Неподвижен генератор за електричество

Един електрически генератор е много често и полезна електрическа машина, която е била открита от Майкъл Фарадей през 1832 г. От тогава ние сме били с помощта на тези машини във всички наши централи да осигури електричество за нашата планета. В този проект ще изградим обикновен генератор, използващ електромагнит и въртящ се въртящ механизъм, за да разберем концепцията на генератора.

Преди да започнем е важно да знаем за генераторите. Те не произвеждат електричество. Да, добре сте го чули! Всъщност електричеството никога не може да бъде произведено; според закона за опазване енергията може да се прехвърля само от едно състояние в друго. Така че в генератор роторът се завърта с помощта на механично съединение от турбина или двигател и това механично въртене се преобразува в електрическа енергия в статора. Ще направим същото, ще използваме въртящото устройство за въртене като ротор и електромагнит като статор за производство на електричество, което е достатъчно малко, за да свети светодиод. Звучи интересно нали? Да започваме…

Необходими материали:

Fidget Spinner
Електромагнит
Неодимови магнити

Как работи електромагнитът?

Преди да пристъпим към този проект Fidget Spinner Electric Generator, тъй като използваме електромагнит, нека разберем как работи. Този, който използваме в нашия проект, е електромагнит 12V 0.25A (повече технически характеристики ще бъдат обсъдени по-късно). Така че очевидно, ако доставим 12V, той ще консумира около 0.25A и ще създаде магнитно поле (B), което ще привлече всяко метално парче в околността му. Това магнитно поле се получава, тъй като токът протича през намотката, която е вътре в електромагнита и както знаем според Закона за индукцията на Фарадей,всички токопроводящи проводници създават магнитно поле около тях. Това магнитно поле е концентрирано в определена точка поради разположението на бобината и следователно е способно да привлича метал. Но не така искаме да работи тук.

Имайки предвид един и същ закон за Фарадес, трябва да можем да генерираме и ток, като създаваме променливо магнитно поле близо до електромагнита, така че да действа като генератор. Така че, за да създадем това променливо магнитно поле, ще използваме неодимови магнити с въртящ се спинер.

Създаване на проект за генератор на електроенергия:

Настройката за това е сравнително проста, просто трябва да поставите неодимовите магнити върху въртящия се въртящ механизъм (както е показано по-долу) и да го поставите директно върху електромагнита.

Неодимовите магнити са много мощни и ще се опитат да бъдат привлечени от електромагнита, ако го въртите със свободната ръка. Следователно използвайте някакво споразумение, за да държите и двамата непокътнати. Използвах гайка и болтове за същото, както е показано на снимката по-долу. След като свършите, свържете светодиод към изходния терминал на електромагнита (без полярност) и сте готови за завъртане.

Генериране на електричество с помощта на Fidget Spinner за светене на LED:

Нашият мини генератор е готов за действие. Просто завъртете въртящото устройство с ръка и трябва да забележите, че светодиодът свети. Същото може да се намери и във видеопрезентацията в края на тази страница. Колкото по-бързо завъртите, толкова по-ярко свети. Прекарайте малко време и се насладете на резултатите си, по-късно нека анализираме какво се случва тук.

Добре, сега за да получим технически, нека анализираме няколко неща. Трябваше да забележите, че светодиодът свети, без значение в каква посока завъртате въртящия се механизъм или в коя полярност свързвате светодиода. Това е така, защото тук LED действително свети на променливо напрежение. Какво….?????

Да, никой генератор никога не е способен да произвежда постояннотоково напрежение. Когато напрежението се генерира в генератор, напрежението по подразбиране ще бъде AC. Дори в DC генераторите, непосредственото напрежение, произведено от статора, е AC, което по-късно се преобразува механично в DC, използвайки устройство, наречено комутатор.

Оценка на потока, произведен от Spinner:

Дотук добре, можете да продължите и да си дадете бисквитка за разбиране на нещата до момента. Но нека опитаме да разберем още няколко неща, като използваме някои формули.

Използваният тук електромагнит е с номер на модел ZYE1-P20 / 16, който има следната спецификация, спомената в техническия лист. (Има още, изброил съм само необходимите)

Напрежение: 12V

Ток: 0.25A

Сила на задържане: 2,5 кг / см ² или 25N

Диаметър на центъра: 8 мм

За да намерим броя на завъртанията на бобината вътре, нека използваме формулите

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Където, F = Задържаща сила в Нютон

N = Брой завои, които възнамеряваме да намерим

I = Ток, протичащ през електромагнита в ампера

µ0 = Магнитна константа, която е 4π × 10 ^-7

a = Привлекателна площ в m ²

g = празнина между електромагнита и метала в метри

В тях ние знаем силата от листа с данни, която е 25N, токът е 0,25A и площта на привличане се изчислява, като се използва πr ² (където r е 8 mm), което дава 0,125 m ². И накрая, празнината е 0,01 м, тъй като 25N е дадено за разстояние на см.

Използвайки горната стойност, броят на завъртанията в нашия електромагнит се изчислява на около 715 оборота. Сега, след като знаем броя на завъртанията в нашия електромагнит, можем да използваме тази информация, за да намерим магнитомотивната сила (mmf), която се произвежда от въртящата се машина, когато се върти с магнитите.

MMF = I × N

Където I е токът, а N е броят на завъртанията.

Токът, преминаващ през светодиода, може да бъде приближен до 20 mA.

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

Тази стойност на MMF е много много малка от тази в сравнение с действителните генератори, но за въртящ се въртящ механизъм с магнити това е всичко, което бихме могли да получим. Също така имайте предвид, че тези изчисления направихме само за разбиране и не са предназначени да бъдат използвани за анализ.

Надявам се, че сте разбрали, че проектът ви е харесал и сте научили нещо полезно от него. Ако имате някакви съмнения, използвайте раздела за коментари или форумите, за да го разрешите.