Estoy interesado en comprar o diseñar un alternador / generador eléctrico que aumente el torque a medida que aumentan las rpm. ¿Existe un diseño de alternador que aumente la resistencia a medida que aumentan las rpm / velocidad angular? El alternador es para una bicicleta de ejercicio y simularía las resistencias del pedal de la vida real.
Tengo la intención de recolectar la energía (por insignificante que sea) para hacer algo pequeño como cargar mi teléfono celular.
Lo que está preguntando es sobre un generador que presenta "fricción viscosa" al eje giratorio. Eso significa que el par es proporcional a la tasa de rotación. Sí, esto se puede hacer con un generador eléctrico. El par es proporcional a la corriente y el voltaje del circuito abierto es proporcional a la velocidad de rotación. Una resistencia es la carga correcta para obtener un par de torsión proporcional a la velocidad de rotación, al menos será tan cerca como el generador sea eficiente.
Para un control más sofisticado y para recolectar la energía, necesita lo que es esencialmente una fuente de alimentación de conmutación en la salida del generador. El controlador de esta fuente de alimentación tiene una entrada que le indica la velocidad de rotación. Luego puede colocar cualquier carga que desee en la salida del generador para obtener el par de torsión deseado. Por lo general, la salida del generador se reduce a un voltaje más alto. Este voltaje no está regulado, excepto que recibe la potencia que el generador emite en el punto de operación actual.
Luego, otro conmutador mantiene este voltaje dentro de algún rango para que el primer conmutador pueda continuar descargando la energía cuando lo considere oportuno. El segundo interruptor generalmente produce un suministro inferior bien regulado. También puede manejar el exceso de energía de varias maneras, incluso de derivarlo a una resistencia cuando no hay nada más que hacer con él. Si desea ser realmente lujoso, puede descargar cualquier exceso de energía en la línea de alimentación de CA. Sin embargo, eso requeriría una considerable cantidad de dispositivos electrónicos, problemas de seguridad y normativos, y ciertamente no valdrá la pena económicamente.
Si no estuviera preocupado por aprovechar la energía, mi inclinación sería utilizar algunos MOSFET grandes para cambiar la corriente a algunas resistencias o bombillas y luego usar un microcontrolador para controlar los MOSFET. Las bombillas son más baratas que las resistencias de potencia, y están diseñadas para disipar la potencia (dado un gabinete adecuado), pero su resistencia varía sustancialmente con la temperatura, lo que podría complicar su lógica.
La idea básica sería modular el MOSFET de ancho de pulso para variar la carga según lo que el procesador determine que es apropiado. Para evitar que los pulsos de retorno masivo maten a los MOSFET, sugeriría tener una serie de combinaciones de resistencias más MOSFET paralelas, más una resistencia que está "siempre dentro" y un circuito para encender un MOSFET completo con una resistencia de valor moderado si el voltaje sube demasiado Si cambia de tener 10 ohmios de resistencia efectiva a tener 25, eso causará un aumento instantáneo momentáneo en el voltaje de 2.5x; los MOSFET deberían elegirse para permitir eso.
Espero que la supervisión y el control de la resistencia mecánica efectiva sean más fáciles si uno puede cambiar los MOSFET y las resistencias de tal manera que nunca llegue a un punto de sujeción de retorno. Si su voltaje de retorno permitido es 5 veces el voltaje producido por el arranque, puede ser bueno tener dos MOSFET y resistencias por década (por ejemplo, valores de 1, 3.3, 10, 33 y 100 ohmios). Para producir resistencias efectivas entre 33 y 100 ohmios, encienda la resistencia de 100 ohmios y module la resistencia de 33 ohmios. Esto debería limitar los voltajes de retorno a 3 veces el voltaje producido por el arranque.
Vamos, la gente hace todo lo que aquí tiene que ser sobre ecuaciones cuánticas, olvidamos la diversión de la física mecánica pura ... Un Pearson de 200 lb de pie sobre un pedal de 6 "superará 100 Ft.-Lb. durante 1/4 de vuelta, por lo tanto, 2 pedales aplican la fuerza ½ del tiempo. "Hay una fórmula para calcular el par exacto. Debido a que la fuerza se aplica en un movimiento circular desde una sola dirección, como un pistón, en realidad es un poco menos ". Ahora suponga que la rueda dentada principal es la mitad del diámetro de los pedales que harán que el torque sea de 200 Ft-Lb. Ok, conéctelo a una rueda dentada de 3 "en la parte posterior, esto lo duplicará una vez más Así que la fuerza es de 400 Ft-Lb al generador. Por lo tanto, “1 vatio ≈ 44.25372896 ft-lb / min” ahora, en un cálculo muy crudo, una persona de 200 lb puede generar 10 vatios por minuto. Esto es mucho más que lo necesario para mi cargador de teléfono. Toma .5V DC, 850 mA
Ahora en cuanto a aumentar la carga a medida que pedaleas más rápido. El relé toma algunos retoques electrónicos para diseñar una carga variable y algunos comentarios para controlarlo.
Debido a que el voltaje que produce una máquina de CC (el EMF posterior) es proporcional a su velocidad, si simplemente le enganchara una resistencia eléctrica, también se traduciría en resistencia mecánica en el eje de entrada.
Si desea resistencias variables, puede conectar alternativamente resistencias variables a través del motor para crear una carga adicional.
Tenga en cuenta que si desea disipar la energía que un humano puede emitir durante un buen período de tiempo, necesitará absorber varios cientos de vatios de potencia, lo que significará utilizar un motor bastante grande, y algunos no resistencias triviales.