Fidget spinner elektriciteitsgenerator

Een elektrische generator is een veel voorkomende en nuttige elektrische machine die in 1832 door Michael Faraday werd ontdekt. ​​Sindsdien gebruiken we deze machines in al onze energiecentrales om onze planeet van elektriciteit te voorzien. In dit project gaan we een eenvoudige generator bouwen met behulp van een elektromagneet en een fidget-spinner om het concept van de generator te begrijpen.

Voordat we beginnen is het belangrijk om te weten over generatoren. Ze produceren geen elektriciteit. Ja, je hebt het goed gehoord! In feite kan er nooit elektriciteit worden geproduceerd; volgens de wet van behoud kan energie alleen van de ene staat naar de andere worden overgedragen. Dus in een generator wordt de rotor geroteerd met behulp van een mechanische koppeling van een turbine of motor en deze mechanische rotatie wordt omgezet in elektrische energie in de stator. We gaan hetzelfde doen, we zullen de fidget-spinner gebruiken als de rotor en een elektromagneet als een stator om elektriciteit te produceren die klein genoeg is om een ​​LED te laten gloeien. Klinkt interessant toch? Laten we beginnen…

Vereiste materialen:

1. Fidget Spinner
2. Elektromagneet
3. Neodymium magneten

Hoe werkt een elektromagneet?

Voordat we verder gaan met dit Fidget Spinner-elektriciteitsgeneratorproject, laten we begrijpen hoe het werkt, omdat we een elektromagneet gebruiken. Degene die we in ons project gebruiken, is een 12V 0.25A (meer technische specificaties worden later besproken) elektromagneet. Het is dus duidelijk dat als we een 12V leveren, deze ongeveer 0,25 A verbruikt en een magnetisch veld (B) produceert dat elk metalen onderdeel in zijn omgeving zal aantrekken. Dit magnetische veld wordt geproduceerd omdat de stroom door de spoel stroomt die zich in de elektromagneet bevindt en zoals we weten volgens de inductiewet van Faraday,alle stroomvoerende geleiders produceren een magnetisch veld om hen heen. Dit magnetische veld is op een bepaald punt geconcentreerd vanwege de opstelling van de spoel en kan daarom metaal aantrekken. Maar zo willen we dat het hier niet werkt.

Met dezelfde wet van tegenwoordig in gedachten, zouden we ook in staat moeten zijn om stroom op te wekken door een wisselend magnetisch veld in de buurt van de elektromagneet te creëren, zodat deze als generator werkt. Dus om dit wisselende magnetische veld te creëren, zullen we neodymium-magneten gebruiken met een fidget-spinner.

Elektriciteitsgenerator Projectopstelling:

De opstelling hiervoor is relatief eenvoudig, je hoeft alleen maar de neodymiummagneten over de fidget-spinner te plaatsen (zoals hieronder getoond) en deze direct boven de elektromagneet te plaatsen.

De neodymium magneten zijn erg krachtig en zullen proberen aangetrokken te worden door de elektromagneet als je deze met de vrije hand ronddraait. Gebruik daarom een ​​arrangement om ze allebei intact te houden. Ik heb hiervoor een moer- en boutarrangement gebruikt zoals in de onderstaande afbeelding. Zodra dat is gebeurd, sluit u een LED aan op de uitgang van de elektromagneet (geen polariteit) en bent u klaar voor een draai.

Elektriciteit opwekken met behulp van Fidget Spinner om een ​​LED te laten gloeien:

Onze mini generator is klaar voor actie. Draai de fidget-spinner gewoon met uw hand en u zou de LED moeten zien oplichten. Hetzelfde is ook te vinden bij de videopresentatie aan het einde van deze pagina. Hoe sneller je ronddraait, hoe feller het gloeit. Besteed wat tijd en geniet van uw output, laten we later analyseren wat hier gebeurt.

Oké, om technisch te worden, laten we een paar dingen analyseren. Je zou moeten hebben opgemerkt dat de LED gloeit, ongeacht in welke richting je de spinner draait of in welke polariteit je de LED aansluit. Dit komt omdat hier de LED daadwerkelijk op AC-spanning gloeit. Wat….?????

Ja, geen enkele generator kan ooit gelijkspanning produceren. Wanneer de spanning in een generator wordt geproduceerd, is de standaardspanning AC. Zelfs in DC-generatoren is de onmiddellijke spanning die uit de stator wordt geproduceerd AC, deze wordt later mechanisch omgezet in DC met behulp van een regeling die commutator wordt genoemd.

De door Spinner geproduceerde flux schatten:

Tot zover goed, je kunt jezelf een koekje geven om de dingen tot nu toe te begrijpen. Maar laten we proberen nog een paar dingen uit te zoeken met behulp van enkele formules.

De elektromagneet die hier wordt gebruikt, is van modelnummer ZYE1-P20 / 16 met de volgende specificatie in het gegevensblad. (Er zijn er meer, ik heb alleen de vereiste vermeld)

Spanning: 12V

Stroom: 0.25A

Houdkracht: 2,5 kg / cm ² of 25N

Middendiameter: 8 mm

Laten we de formules gebruiken om het aantal windingen van de spoel binnenin te vinden

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Waar, F = houdkracht in Newton

N = aantal beurten dat we willen vinden

I = stroom die door de elektromagneet stroomt in ampère

µ0 = magnetische constante, die 4π × ^{10-7 is}

a = aantrekkingsgebied in m ²

g = afstand tussen de elektromagneet en het metaal in meters

Hierin kennen we de kracht uit de datasheet die 25N is, de stroom is 0.25A en het aantrekkingsgebied wordt berekend met πr ² (waarbij r is 8 mm) wat 0,125 m ² oplevert. Ten slotte is de opening 0,01 m aangezien de 25N wordt gegeven voor afstand per cm.

Met behulp van de bovenstaande waarde wordt het aantal beurten in onze elektromagneet berekend op ongeveer 715 beurten. Nu we het aantal omwentelingen in onze elektromagneet kennen, kunnen we deze informatie gebruiken om de magnetomotorische kracht (mmf) te vinden die wordt geproduceerd door de spinner wanneer deze met de magneten ronddraait.

MMF = I × N

Waar, ik is de stroom en N is het aantal beurten.

De stroom die door de LED vloeit, kan worden geschat op 20mA.

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

Deze waarde van MMF is heel erg klein dan die in vergelijking met echte generatoren, maar voor een fidget-spinner met magneten is dit alles wat we konden krijgen. Merk ook op dat deze berekeningen we alleen hebben uitgevoerd om de basis te begrijpen en niet bedoeld zijn om te worden gebruikt voor analyse.

Ik hoop dat je het begrepen hebt van het project en er iets nuttigs van hebt geleerd. Gebruik bij twijfel de commentaarsectie of de forums om het probleem op te lossen.