Zrozumieć dynamo (I)

Oświetlenie rowerowe. Jak sięgam pamięcią  wstecz (wiele wiele lat), nie pamiętam, aby istniała inna forma oświetlenia rowerowego niż dynamo. Wyobraźcie sobie, że były takie czasy, gdy diody led nie świeciły z mocą kilku wat, a były jedynie zauważalnym punktem i sens miały jedynie w sprzęcie użytkowym jako interfejs użytkownika, a nie oświetlenie. Wtedy w rowerze królowały żarówki. Oczywiście można było na kierownicy powiesić sobie latarkę na „płaską baterię”. Żarówka o mocy zwykle nie większej niż 2W, drenowała baterię stosunkowo szybko (pamiętajmy, że baterie nie były tak dobre jak teraz).

Zatem jak ktoś jeździł dużo w nocy – tylko dynamo. Z przodu żarówka około 2.5W, z tyłu żarówka około 0,5W. Dynamo 3W, napięcie 6.3V. To był kiedyś standard, który pozostał pomimo, ze żarówki nie mają już racji bytu.

Dynama kiedyś były wyłącznie „butelkowe”.

Napędzane było poprzez docisk do opony. Sprawność dramatyczna, grzało się niemiłosiernie i opona ulegała zużyciu. Nic dziwnego, że dynama te zostały wyparte (praktycznie już w większości rowerów) przez dynama zintegrowane z piastą. Mniejszy opór, większa sprawność, większa moc dostępna. Współczesna piasta wygląda mniej więcej tak.

Jest po prostu znacznie grubsza niż typowa piasta tylna a z osi wystają dwa wyprowadzenia, do których podłącza się przewody (zwykle przez jakiś konektor).

Czym jest dynamo? Dynamo jest prądnicą – generatorem prądu.  W przyrodzie mamy generatory dwóch typów: prądu przemiennego a) oraz prądu stałego b).

Prądnica (czy to prądu stałego czy przemiennego) jest w ogólności uzwojeniem obracającym się w stałym polu magnetycznym. Ruch przewodnika w polu magnetycznym powoduje przepływ elektronów. W zależności od konstrukcji „odbiornika” mamy na wyjściu prąd przemienny lub stały. Przyjęło się, że dynamo jest prądnicą prądu przemiennego. Dlaczego tak jest? Konstrukcja. Prądnicę prądu przemiennego jest łatwiej skonstruować i jest trwalsza. W prądnicy prądu przemiennego zbudowana jest tak, że to uzwojenia są nieruchome, a obraca się magnes. W prądnicy prądu stałego muszą obracać się uzwojenia, musi być mechaniczny komutator, który wybiera do których par przewodów „musi się podłączyć”, żeby prąd płynął zawsze w tym samym kierunku. Rozwiązanie bardziej skomplikowane i mniej trwałe. Dla żarówki to wszystko jedno – więc nie ma powodu by stosować bardziej skomplikowane konstrukcje.

Zwykle zależy nam na minimalnych oporach ruchu. O ile dynamo butelkowe możemy odłączyć od koła, gdy nie potrzebujemy oświetlenia, tak dynama zintegrowanego z piastą nie możemy odłączyć. Będzie ono stawiać opór nawet jeżeli nie używamy oświetlenia.

Znalazłem takie oto porównanie zapotrzebowania na moc mechaniczną w zależności od prędkości oraz tego, czy oświetlenie jest włączone czy nie. Wykres porównuje tylko dwie marki SON i Shimano. Widać na pierwszy rzut oka, że tanie dynamo stawia wyraźnie większy opór niż produkt z wysokiej półki. Tanie dynamo 3N30 stawia praktycznie dwukrotnie większy opór niż dynamo SONdelux. Niestety nic nie jest za darmo. Gdyby cena była także dwukrotnie większa to wszyscy by się cieszyli. Niestety 3N30 kosztuje około 100 PLN, a SONdelux blisko 1000 PLN. Czy taka różnica jest warta swojej ceny? Nie wiem. Podczas typowej jazdy miejskiej średnia moc z jaką pracuje rowerzysta to 70W (w moim przypadku). Różnica 2W-3W to zaledwie 3% zysku. Można uszczknąć – teoretycznie można, ale jakim kosztem. Rozważcie sami.

Jak zainstalować poprawnie dynamo? Dynama butelkowe uważam za przeżytek – pomimo że wciąż są dostępne, więc pokażę przykładzie dynama Shimano zintegrowanego z piastą.

Do dynama dostajemy gniazdo na przewód. Należy odizolować przewody, skręcić aby się nie strzępiły i przełożyć przez gniazdo w sposób pokazany na zdjęciu.

Następnie na tak przygotowane gniazdo nakładamy jego plastikową obudowę. Pasuje ona tylko w jednej pozycji.

Tak przygotowane gniazdo wkładamy na wtyk, który znajduje się na osi dynama. Nie ważne jak podłączymy przewody, oznaczenia „+” i „-” nie są istotne, gdyż dynamo jest źródłem prądu przemiennego, który raz płynie w jedną stronę raz w drugą. Żarówce to nie robi żadnej różnicy, a pozostałej elektronice? Także nie. Producenci elektroniki wiedzą, że mają do czynienia z prądem przemiennym więc wiedzą co z nim z robić. Widziałem kiedyś rozwiązanie, gdzie z dynama wychodził tylko jeden przewodów, a drugim biegunem była rama roweru. Było to prawdę bardzo śmiałe rozwiązanie. Producent założył, że zamknie obwód przez ramę. Wymagało to, aby obejma trzymająca dynamo miała kontakt elektryczny z rama (zapewniała to śruba stożkowa nacinająca lakier), a oświetlenie „uziemiało się” przez śruby i inne elementy na tej samej zasadzie. Nie polecam takiego rozwiązania, nie jest ono pewne. Widziałem je tylko raz – co mówi samo za siebie.
Nie jest także potrzebna dodatkowa ochrona przed wodą. Jak widać moje przewody są już trochę zaśniedziałe, nie mniej jednak wszystko działa poprawnie. Kontakt elektryczny z pewnością jest pogorszony, ale przy takim prądzie jaki generuje dynamo, nie stanowi on szczególnie dużego problemu. Nie należy także czyścić styków na wtyku znajdującym się na osi. Są one specjalnie przygotowane i zdarcie z nich powłoki kontaktowej spowoduje, że styki zaczną się utleniać znacznie szybciej, co w przyszłości może skutkować problemami. Jeżeli już stwierdzimy, że jest pewien problem ze stykiem lub czujemy dyskomfort psychiczny związany z brudnymi stykami, to są na rynku specjalne preparaty do czyszczenia styków w elektronice i takiego preparatu powinniśmy użyć. Czyścić należy szmatką, patyczkiem z watą, nigdy papierem ściernym lub innym ostrym narzędziem.
Te same zasady okablowania tyczą się także dynama butelkowego. Oczywiście sposób podpięcia przewodów może się różnic, w zależności od producenta. Czasami wraz z dynamem dostajemy zarobione konektory oczkowe na przewodach.

Należy pamiętać, że względu na swoją naturę dynama generują napięcie w bardzo szerokim zakresie w zależności od obciążenia. O ile oświetlenie rowerowe jest zaprojektowane tak, że konstrukcja uwzględnia to zjawisko, tak należy o tym pamiętać, gdy podłączamy coś, co nie jest dedykowane do zasilania z dynama. Oby nikomu nie przyszło do głowy, aby podłączyć do dynama bezpośrednio telefon komórkowy celem jego ładowania, gdyż to niechybnie doprowadzi do jego uszkodzenia.

Ten wpis został opublikowany w kategorii Elektronika rowerowa. Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.