„Fidget spinner“ elektros generatorius

Elektros generatorius yra labai dažnas ir naudinga elektros mašina, kuri buvo atrasta Michael Faraday 1832 m Nuo tada mes buvome naudojant šias mašinas visose mūsų elektrinių teikti elektros energiją mūsų planetoje. Šiame projekte mes ketiname pastatyti paprastą generatorių, naudodami elektromagnetą ir jaudinantį suktuką, kad suprastume generatoriaus sąvoką.

Prieš pradedant svarbu žinoti apie generatorius. Jie negamina elektros. Taip, tu teisingai girdėjai! Iš tikrųjų elektros niekada negalima gaminti; pagal išsaugojimo dėsnį energija gali būti perduodama tik iš vienos būsenos į kitą. Taigi generatoriuje rotorius sukamas naudojant bet kokią mechaninę jungtį iš turbinos ar variklio ir šis mechaninis sukimas statoriuje paverčiamas elektros energija. Mes darysime tą patį, kaip rotorių naudosime fidget suktuką, o kaip statorių - elektromagnetą, kad pagamintume pakankamai mažą elektros energiją, kad švytėtų šviesos diodas. Skamba įdomiai, tiesa? Pradėkime…

Reikalingos medžiagos:

1. „Fidget Spinner“
2. Elektromagnetas
3. Neodimio magnetai

Kaip veikia elektromagnetas?

Prieš tęsdami šį „ Fidget Spinner“ elektros generatoriaus projektą, nes mes naudojame elektromagnetą, galime suprasti, kaip jis veikia. Tas, kurį naudojame savo projekte, yra 12 V 0,25 A (daugiau techninių specifikacijų aptarsime vėliau) elektromagnetas. Taigi akivaizdu, kad jei mes tiekiame 12 V įtampą, jis sunaudos apie 0,25 A ir sukurs magnetinį lauką (B), kuris pritrauks bet kokį metalinį gabalą jo apylinkėse. Šis magnetinis laukas susidaro todėl, kad srovė teka per ritę, esančią elektromagneto viduje, ir kaip mes žinome pagal Faradėjaus indukcijos dėsnį,visi srovės laidininkai aplink juos sukuria magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas sutelktas tam tikrame taške dėl ritės išdėstymo, taigi jis gali pritraukti metalą. Bet mes ne taip norime, kad jis čia veiktų.

Turėdami omenyje tą patį papročių dėsnį, turėtume sugebėti generuoti srovę, šalia elektromagneto sukurdami kintantį magnetinį lauką, kad jis veiktų kaip generatorius. Taigi, norėdami sukurti šį kintantį magnetinį lauką, naudosime neodimio magnetus su jaudinančiu suktuku.

Elektros generatoriaus projekto sąranka:

Tai nustatyti yra gana paprasta, jums tereikia uždėti neodimio magnetus virš judančio suktuko (kaip parodyta žemiau) ir padėti jį tiesiai į elektromagnetą.

Neodimio magnetai yra labai galingi ir bandys pritraukti elektromagnetą, jei sukate laisvąja ranka. Taigi naudokite tam tikrą tvarką, kad abu liktų nepažeisti. Aš naudojau veržlę ir varžtą taip, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Kai tai bus padaryta, prijunkite šviesos diodą prie elektromagneto išėjimo gnybto (be poliškumo) ir būsite pasirengę sukti.

Elektros gamyba naudojant „Fidget Spinner“, kad švytėtų šviesos diodas:

Mūsų mini generatorius yra pasirengęs veikti. Tiesiog pasukite rankoje jaudinantį suktuką ir turėtumėte pastebėti šviečiantį šviesos diodą. Tą patį galima rasti ir vaizdo pristatyme šio puslapio pabaigoje. Kuo greičiau suki, tuo ryškiau švyti. Praleiskite šiek tiek laiko ir mėgaukitės savo rezultatais, vėliau paanalizuokime, kas čia vyksta.

Gerai, dabar, norėdami patekti į techniką, išanalizuokime keletą dalykų. Jūs turėjote pastebėti, kad šviesos diodas šviečia, nesvarbu, kuria kryptimi sukate suktuką ar kokiu poliškumu jungiate šviesos diodą. Taip yra todėl, kad čia šviesos diodas iš tikrųjų šviečia kintama įtampa. Ką….?????

Taip, joks generatorius niekada negali gaminti nuolatinės įtampos. Kai įtampa generuojama generatoriuje, numatytoji įtampa bus kintama. Net nuolatinės srovės generatoriuose tiesioginė įtampa, gaunama iš statoriaus, yra kintamosios srovės, vėliau ji mechaniškai paverčiama nuolatine, naudojant komutatorių.

„Spinner“ sukurto srauto įvertinimas:

Kol kas taip gerai, galite eiti į priekį ir duoti sau slapuką, kad suprastumėte iki šiol buvusius dalykus. Bet pabandykime išsiaiškinti dar keletą dalykų naudodami kai kurias formules.

Čia naudojamas elektromagnetas yra modelio numerio ZYE1-P20 / 16, kurio specifikacijose nurodyta ši specifikacija. (Yra daugiau, išvardijau tik reikalingus)

Įtampa: 12V

Srovė: 0,25A

Laikymo jėga: 2,5 kg / cm ² arba 25 N

Centro skersmuo: 8mm

Norėdami sužinoti ritės apsisukimų skaičių viduje, naudokime formules

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Kur, F = laikymo jėga Niutone

N = posūkių, kuriuos ketiname rasti, skaičius

I = srovė, tekanti per elektromagnetą amperais

µ0 = magnetinė konstanta, kuri yra 4π × 10 ^-7

a = traukos plotas m ²

g = tarpas tarp elektromagneto ir metalo metrais

Iš jų mes žinome jėgą iš duomenų lapo, kuri yra 25N, srovė yra 0,25A, o traukos plotas apskaičiuojamas naudojant πr ² (kur r yra 8 mm), kuris suteikia 0,125 m ². Galiausiai, tarpas yra 0,01 m, nes 25N nurodomas už cm atstumą.

Naudojant aukščiau pateiktą vertę, apskaičiuojama, kad mūsų elektromagneto posūkių skaičius yra maždaug 715 apsisukimų. Dabar, kai žinome savo elektromagneto apsisukimų skaičių, galime naudoti šią informaciją norėdami rasti magnetomotyvo jėgą (mmf), kurią sukasi verpėjas, kai jis sukasi kartu su magnetais.

PRF = I × N

Kur, I yra srovė, o N - posūkių skaičius.

Šviesos diodu tekanti srovė galėtų būti maždaug 20mA.

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

Ši PRF vertė yra labai maža, palyginti su faktiniais generatoriais, tačiau tai yra viskas, ką galime gauti švelniai sukdami su magnetais. Be to, atkreipkite dėmesį, kad šiuos skaičiavimus atlikome tik tam, kad suprastume, ir jie nėra skirti naudoti analizei.

Tikiuosi, kad supratote, kad patiko projektas ir sužinojote iš jo naudingo dalyko. Jei turite kokių nors abejonių, naudokite komentarų skiltį arba forumus, kad tai išspręstumėte.