Zappeln Sie den Spinner-Stromgenerator

Ein elektrischer Generator ist eine sehr verbreitete und nützliche elektrische Maschine, die 1832 von Michael Faraday entdeckt wurde. Seitdem verwenden wir diese Maschinen in allen unseren Kraftwerken, um unseren Planeten mit Strom zu versorgen. In diesem Projekt werden wir einen einfachen Generator mit einem Elektromagneten und einem Zappelspinner bauen, um das Konzept des Generators zu verstehen.

Bevor wir beginnen, ist es wichtig , über Generatoren Bescheid zu wissen. Sie produzieren keinen Strom. Ja, du hast es richtig gehört! Tatsächlich kann niemals Strom erzeugt werden. Nach dem Erhaltungsgesetz kann Energie nur von einem Staat in einen anderen übertragen werden. In einem Generator wird der Rotor unter Verwendung einer mechanischen Kupplung von einer Turbine oder einem Motor gedreht, und diese mechanische Drehung wird im Stator in elektrische Energie umgewandelt. Wir werden das Gleiche tun, wir werden den Zappelspinner als Rotor und einen Elektromagneten als Stator verwenden, um Elektrizität zu erzeugen, die klein genug ist, um eine LED zu leuchten. Klingt interessant, oder? Lass uns anfangen…

Erforderliche Materialien:

1. Fidget spinner
2. Elektromagnet
3. Neodym-Magneten

Wie funktioniert ein Elektromagnet?

Bevor Sie mit diesem Fidget Spinner Electricity Generator- Projekt fortfahren, sollten Sie verstehen, wie es funktioniert, da wir einen Elektromagneten verwenden. Derjenige, den wir in unserem Projekt verwenden, ist ein 12V 0,25A (weitere technische Daten werden später besprochen) Elektromagnet. Wenn wir also 12 V liefern, verbraucht es ungefähr 0,25 A und erzeugt ein Magnetfeld (B), das jedes Metallstück in seiner Umgebung anzieht. Dieses Magnetfeld wird erzeugt, weil der Strom durch die Spule fließt, die sich im Elektromagneten befindet, und wie wir nach dem Faradayschen Induktionsgesetz wissen ,Alle stromführenden Leiter erzeugen um sie herum ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ist aufgrund der Spulenanordnung an einem bestimmten Punkt konzentriert und kann daher Metall anziehen. Aber so wollen wir es hier nicht.

Unter Berücksichtigung des gleichen Gesetzes von heute sollten wir in der Lage sein, auch Strom zu erzeugen, indem wir ein variierendes Magnetfeld in der Nähe des Elektromagneten erzeugen, so dass dieser als Generator fungiert. Um dieses variierende Magnetfeld zu erzeugen, werden wir Neodym-Magnete mit einem zappeligen Spinner verwenden.

Aufbau des Stromerzeugerprojekts:

Die Einrichtung hierfür ist relativ einfach. Sie müssen lediglich die Neodym-Magnete über dem Zappelspinner (wie unten gezeigt) platzieren und direkt über dem Elektromagneten platzieren.

Die Neodym-Magnete sind sehr leistungsstark und versuchen, vom Elektromagneten angezogen zu werden, wenn Sie ihn mit der freien Hand drehen. Verwenden Sie daher eine Anordnung, um beide intakt zu halten. Ich habe eine Schrauben- und Mutternanordnung verwendet, wie in der Abbildung unten gezeigt. Sobald dies erledigt ist, schließen Sie eine LED an den Ausgangsanschluss des Elektromagneten an (keine Polarität) und Sie sind bereit für einen Spin.

Stromerzeugung mit Fidget Spinner zum Leuchten einer LED:

Unser Mini-Generator ist einsatzbereit. Drehen Sie einfach den Zappelspinner mit Ihrer Hand und Sie sollten bemerken, dass die LED leuchtet. Das gleiche gilt auch bei der gefunden werden Video - Darstellung am Ende dieser Seite. Je schneller Sie drehen, desto heller leuchtet es. Verbringen Sie einige Zeit und genießen Sie Ihre Ausgabe. Lassen Sie uns später analysieren, was hier passiert.

Okay, jetzt, um technisch zu werden, lassen Sie uns ein paar Dinge analysieren. Sie sollten bemerkt haben, dass die LED leuchtet, egal in welche Richtung Sie den Spinner drehen oder in welcher Polarität Sie die LED anschließen. Dies liegt daran, dass hier die LED tatsächlich bei Wechselspannung leuchtet. Was….?????

Ja, kein Generator kann jemals Gleichspannung erzeugen. Wenn die Spannung in einem Generator erzeugt wird, ist ihre Standardspannung Wechselstrom. Selbst bei Gleichstromgeneratoren ist die vom Stator erzeugte unmittelbare Spannung Wechselstrom, der später unter Verwendung einer als Kommutator bezeichneten Anordnung mechanisch in Gleichstrom umgewandelt wird.

Schätzung des von Spinner produzierten Flusses:

So weit so gut, können Sie sich einen Keks geben, um die bisherigen Dinge zu verstehen. Aber lassen Sie uns versuchen, einige weitere Dinge mithilfe einiger Formeln herauszufinden.

Der hier verwendete Elektromagnet hat die Modellnummer ZYE1-P20 / 16 und die folgende Spezifikation in seinem Datenblatt. (Es gibt mehr, ich habe nur die erforderlichen aufgelistet)

Spannung: 12V

Strom: 0,25A

Haltekraft: 2,5 kg / cm ² oder 25 N.

Mittendurchmesser: 8mm

Verwenden Sie die Formeln, um die Anzahl der Windungen der Spule im Inneren zu ermitteln

F = ((NI) 2 × & mgr; 0 × a) / (2 × g 2)

Wo, F = Haltekraft in Newton

N = Anzahl der Windungen, die wir finden wollen

I = Durch den Elektromagneten fließender Strom in Ampere

µ0 = Magnetkonstante, die 4π × 10 ^-7 beträgt

a = Anziehungspunkt in m ²

g = Spalt zwischen Elektromagnet und Metall in Metern

In diesen kennen wir die Kraft aus dem Datenblatt, die 25 N beträgt, der Strom beträgt 0,25 A, und die Anziehungsfläche wird unter Verwendung von πr ² (wobei r 8 mm beträgt) berechnet, was 0,125 m ² ergibt. Schließlich beträgt der Spalt 0,01 m, da die 25 N pro cm Abstand angegeben sind.

Unter Verwendung des obigen Wertes wird die Anzahl der Windungen in unserem Elektromagneten auf ungefähr 715 Windungen berechnet. Nachdem wir die Anzahl der Windungen in unserem Elektromagneten kennen, können wir diese Informationen verwenden, um die magnetomotorische Kraft (mmf) zu ermitteln, die vom Spinner erzeugt wird, wenn er sich mit den Magneten dreht.

MMF = I × N.

Wobei I der Strom und N die Anzahl der Windungen ist.

Der durch die LED fließende Strom könnte auf 20 mA angenähert werden.

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

Dieser Wert von MMF ist sehr, sehr klein im Vergleich zu tatsächlichen Generatoren, aber für einen zappeligen Spinner mit Magneten ist dies alles, was wir bekommen könnten. Beachten Sie auch, dass diese Berechnungen nur zum Verständnis durchgeführt wurden und nicht für die Analyse vorgesehen sind.

Ich hoffe, Sie haben das Projekt verstanden und etwas Nützliches daraus gelernt. Wenn Sie Zweifel haben, verwenden Sie den Kommentarbereich oder die Foren, um eine Lösung zu finden.