandb]

Adesso veniamo invece al sistema di gestione elettronica dei poli.


L'idea di base è la seguente.


i poli vengono diciamo "attivati" in funzione delle esigenze di velocità/coppia.


più è veloce meno poli son attivati più è lento cioè man mano che rallento attivo sempre più poli fino al numero massimo.


per eseguire questa funzione si può pensare di creare un cablaggio modificabile
attraverso una elettronica di potenza.

cioè nel caso più semplice per intenderci :

se considero un sistema a 2/4 poli

a seconda di come cablo i poli posso avere

un doppio sistema a 2 poli o un unico sistema a 4 poli.

in sostanza cerco di creare un alternatore multipoli "variabile" cioè con poli configurabili.

questa configurazione deve essere costituita da deviatori controllabili elettronicamente
quindi in sostanza da transistor di potenza.





A questo punto si può giungere a tre conclusioni relativamente a un simile sistema:

consente di frenare perchè la coppia è sempre massima relativamente alla velocità.

recupera l'energia >>> la corrente alterna va al sistema di recupero a supercapacitori.


il sistema passami la definizione può essere considerato un cambio elettromagnetico,
perchè controllando i poli gestico a parità di potenza la coppia e la velocità a seconda dell'esigenza, inoltre avendo molti poli a differenza del caso in cui siano solo 2/4 cioè 1500/3000 giri regolo un campo di velocità continuo è quindi il passaggio di velocità è progressivo e quasi continuo che al nostro scopo serve per avere la modulazione della coppia frenante.

ti chiedo i tuoi pareri
Grazie!

[dandb]

ecco su cosa si basano i ragionamenti:

N=(f*60) P

e qui c'è un esempio didattico di sistema a multipoli cablabile in questo caso per uso didattico

http://spazioinwind.libero.it/gabinetto_di...alternapolifase

[dandb]

scusa un errorino

N=(f*60)/ P