Fidget generatorul de energie electrică

Un generator electric este o mașină electrică foarte obișnuită și utilă care a fost descoperită de Michael Faraday în 1832. De atunci folosim aceste mașini în toate centralele noastre electrice pentru a furniza energie electrică planetei noastre. În acest proiect, vom construi un generator simplu folosind un electromagnet și un spinner fidget pentru a înțelege conceptul de generator.

Înainte de a începe este important să știm despre generatoare. Nu produc electricitate. Da, ai auzit bine! De fapt, electricitatea nu poate fi niciodată produsă; conform legii conservării, energia nu poate fi transferată decât dintr-o stare în alta. Deci, într-un generator, rotorul este rotit folosind orice cuplaj mecanic de la o turbină sau motor și această rotație mecanică este transformată în energie electrică în stator. Vom face la fel, vom folosi spinner-ul ca rotor și un electromagnet ca stator pentru a produce electricitate suficient de mică pentru a aprinde un LED. Sună interesant nu? Să începem…

Materiale necesare:

1. Fidget Spinner
2. Electromagnet
3. Magneți de neodim

Cum funcționează un electromagnet?

Înainte de a continua cu acest proiect Fidget Spinner Electricity Generator, întrucât folosim un electromagnet ne permite să înțelegem cum funcționează. Cel pe care îl folosim în proiectul nostru este un electromagnet de 12V 0.25A (mai multe specificații tehnice vor fi discutate mai târziu). Deci, evident, dacă furnizăm un 12V, acesta va consuma în jur de 0,25 A și va produce un câmp magnetic (B) care va atrage orice piesă metalică din zona sa înconjurătoare. Acest câmp magnetic este produs deoarece curentul curge prin bobina care se află în interiorul electromagnetului și așa cum știm conform legii de inducție a lui Faraday,toți conductorii care transportă curent produc în jurul lor un câmp magnetic. Acest câmp magnetic este concentrat într-un anumit punct datorită aranjamentului bobinei și, prin urmare, este capabil să atragă metalul. Dar nu așa vrem să funcționeze aici.

Ținând cont de aceeași lege din zilele noastre, ar trebui să putem genera și curent prin crearea unui câmp magnetic variabil lângă electromagnet, astfel încât acesta să acționeze ca un generator. Deci, pentru a crea acest câmp magnetic diferit, vom folosi magneți de neodim cu un filet de agitare.

Configurarea proiectului generatorului de energie electrică:

Setarea pentru acest lucru este relativ simplă, trebuie doar să plasați magneții de neodim peste spinner-ul (așa cum se arată mai jos) și să-l plasați direct peste electromagnet.

Magneții de neodim sunt foarte puternici și vor încerca să fie atrași de electromagnet dacă îl rotiți cu mâna liberă. Prin urmare, utilizați un aranjament pentru a le menține pe amândouă intacte. Am folosit un aranjament pentru piulițe și șuruburi pentru același lucru ca în imaginea de mai jos. Odată ce ați terminat, conectați un LED la terminalul de ieșire al electromagnetului (fără polaritate) și sunteți gata pentru o rotire.

Generarea de energie electrică utilizând Fidget Spinner pentru a aprinde un LED:

Mini generatorul nostru este gata de acțiune. Întoarceți-l cu mâna și întoarceți-l pe spinner-ul fidget și ar trebui să observați lumina LED-ului. Același lucru poate fi găsit și la prezentarea video de la sfârșitul acestei pagini. Cu cât te învârți mai repede, cu atât mai strălucitor strălucește. Petreceți ceva timp și bucurați-vă de rezultatele dvs., mai târziu să analizăm ce se întâmplă aici.

Bine, acum pentru a obține tehnică, să analizăm câteva lucruri. Ar fi trebuit să observați că LED-ul luminează, indiferent în ce direcție rotiți spinner-ul sau în ce polaritate conectați LED-ul. Acest lucru se datorează faptului că LED-ul luminează de fapt la tensiunea de curent alternativ. Ce….?????

Da, niciun generator nu este capabil să producă tensiune continuă. Când tensiunea este produsă într-un generator, tensiunea implicită va fi AC. Chiar și în generatoarele de curent continuu, tensiunea imediată produsă din stator este de curent alternativ, ulterior este apoi transformată mecanic în curent continuu folosind un aranjament numit comutator.

Estimarea fluxului produs de Spinner:

Până acum, bine, puteți merge mai departe și vă puteți oferi un cookie pentru a înțelege lucrurile de până acum. Dar să încercăm să aflăm câteva lucruri folosind câteva formule.

Electromagnetul utilizat aici este cu numărul de model ZYE1-P20 / 16 care are următoarea specificație menționată în fișa sa tehnică. (Sunt mai multe, am enumerat doar cele necesare)

Tensiune: 12V

Curent: 0,25A

Forța de menținere: 2,5 kg / cm ² sau 25N

Diametru central: 8mm

Pentru a găsi numărul de rotații ale bobinei din interior, să folosim formulele

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Unde, F = Forța de menținere în Newton

N = Numărul de ture pe care intenționăm să le găsim

I = Curent care curge prin electromagnet în Amperi

µ0 = Constanta magnetică, care este 4π × 10 ^-7

a = Zona de atracție în m ²

g = decalajul dintre electromagnet și metal în metri

În acestea cunoaștem forța din foaia de date care este 25N, curentul este 0,25A, iar aria de atracție este calculată folosind πr ² (unde r este 8mm) care dă 0,125m ². În cele din urmă, decalajul este de 0,01 m, deoarece 25N este dat pentru o distanță pe cm.

Folosind valoarea de mai sus, numărul de ture din electromagnetul nostru este calculat să fie de aproximativ 715 ture. Acum, că știm numărul de spire ale electromagnetului nostru, putem folosi aceste informații pentru a găsi forța magnetomotorie (mmf) care este produsă de rotator atunci când se rotește cu magneții.

MMF = I × N

Unde, I este curentul și N este numărul de ture.

Curentul care trece prin LED-ul ar putea fi aproximativ la 20mA.

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

Această valoare a MMF este foarte foarte mică decât cea comparată cu generatoarele reale, dar pentru un filet cu magneți, asta este tot ce putem obține. De asemenea, rețineți că aceste calcule le-am efectuat doar pentru a înțelege baza și nu sunt destinate a fi utilizate pentru analiză.

Sper că ați înțeles că s-a bucurat de proiect și ați învățat ceva util din acesta. Dacă aveți vreo îndoială, folosiți secțiunea de comentarii sau forumurile pentru a o rezolva.