Домашняя динамомашина

[FaKk2]

После прочтения истории об оригинальном способе похудания начал исследовать тему про велотренажер питающий телевизор. В моём случае, хочу сделать велотренажер питающий компьютер.
Итак дано: комп потребляет грубо говоря 400 Ватт при полной загрузке. Надо чтобы он отработал 2 часа. Значит мне надо накопить 0.8 кВтч энергии. В спортзале на некоторых велотренажерах показывается вырабатываемая мощность в Ваттах. Вчера я проверил, что при достаточно комфортном усилии я могу выкручивать 150 Ватт в течении 40 минут, то есть примерно 0.2 кВтч, значит для двух часов работы на максимальной загрузке нужно крутить педали 5 часов. Но это максимальная нагрузка, а при обычной, офисной работе, потребление примерно в два раза меньше, т.е. крутить всего 2.5 часа.

Источник энергии:
Килограмм жира содержит около 7000 ккал, что эквивалентно 8 кВтч. Вышеуказанное упражнение за час потребует около 830 ккал, т.е. килограмм жира я сожгу за около 8.5 часов и расход соответственно энергии 0.9 кВтч. КПД, если я не ошибаюсь, будет: 0.2/0.9*100 = 22%. Похоже, что утилизировать можно всего лишь одну пятую запасенной энергии. К счастью, в данном случае, КПД не столь важен, т.к. целью является не генерирование энергии, а физическая активность.

Батереи:
После внимательного прочтения справочной информации, я пришел к выводу, что в моем случае больше всего подходят никель-кадмиевые аккамуляторы. Их можно зарядить до 70% всего за 30 минут, не боятся полного разряда, дешевы. Итак 0.8 кВтч при 12в потребует батарею ёмкостью 87 Ач. Таких батарей нет, максимум что я нашел это 5-7 Ач. Например вот эта на 5 Ач стоит $57.49 и таких потребуется 14 штук или $764.68, что дюже дорого.

Кроме этого потребуется генератор (автомобильный например) и DC-AC инвертер. Первый можно найти за 30-60 долларов, а второй например такой за $35. Плюс смастерить управляющую электронику.

Такие дела. Прошу прочитать, выловить возможные огрехи в моих расчетах, я ведь не радиоинженер. И подкинуть идеи по поводу батарей, всё таки 760 долларов это много для домашнего проекта.

[alibek]

С аккумулятором ты что-то напутал. Обычный автомобильный аккумулятор имеет емкость до 50 А*ч
И с мощностью компа, мне кажется, тоже.
400 Вт — это что он должен делать? Трассировку лучей на четырех процессорах?

[FaKk2]

С аккумулятором ты что-то напутал. Обычный автомобильный аккумулятор имеет емкость до 50 А*ч
И с мощностью компа, мне кажется, тоже.
400 Вт — это что он должен делать? Трассировку лучей на четырех процессорах?

400 Вт это округленный максимум (на сайте Ф-Центра показано 380), а на деле там раза в два меньше.

Обычный автомобильный аккумулятор на кислотной основе. Такие аккумуляторы нужно долго заряжать (порядка 10-12 часов) и они не любят полной разрядки (как я понял). В принципе можно и такой поставить, а накрутить энергии скажем в суперконденсатор а потом за ночь потихоньку заряжать батарею.

[Proxy]

Обычный автомобильный аккумулятор имеет емкость до 50 А*ч

Бред. В моей Самаре стоит сейчас 55 А/ч, кто-то ставит и 60. И это Самара всего лишь. На Волгах генератор способен зарядить а большей ёмкости АКБ. Всё свинцово-кислотные АКБ для легковых авто с бензиновыми ДВС. Т.е. есть куда более серьёзные варианты.

Обычный автомобильный аккумулятор на кислотной основе. Такие аккумуляторы нужно долго заряжать (порядка 10-12 часов) и они не любят полной разрядки (как я понял)

10.5 В для обычной 6-секционной 12В свинцово-кислотной АКБ считается 100% разрядкой, после уже сильная сульфатизация приводит к разрушению пластин и отделению активной массы. Время зарядки зависит от тока, она довольно капризная в этом плане. Можно на большом току заряжать быстро, но главное не допустить интенсивного кипения в банках (ах да, водород однозначно выделяется, необслуживаемые иногда для компенсации имеют некоторый объём излишний или как обслуживаемые обычную вентиляцию. Вода тоже испаряется и хотя бы 3 раза в год желательно следить за плотностью и опускать её доливкой дистиллированной воды. Т.е. дома как-то не особо хороший вариант их держать, либо наслаждайся запахом водорода при зарядке, либо заткни и бойся большого бабаха по достижению водородом определённой концентрации. Взрываются очень и очень сильно). При большом токе лучше устраняется сульфат, при малом токе лучше активная масса удерживается, лучше по состоянию батареи ориентироваться. Я лично считаю оптимальным для обычных с-к давать начальный ток из расчёта ёмкость*0.1, т.е. для 55 А/ч ток 5А для начальной зарядки, а потом опускать по мере приближения напряжения к 15В (выше нельзя), т.е. выходит довольно быстро. Но иногда плотность всё же опускается и чтобы догнать заводские 1.22 (для моего климата вообще-то маловато, особенно с учётом того, что авто ночует на улице) нужно гонять на малом току в районе суток. Можно и не следить вообще, но тогда он максимум протянет 2-3 года, а может и в первую же зиму замёрзнуть и выйти из строя из-за повреждения пластин. Для бытового использования он мало применим, нужно смотреть хотя бы в сторону гелевых. Суть та же, но менее капризны и более выносливы. И с выделением водорода там проще. И время зарядки. КПД у с-к 90% для нового, при эксплуатации снижается. Гелевые ещё выше КПД имеют и менее подвержены старению. На авто гелевый означает поставил и забыл лет на 7, главное чтобы нижняя граница температуры соответствовала климату.

[FaKk2]

Не забываем, что я могу у меня как у юзера не должна болеть голова по поводу скорости кручения педалей. Мне надо сесть на, скажем, 2-3 часа и крутить педали с постоянной скоростью. Желательно чтобы батарея заряжалась за это же время.

[Proxy]

по поводу скорости кручения педалей

Для этого автомобильные электросхемы включают регулятор напряжения. В очень широком диапазоне rpm и выходных нагрузок на генератор напряжение удерживается на одном уровне. На моём автомобиле регулятор напряжения установлен непосредственно в генератор и конструктивно объединён с щёточно-коллекторным узлом. Т.е. достаточно увеличить или уменьшить напряжение на обмотке возбуждения и изменяется напряжение на выходе, так подстраиваем напряжение под rpm ротора генератора, ну или вообще впринципе управляем напряжением на выходе.

Мне надо сесть на, скажем, 2-3 часа и крутить педали с постоянной скоростью. Желательно чтобы батарея заряжалась за это же время.

На автомобилях АКБ тоже эксплуатируется не с 100% зарядкой, всегда ниже. Батареи к этому приспособлены, 100% зарядки можно достичь только с помощью ЗУ. Т.е. при обычной эксплуатации 3 часа даже при довольно сильной разрядке ему хватает (но тем не менее выше 12.4-12.5В. Притом, что полная разрядка считается 11.9В обычно, ниже необратимые изменения (потеря ёмкости) и при 10.5В полный выход из строя). Чем сильнее разрядка, тем быстрее стареет, конечно, но 3 часа зарядки при обычной эксплуатации достаточно. ЗУ используается только если АКБ сильно разряжен вследствие "холодного запуска", либо при паранойе владельца. Ну или теперь для профилактики (спасибо правительству за новые требования по использованию световых приборов в светлое время суток). Так или иначе больше 5 лет обычные с-к АКБ редко служат на автомобилях. Я бы смотрел в сторону гелевых. Они быстрее заряжаются и живут дольше. Хотя насчёт других типов АКБ я мало знаю, вероятно есть куда более выгодные по критерию цена/качество. Неплохо бы АКБ, который терпит более глубокую разрядку.

400Вт потребляемой мощности многовато для одного 12В АКБ, т.к. ток при этом по мере разрядки батареи придётся увеличивать до 33.3А, а это уже однозначно интенсивное кипение и выход из строя при длительном использовании в таком режиме. Т.е. потребуется как минимум последовательное подключение 2х АКБ. Хотя мне кажется, что это заблаждение, что ПК может достаточно длительное время 400Вт потреблять, т.к. во-первых у БП явно есть запас, который включён в 400Вт, во-вторых это скорее пиковая мощность. Меньше должно быть. Может даже на порядок меньше.

[FaKk2]

Знаешь, я вот читаю http://batteryuniversity.com/learn/arti ... id_battery и там явно написано:

Deep discharges should be avoided if possible.

Так какая же АКБ должна быть для указанных условий использования?

[Proxy]

Deep discharges should be avoided if possible.

(но тем не менее выше 12.4-12.5В. Притом, что полная разрядка считается 11.9В обычно, ниже необратимые изменения (потеря ёмкости) и при 10.5В полный выход из строя)

Т.е. более-менее адекватный срок службы будет, если разряжать как можно меньше (но иногда, редко, для восстановления ёмкости необходима разрядка до 11.9-12В с последующей зарядкой, т.е. полный цикл разрядки-зарядки. Ниже 11.9В АКБ уже не способен при работе стартера вызывать искрообразование в системе зажигания. Иногда неоднократный для старой АКБ, хотя многие в таком состоянии его уже сдают на утилизацию, чтобы не мучиться). Но допустим фарные лампы у АКБ никаких проблем не вызывают и садят довольно не быстро, в сумме 2 фарные лампы на ближнем свете расходуют 110Вт. На моём авто (невзирая на все евро-нормы) 180Вт. Сложно сказать сколько времени потребуется, чтобы посадить АКБ до 12.4, ну думаю весьма недолго (не рассчитывал точно). Это АКБ 55 А/ч.
ЗЫ. Да, думаю он мало пригоден для таких целей. Надо искать дальше. Может про Li-ion что-то найдёшь? На них электромобили катаются, значит довольно компактные и должны (по-идее) допускать более глубокую разрядку. Емнип стоят очень и очень дорого. Ну или такие, какие используются в ИБП.
Стоит ли цель окупить затраты на АКБ последующей экономией электроэнергии или же интерес никаких практических соображений не преследует? Просто любые АКБ довольно недолговечны и любые АКБ стоят не так мало, чтобы за срок службы окупить затраты на приобретение экономией на электроэнергии. Имхо.
Хотя... того же с-ц хватает на 4 года железно на автомобиле. Это при постоянном недозаряде, большом стартерном токе (а при холодном запуске ещё и при очень низких температурах), для питания компа может быть его значительно дольше хватит. Я свой 12В 55А/Ч брал за 1800р. 2 таких выйдет 3600р.

[1Steps]

Например вот эта на 5 Ач стоит $57.49

Это не батарея(для твоих целей).
Я рыбак и ты наверно прекрасно знаешь, что у нас здесь не везде на водоемах(резервуарах) можно использовать бензиновые двигатели. На этих водоемах я использую электрические двигатели, которые питаются от Deep Cycle Battery. Эл. двиг. на максимальном ходу потребляет 1,5 ампера. За день я прохожу на нем 3,5 км в одну сторону, хожу на нем там и 3,5 км в обратную сторону.
Мне хватает его на целый день и пользуюсь я этим аккумулятором, каждую субботу уже три года(к концу третьего года он начал помирать). Собственно он. http://www.sears.com/shc/s/p_10153_12605_02827582000P

[Proxy]

Собственно он. http://www.sears.com/shc/s/p_10153_12605_02827582000P

$119.99
порядка 3 500р. Для моего региона это выйдет порядка 2692 КВт/ч, что при 400Вт мощности составит 6730ч работы, т.е. 280 дней, т.е. 9 месяцев. Может я где-то ошибся в расчётах?
Ну т.е. по моим расчётам дешевле просто тренажёр использовать впустую, чем любой АКБ от него питать. Вероятно мне уже пора спать, т.к. где-то что-то не так я посчитал наверное.

[FaKk2]

Собственно он. http://www.sears.com/shc/s/p_10153_12605_02827582000P

Похоже то что надо:

Deep cycle (and marine) batteries are designed for prolonged discharges at lower current and not for high current discharges.

[1Steps]

Может я где-то ошибся в расчётах?

Я просто привел пример своего, но для FaKk2 не нужна батарея такой емкости. Можно купить сородича с более меньшей емкостью.

[FaKk2]

Может я где-то ошибся в расчётах?

Я просто привел пример своего, но для FaKk2 не нужна батарея такой емкости. Можно купить сородича с более меньшей емкостью.

1Steps, а сколько времени ты заряжаешь свой аккум?

[1Steps]

Ни разу не засекал, не более 12 часов. Пользуюсь зарядкой, мах 5 амп. http://www.cabelas.com/bow-mount-minn-k ... erralID=NA
Не перепутай с этой http://www.cabelas.com/bow-mount-minn-k ... erralID=NA
Она 10 амперная и убьёт батарею быстрее. Правда и заряжать будет быстрей.

[1Steps]

Ни разу не засекал, не более 12 часов.

Точнее, ставлю вечером, а когда прихожу с работы на следующий день - уже заряжен. Точно сказать не могу.

[FaKk2]

Ни разу не засекал, не более 12 часов.

Точнее, ставлю вечером, а когда прихожу с работы на следующий день - уже заряжен. Точно сказать не могу.

То есть как я изначально хотел (крутить педали 2-3 часа, потом работать 2-4 часа) не получится. Я теперь склоняюсь к мысли использовать батарею как подстраховку. Крутить педали и питать комп напрямую, а излишек сбрасывать на батарею (как в машине). Хотя тогда за компом не поработаешь - только телек так смотреть

[Proxy]

Хотя тогда за компом не поработаешь - только телек так смотреть

В автосимулятор играть самое то. Эффект присутствия 100%

[Хакер]

В автосимулятор играть самое то.

Вело-

[Antonariy]

400 Вт — это что он должен делать? Трассировку лучей на четырех процессорах?

То есть, если, например, железо потребляет 200Вт, то и 400-ваттный блок питания будет потреблять из электросети 200Вт? Я думал, что все 400.

[Хакер]

Я думал, что все 400.

[alibek]

То есть, если, например, железо потребляет 200Вт, то и 400-ваттный блок питания будет потреблять из электросети 200Вт? Я думал, что все 400.

Ну может быть не 200, а 205. Потери ведь в нем есть.

[iGrok]

Я думал, что все 400.

Простой умозрительный эксперимент.
БП жрёт 400, железо - 200. Куда деваются ещё 200Вт? На тепло? Ты бы к нему прикоснуться не мог.
А если офисный комп от киловаттника запитать, то БП просто поджарится?

[1Steps]

То есть как я изначально хотел (крутить педали 2-3 часа, потом работать 2-4 часа) не получится.

Конечно нет.

[iGrok]

А может быть имеет смысл посмотреть в сторону батарей для ИБП?

[FaKk2]

А может быть имеет смысл посмотреть в сторону батарей для ИБП?

Там как раз SLA и используется (свинцово-кислотные). Они как АКБ не предназначены для частых и быстрых циклов перезарядки.

[iGrok]

А может быть имеет смысл посмотреть в сторону батарей для ИБП?

Там как раз SLA и используется (свинцово-кислотные). Они как АКБ не предназначены для частых и быстрых циклов перезарядки.

Я просто почитал аннотацию к APCшным батареям, в которой сказано, что они не боятся полной разрядки.
Но с другой стороны, они там же написано, что они с-к, поэтому совокупность этих фактов меня несколько удивила. =)
В общем, я бы поизучал чуть внимательнее это направление. Вообще, даже при частой зарядке/разрядке, акб от ибп живёт около двух лет (проверено на собственном опыте). И действительно не умирает после полной разрядки. Правда, не знаю, сколько он может пролежать в полностью разряженном состоянии - долго не держал..

[Proxy]

При понижении плотности, кстати, АКБ с-к будет терпеть более глубокие разрядки. Допустим у меня 1.22-1.24 удельный вес электролита только потому, что батарея не должна замёрзнуть и выйти отбросить копыта на морозе (лёд ломает всё, нельзя допускать появление кристаллов). В квартире никаких морозов под -37 не бывает, другие условия эксплуатации, другие требования к плотности. Правда более детально процесс сульфатирования изучить, сильно ли меньше он возникает от уменьшения удельного веса электролита. Если да, то плотность вообще можно сильно убавить. Ёмкость притом тоже пострадает, но насколько я не берусь сказать. ИБП не используются на огромном току, близком к КЗ при температуре -37 градусов Цельсия, значит по-хорошему гораздо более глубокую разрядку должны допускать. Надо изучить.

[1Steps]

Правда, не знаю, сколько он может пролежать в полностью разряженном состоянии - долго не держал..

Если акк не использовать, то хранить его нужно в полностью(почти) разряженом состоянии. Если акк оставить на хранение полностью заряженым он будет работать сам на себя. Из-за этого начинают осыпаться пластины, которые потом начнуть коротить(кз). А самое страшное для акк - короткое замыкание. Стоит на доли секунды замкнуть акк и можно его выбросить. Через месяц(зависит от емкости) он всё равно сдохнет.
Если юзер не использует акк в зимнее время, то хранить зимой он должен его так.
1. Нужно его полностью зарядить
2. Нужно подключить к нему любую минимально потребляющую нагрузку, которая будет его разряжать в течении(например) месяца.
3. Пункт 1 и 2 повторять по мере надобности.
ИЛИ
Полностью разрядить и оставить на хранение.
Первый вариант предпочтительнее.

[iGrok]

Это всё касательно акб из ибп, или свинцово-кислотных вообще?

[1Steps]

Это всё касательно акб из ибп, или свинцово-кислотных вообще?

Я не могу тебе привести увесистое подтверждение. Это лично из моего и моих предков и друзей опыта.
Например по поводу описанного выше акк.
Я и мои друзья купили один и тотже акк в один день. У них он протянул год(они вообще никак не заботились о нём). У меня три.
И, я думаю, что тому была причина. Мне пришлось спасать горе-рыбаков-алкоголиков, в полной темноте и при хорошем шторме. Я там случайно(доли секунды) замкнул свою батарею. До этого она работала три года без проблем. После этого случая, на следующей рыбалке я почувствовал, что акк уже не тот. Я подумал, что плохо зарядилась. Но после следующей зарядки было тоже самое. Пришлось купить запасную.
Моё мнение - касабельно всех акк, так как смысл их работы один и тот же.