Fidget spinner generátor elektřiny

Electric Generator je velmi časté a užitečné elektrický stroj, který byl objeven Michael Faraday v roce 1832. Od té doby jsme používali tyto stroje ve všech našich elektrárnách pro výrobu elektřiny pro naši planetu. V tomto projektu budeme stavět jednoduchý generátor využívající elektromagnet a fidget spinner, abychom porozuměli konceptu generátoru.

Než začneme, je důležité vědět o generátorech. Nevyrábejí elektřinu. Ano, slyšeli jste to správně! Ve skutečnosti nelze nikdy vyrobit elektřinu; podle zákona zachování lze energii přenášet pouze z jednoho státu do druhého. Takže v generátoru se rotor otáčí pomocí jakékoli mechanické spojky z turbíny nebo motoru a tato mechanická rotace se převádí na elektrickou energii ve statoru. Uděláme to samé, použijeme fidget spinner jako rotor a elektromagnet jako stator k výrobě elektřiny, která je dostatečně malá na to, aby svítila LED. Zní to zajímavě, že? Začněme…

Potřebné materiály:

Fidget Spinner
Elektromagnet
Neodymové magnety

Jak funguje elektromagnet?

Než budeme pokračovat v tomto projektu Fidget Spinner Electricity Generator, protože používáme elektromagnet, pochopíme, jak to funguje. Ten, který používáme v našem projektu, je elektromagnet 12V 0,25A (další technické specifikace budou probrány později). Je zřejmé, že pokud dodáme 12V, spotřebuje kolem 0,25 A a vytvoří magnetické pole (B), které přiláká jakýkoli kovový kousek v jeho okolí. Toto magnetické pole vzniká, protože proud protéká cívkou, která je uvnitř elektromagnetu, a jak víme podle Faradayova zákona indukce,všechny vodiče pro vedení proudu vytvářejí kolem nich magnetické pole. Toto magnetické pole je koncentrováno v určitém bodě kvůli uspořádání cívky, a proto je schopné přilákat kov. Ale takhle nechceme, aby to tady fungovalo.

Když budeme mít na paměti stejný zákon, měli bychom být schopni generovat proud také vytvářením měnícího se magnetického pole v blízkosti elektromagnetu, aby fungoval jako generátor. Abychom tedy vytvořili toto měnící se magnetické pole, použijeme neodymové magnety s fidget spinnerem.

Nastavení projektu Generátor elektřiny:

Nastavení je poměrně jednoduché, stačí umístit neodymové magnety nad fidget spinner (jak je znázorněno níže) a umístit jej přímo nad elektromagnet.

Neodymové magnety jsou velmi silné a pokusí se přilákat k elektromagnetu, pokud jej otáčíte volnou rukou. Proto použijte nějaké uspořádání, abyste oba udrželi neporušené. Použil jsem uspořádání matice a šroubu pro to samé, jak je znázorněno na obrázku níže. Jakmile je to hotové, připojte LED k výstupní svorce elektromagnetu (bez polarity) a jste připraveni k otáčení.

Výroba elektřiny pomocí Fidget Spinner pro rozsvícení LED:

Náš mini generátor je připraven k akci. Jednoduše roztočte fidget spinner rukou a měli byste si všimnout, že LED svítí. Totéž lze také nalézt na grafické prezentace na konci této stránky. Čím rychleji točíte, tím jasněji svítí. Strávte nějaký čas a užívejte si svůj výstup, později analyzujme, co se tady děje.

Dobře, teď, abychom získali technické informace, pojďme analyzovat několik věcí. Měli jste si všimnout, že LED dioda svítí bez ohledu na to, jakým směrem otáčíte rotátorem nebo jakou polaritou LED připojujete. Je to proto, že zde LED skutečně svítí na střídavé napětí. Co….?????

Ano, žádný generátor nikdy není schopen produkovat stejnosměrné napětí. Když je napětí generováno v generátoru, jeho výchozí napětí bude AC. I v generátorech stejnosměrného proudu je okamžité napětí vyprodukované ze statoru střídavé, později se mechanicky přemění na stejnosměrné pomocí uspořádání zvaného komutátor.

Odhad toku produkovaného Spinnerem:

Zatím je to v pořádku, můžete pokračovat a dát si cookie pro porozumění dosavadním věcem. Zkusme však pomocí několika vzorců zjistit několik dalších věcí.

Elektromagnet, který se zde používá, má modelové číslo ZYE1-P20 / 16, které má v datovém listu uvedenou následující specifikaci. (Je jich více, uvedl jsem pouze povinné)

Napětí: 12V

Aktuální: 0,25 A.

Přídržná síla: 2,5 kg / cm ² nebo 25 N.

Průměr středu: 8 mm

Abychom zjistili počet závitů uvnitř cívky, použijme vzorce

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Kde, F = přídržná síla v Newtonu

N = počet závitů, které hodláme najít

I = Proud protékající elektromagnetem v ampérech

µ0 = magnetická konstanta, která je 4π × ^10-7

a = přitažlivá plocha vm ²

g = mezera mezi elektromagnetem a kovem v metrech

V nich známe sílu z datového listu, která je 25 N, proud je 0,25 A a oblast přitažlivosti se vypočítá pomocí πr ² (kde r je 8 mm), což dává 0,125 ^m2. Nakonec je mezera 0,01 m, protože 25N je uvedeno pro vzdálenost cm.

Při použití výše uvedené hodnoty se počet závitů v našem elektromagnetu vypočítá zhruba na 715 otáček. Nyní, když známe počet závitů v našem elektromagnetu, můžeme tuto informaci použít k nalezení magnetomotorické síly (mmf), která je vytvářena rozmetávačem, když se otáčí s magnety.

MMF = I × N

Kde, I je proud a N je počet otáček.

Proud protékající LED může být přibližně 20 mA.

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

Tato hodnota MMF je ve srovnání se skutečnými generátory velmi malá, ale u fidget spinneru s magnety je to vše, co jsme mohli získat. Všimněte si také, že tyto výpočty jsme provedli pouze pro pochopení základu a nejsou určeny k použití pro analýzu.

Doufám, že jste pochopili, že se vám projekt líbil a naučili se z něj něco užitečného. Máte-li jakékoli pochybnosti, použijte sekci komentářů nebo fóra k jejímu vyřešení.