Fidget spinner áramfejlesztő

Az elektromos generátor nagyon elterjedt és hasznos elektromos gép, amelyet Michael Faraday fedezett fel 1832-ben. Azóta ezeket a gépeket minden erőművünkben bolygónk áramellátására használjuk. Ebben a projektben egy egyszerű generátort fogunk építeni egy elektromágnes és egy izgul fonó segítségével, hogy megértsük a generátor koncepcióját.

Mielőtt elkezdenénk, fontos tudni a generátorokról. Nem termelnek áramot. Igen, jól hallottad! Valójában soha nem lehet villamos energiát előállítani; a megőrzés törvénye szerint az energia csak egyik államból a másikba vihető át. Tehát egy generátorban a rotort a turbina vagy motor bármely mechanikus kapcsolójával forgatják, és ezt a mechanikus forgatást elektromos energiává alakítják az állórészben. Ugyanezt fogjuk tenni, a fidget forgót fogjuk használni rotorként, és egy elektromágneset állórészként, hogy elég kicsi villamos energiát állítsunk elő egy LED világításához. Érdekesen hangzik, igaz? Kezdjük el…

Szükséges anyagok:

1. Fidget Spinner
2. Elektromágnes
3. Neodímium mágnesek

Hogyan működik az elektromágnes?

Mielőtt folytatnánk ezt a Fidget Spinner Electric Generator projektet, mivel egy elektromágnest használunk, megérthetjük, hogyan működik. A projektünk során használunk egy 12 V-os 0,25A-os (további műszaki specifikációkat később tárgyalunk) elektromágnes. Tehát nyilvánvaló, hogy ha 12 V-ot szolgáltatunk, akkor körülbelül 0,25 A-t fogyaszt, és mágneses teret (B) termel, amely vonzza a környéken található bármely fémdarabot. Ez a mágneses mező azért jön létre, mert az áram átfolyik a tekercsen, amely az elektromágnes belsejében van, és mint tudjuk Faraday indukciós törvénye szerint,minden áramvezető vezető mágneses teret termel körülöttük. Ez a mágneses tér a tekercselrendezés miatt egy adott pontra koncentrálódik, és így képes vonzani a fémet. De nem így akarjuk, hogy itt működjön.

Ugyanezt a mai törvényeket szem előtt tartva képesnek kell lenniünk áram létrehozására azáltal, hogy változó mágneses teret hozunk létre az elektromágnes közelében, így generátorként működik. Tehát ennek a változó mágneses mezőnek a létrehozásához neodímium mágneseket fogunk használni izgatott fonóval.

A villamosenergia-generátor projekt felépítése:

Ennek felállítása viszonylag egyszerű, csak a neodímium mágneseket kell a fidget fonógépre helyezni (az alábbiak szerint), és közvetlenül az elektromágnes fölé kell helyezni.

A neodímium mágnesek nagyon erősek, és megpróbálják vonzani az elektromágneset, ha szabad kézzel forgatják. Ezért használjon valamilyen elrendezést, hogy mindkettőt érintetlenül tartsa. Az anya és a csavar elrendezését ugyanarra használtam, mint az alábbi képen látható. Ha ez megtörtént, csatlakoztasson egy LED-et az elektromágnes kimeneti csatlakozójához (nincs polaritás), és készen áll a forgatásra.

Villamos energia előállítása Fidget Spinner segítségével egy LED megvilágításához:

A mini generátor készen áll a cselekvésre. Csak forgassa a kezével a izgul fonót, és észre kell vennie, hogy a LED világít. Ugyanez megtalálható az oldal végén található videó bemutatón is. Minél gyorsabban pörög, annál világosabb. Töltsön el egy kis időt, és élvezze a kimenetet, később elemezzük, mi történik itt.

Oké, most, hogy technikussá váljunk, elemezzünk néhány dolgot. Észre kellett volna vennie, hogy a LED világít, függetlenül attól, hogy melyik irányba forgatja a fonót, vagy milyen polaritással csatlakoztatja a LED-et. Ennek oka, hogy itt a LED valójában váltóáramú feszültségen világít. Mit….?????

Igen, soha egyetlen generátor sem képes egyenfeszültség előállítására. Amikor egy feszültséget generálnak egy generátorban, akkor az alapértelmezett feszültsége AC lesz. Még az egyenáramú generátorokban is az állórészből előállított közvetlen feszültség váltakozó feszültség, amelyet később mechanikusan DC-vé alakítanak át egy kommutátornak nevezett elrendezés segítségével.

A Spinner által termelt fluxus becslése:

Eddig nagyon jó, folytathatja és adhat magának egy sütit az eddigi dolgok megértéséhez. De próbáljunk meg néhány dolgot kitalálni néhány képlet segítségével.

Az itt használt elektromágnes a ZYE1-P20 / 16 modellszámú, amelynek adatlapján a következő specifikáció szerepel. (Több van, csak a szükségeseket soroltam fel)

Feszültség: 12V

Áram: 0,25A

Tartási erő: 2,5 kg / cm ² vagy 25 N

Középátmérő: 8mm

Annak érdekében, hogy megtaláljuk a tekercs belsejében lévő fordulatok számát, használjuk a képleteket

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Hol, F = Tartási erő Newtonban

N = fordulatok száma, amelyeket meg akarunk találni

I = Az elektromágnesen áram áramlik, amperben

µ0 = mágneses állandó, amely 4π × 10 ^-7

a = A vonzás területe m ² -ben

g = az elektromágnes és a fém közötti rés méterben

Ezekben tudjuk az adatlapból az erőt, amely 25N, az áram 0,25A, és a vonzerő területét πr ² (ahol r = 8mm) segítségével számoljuk ki, amely 0,125m ². Végül a hézag 0,01 m, mivel a 25N cm-es távolságra van megadva.

A fenti érték felhasználásával a számítások szerint az elektromágnesünk fordulatainak száma nagyjából 715 fordulat körül mozog. Most, hogy tudjuk az elektromágnesünk fordulatainak számát, felhasználhatjuk ezeket az információkat arra a magnetomotív erőre (mmf), amelyet a fonó a mágnesekkel együtt forogva hoz létre.

MMF = I × N

Ahol I az áram és N a fordulatok száma.

A LED-en keresztül áramló áram megközelítőleg 20 mA-re tehető.

MMF = 0,02 * 715 = 14,3 At

Ez az MMF értéke nagyon kicsi, mint a tényleges generátorokhoz képest, de egy mágneses fonott fonógép esetében csak ezt kaphattuk. Ezenkívül vegye figyelembe, hogy ezeket a számításokat csak a megértés érdekében végeztük el, és nem elemzésre szolgálnak.

Remélem, megértette, hogy élvezte a projektet, és valami hasznosat tanult belőle. Ha kétségei vannak, használja a megjegyzés részt vagy a fórumokat a megoldáshoz.