Электрогенератор Fidget Spinner

Электрический генератор является очень распространенным и полезным электрической машиной, которая была обнаружена Майклом Фарадеем в 1832. С тех пор мы используем эти машины во всех наших электростанциях для обеспечения электроэнергии для нашей планеты. В этом проекте мы собираемся построить простой генератор с помощью электромагнита и прядильщика, чтобы понять концепцию генератора.

Прежде чем мы начнем, важно узнать о генераторах. Они не производят электричество. Да, вы не ослышались! Фактически, электричество никогда нельзя производить; по закону сохранения энергия может передаваться только из одного состояния в другое. Таким образом, в генераторе ротор вращается с использованием любой механической муфты от турбины или двигателя, и это механическое вращение преобразуется в электрическую энергию в статоре. Мы собираемся сделать то же самое, мы будем использовать спиннер в качестве ротора и электромагнит в качестве статора, чтобы производить электричество, достаточно маленькое, чтобы светить светодиод. Звучит интересно, правда? Давайте начнем…

Необходимые материалы:

Непоседа Spinner
Электромагнит
Неодимовые магниты

Как работает электромагнит?

Прежде чем приступить к проекту Fidget Spinner Electricity Generator, поскольку мы используем электромагнит, давайте разберемся, как он работает. Тот, который мы используем в нашем проекте, - это электромагнит 12 В 0,25 А (более подробные технические характеристики будут рассмотрены позже). Очевидно, что если мы подадим 12 В, он будет потреблять около 0,25 А и создавать магнитное поле (B), которое будет притягивать любой металлический предмет в окружающей его области. Это магнитное поле создается потому, что ток течет через катушку, которая находится внутри электромагнита, и, как мы знаем, согласно закону индукции Фарадея,все проводники с током создают вокруг себя магнитное поле. Это магнитное поле сконцентрировано в определенной точке из-за расположения катушки и, следовательно, способно притягивать металл. Но мы не хотим, чтобы это работало здесь.

Помня о том же законе Фарадея, мы должны иметь возможность генерировать ток, создавая переменное магнитное поле около электромагнита, чтобы он действовал как генератор. Итак, чтобы создать это переменное магнитное поле, мы будем использовать неодимовые магниты со спиннером.

Создание проекта генератора электроэнергии:

Настройка для этого относительно проста, вам просто нужно разместить неодимовые магниты над спиннером (как показано ниже) и поместить его прямо над электромагнитом.

Неодимовые магниты очень мощные и будут пытаться притягиваться к электромагниту, если вы вращаете его свободной рукой. Поэтому используйте какое-то приспособление, чтобы удерживать их обоих нетронутыми. Я использовал гайку и болт, как показано на рисунке ниже. Как только это будет сделано, подключите светодиод к выходной клемме электромагнита (без полярности), и вы готовы к вращению.

Производство электроэнергии с помощью Fidget Spinner для свечения светодиода:

Наш мини-генератор готов к работе. Просто вращайте спиннер рукой, и вы должны заметить, что светодиод светится. То же самое можно найти в видеопрезентации в конце этой страницы. Чем быстрее вы вращаете, тем ярче он светится. Потратьте немного времени и наслаждайтесь результатом, позже давайте проанализируем, что здесь происходит.

Хорошо, теперь давайте разберем несколько вещей. Вы должны были заметить, что светодиод светится независимо от того, в каком направлении вы вращаете спиннер или с какой полярностью вы подключаете светодиод. Это потому, что здесь светодиод действительно светится от переменного напряжения. Какая….?????

Да, ни один генератор не может вырабатывать постоянное напряжение. Когда напряжение вырабатывается в генераторе, его напряжение по умолчанию будет переменным током. Даже в генераторах постоянного тока мгновенное напряжение, создаваемое статором, является переменным, а затем механически преобразуется в постоянный ток с помощью устройства, называемого коммутатором.

Оценка потока, производимого спиннером:

Пока все хорошо, вы можете пойти дальше и дать себе печенье для понимания вещей на данный момент. Но давайте попробуем выяснить еще кое-что с помощью некоторых формул.

Используемый здесь электромагнит имеет номер модели ZYE1-P20 / 16, который имеет следующие характеристики, упомянутые в его техническом описании. (Их больше, я перечислил только необходимые)

Напряжение: 12 В

Сила тока: 0,25 А

Удерживающая сила: 2,5 кг / см ² или 25 Н

Диаметр центра: 8 мм

Чтобы найти количество витков внутри катушки воспользуемся формулами

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Где, F = Удерживающая сила в Ньютонах

N = количество витков, которое мы собираемся найти

I = ток, протекающий через электромагнит в амперах

µ0 = Магнитная постоянная, которая равна 4π × 10 ^-7

a = Площадь притяжения в м ²

g = зазор между электромагнитом и металлом в метрах

В них мы знаем силу из таблицы данных, которая составляет 25 Н, ток 0,25 А, а площадь притяжения рассчитывается с использованием πr ² (где r составляет 8 мм), что дает 0,125 м ². Наконец, зазор составляет 0,01 м, поскольку 25 Н дано на каждый см расстояния.

Используя указанное выше значение, количество витков в нашем электромагните составляет примерно 715 витков. Теперь, когда мы знаем количество витков в нашем электромагните, мы можем использовать эту информацию, чтобы найти магнитодвижущую силу (ммс), создаваемую спиннером, когда он вращается вместе с магнитами.

MMF = I × N

Где I - ток, а N - количество витков.

Ток, протекающий через светодиод, может составлять примерно 20 мА.

MMF = 0,02 * 715 = 14,3 при

Это значение MMF очень и очень мало по сравнению с реальными генераторами, но для спиннера с магнитами это все, что мы могли бы получить. Также обратите внимание, что эти расчеты мы выполнили только для понимания основы и не предназначены для использования для анализа.

Надеюсь, вы поняли, что проект вам понравился, и вы узнали из него что-то полезное. Если у вас есть сомнения, используйте раздел комментариев или форумы, чтобы решить эту проблему.