Máy phát điện Fidget spinner

Một Electric Generator là rất phổ biến và hữu ích máy điện đã được phát hiện bởi Michael Faraday năm 1832. Kể từ đó chúng tôi đã được sử dụng các máy này trong tất cả các nhà máy điện của chúng tôi để cung cấp điện cho hành tinh chúng ta. Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo một máy phát điện đơn giản sử dụng nam châm điện và một con quay fidget spinner để hiểu khái niệm về máy phát điện.

Trước khi chúng ta bắt đầu, điều quan trọng là phải biết về máy phát điện. Chúng không sản xuất điện. Đúng, bạn nghe đúng đấy! Trên thực tế, điện không bao giờ có thể được sản xuất; theo định luật bảo toàn, năng lượng chỉ có thể truyền từ trạng thái này sang trạng thái khác. Vì vậy, trong máy phát điện, rôto được quay bằng cách sử dụng bất kỳ khớp nối cơ học nào từ tuabin hoặc động cơ và chuyển động quay cơ học này được chuyển thành năng lượng điện trong stato. Chúng ta cũng sẽ làm như vậy, chúng ta sẽ sử dụng fidget spinner làm rôto và nam châm điện làm stato để tạo ra dòng điện đủ nhỏ để phát sáng đèn LED. Nghe thật thú vị phải không? Bắt đầu nào…

Vật liệu thiết yếu:

1. Fidget Spinner
2. Nam châm điện
3. Nam châm Neodymium

Nam châm điện hoạt động như thế nào?

Trước khi tiếp tục với dự án Máy phát điện Fidget Spinner này, vì chúng tôi đang sử dụng nam châm điện nên hãy hiểu cách hoạt động của nó. Cái mà chúng tôi đang sử dụng trong dự án của mình là một nam châm điện 12V 0,25A (thông số kỹ thuật sẽ được thảo luận sau). Vì vậy, rõ ràng, nếu chúng ta cung cấp một nguồn 12V, nó sẽ tiêu thụ khoảng 0,25A và tạo ra từ trường (B) sẽ hút bất kỳ mảnh kim loại nào trong khu vực xung quanh của nó. Từ trường này được tạo ra do dòng điện chạy qua cuộn dây bên trong nam châm điện và như chúng ta đã biết theo định luật cảm ứng Faraday,tất cả các vật dẫn mang dòng điện đều tạo ra từ trường xung quanh chúng. Từ trường này tập trung tại một điểm cụ thể do sự sắp xếp của cuộn dây và do đó nó có khả năng hút kim loại. Nhưng đây không phải là cách chúng tôi muốn nó hoạt động ở đây.

Luôn ghi nhớ cùng một định luật khác, chúng ta cũng có thể tạo ra dòng điện bằng cách tạo ra một từ trường thay đổi gần nam châm điện để nó hoạt động như một máy phát điện. Vì vậy, để tạo ra từ trường khác nhau này, chúng tôi sẽ sử dụng nam châm neodymium với một con quay fidget spinner.

Thiết lập dự án máy phát điện:

Việc thiết lập điều này tương đối đơn giản, bạn chỉ cần đặt nam châm neodymium lên con quay fidget spinner (như hình bên dưới) và đặt nó trực tiếp trên nam châm điện.

Nam châm neodymium rất mạnh và sẽ cố gắng bị nam châm điện hút nếu bạn đang quay nó bằng tay không. Do đó, hãy sử dụng một số sắp xếp để giữ nguyên vẹn cả hai. Tôi đã sử dụng cách sắp xếp đai ốc và bu lông cho giống như trong hình bên dưới. Sau khi hoàn tất, hãy kết nối đèn LED với đầu ra của nam châm điện (không có cực) và bạn đã sẵn sàng cho một vòng quay.

Tạo ra điện bằng Fidget Spinner để phát sáng đèn LED:

Máy phát điện mini của chúng tôi đã sẵn sàng hoạt động. Chỉ cần quay con quay thần tài bằng tay và bạn sẽ thấy đèn LED phát sáng. Điều tương tự cũng có thể được tìm thấy trong bản trình bày video ở cuối trang này. Bạn quay càng nhanh thì nó càng phát sáng. Hãy dành một chút thời gian và tận hưởng kết quả của bạn, sau đó chúng ta hãy phân tích những gì đang xảy ra ở đây.

Được rồi, bây giờ để hiểu về kỹ thuật, chúng ta hãy phân tích một vài thứ. Bạn nên chú ý rằng đèn LED phát sáng không quan trọng bạn xoay con quay theo hướng nào hoặc bạn kết nối đèn LED theo cực nào. Điều này là do ở đây đèn LED thực sự phát sáng trên điện áp AC. Gì….?????

Đúng vậy, không có máy phát điện nào có khả năng tạo ra điện áp một chiều. Khi điện áp được tạo ra trong máy phát điện, điện áp mặc định của nó sẽ là AC. Ngay cả trong máy phát điện DC, điện áp tức thời sản xuất ra của stator là AC nó được sau đó một cách máy móc chuyển đổi thành DC sử dụng một sự sắp xếp được gọi là bộ chuyển mạch.

Ước tính lưu lượng do Spinner sản xuất:

Cho đến nay rất tốt, bạn có thể tiếp tục và cho mình một cookie để hiểu mọi thứ cho đến nay. Nhưng chúng ta hãy thử tìm ra một số điều khác bằng cách sử dụng một số công thức.

Nam châm điện được sử dụng ở đây có số model ZYE1-P20 / 16 có thông số kỹ thuật sau được đề cập trong biểu dữ liệu của nó. (Còn nhiều hơn nữa, tôi chỉ liệt kê những cái bắt buộc)

Điện áp: 12V

Hiện tại: 0,25A

Lực giữ: 2,5kg / cm ² hoặc 25N

Đường kính trung tâm: 8mm

Để tìm số vòng của cuộn dây bên trong, ta sử dụng công thức

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Ở đâu, F = Lực giữ tính bằng Newton

N = Số lượt, chúng tôi đang dự định tìm

I = Dòng điện chạy qua nam châm điện tính bằng Amps

µ0 = Hằng số từ tính, là 4π × 10 ^-7

a = Diện tích của lực hút tính bằng m ²

g = khoảng cách giữa nam châm điện và kim loại tính bằng mét

Trong đó, chúng ta biết lực từ bảng dữ liệu là 25N, cường độ dòng điện là 0,25A, và diện tích của lực hút được tính bằng cách sử dụng πr ² (trong đó r là 8mm) cho 0,125m ². Cuối cùng, khoảng cách là 0,01m kể từ khi 25N được cung cấp cho mỗi cm khoảng cách.

Sử dụng giá trị trên, số vòng trong nam châm điện của chúng tôi được tính là khoảng 715 vòng. Bây giờ chúng ta đã biết số vòng quay của nam châm điện, chúng ta có thể sử dụng thông tin này để tìm Lực nam châm (mmf) được tạo ra bởi con quay khi nó quay với nam châm.

MMF = I × N

Trong đó, I là dòng điện và N là số lượt.

Dòng điện chạy qua đèn LED có thể xấp xỉ 20mA.

MMF = 0,02 * 715 = 14,3 Tại

Giá trị này của MMF rất nhỏ so với giá trị so với các máy phát điện thực tế nhưng đối với một con quay fidget spinner với nam châm, đây là tất cả những gì chúng ta có thể nhận được. Ngoài ra, lưu ý rằng những tính toán này chúng tôi thực hiện chỉ để hiểu cơ sở và không nhằm mục đích sử dụng để phân tích.

Hy vọng bạn hiểu rất thích dự án và học được điều gì đó hữu ích từ nó. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào, hãy sử dụng phần bình luận hoặc diễn đàn để giải quyết.