مولد كهرباء فيدجيت سبينر

و مولد كهربائي من الشائع جدا ومفيدة آلة الكهربائية التي تم اكتشافه من قبل مايكل فاراداي في 1832. ومنذ ذلك الحين لقد تم استخدام هذه الآلات في جميع محطات الطاقة جهدنا لتوفير الكهرباء لكوكبنا. في هذا المشروع ، سنبني مولدًا بسيطًا باستخدام مغناطيس كهربائي وأداة تململ لفهم مفهوم المولد.

قبل أن نبدأ من المهم معرفة المولدات. انهم لا ينتجون الكهرباء. نعم ، لقد سمعتها بشكل صحيح! في الواقع ، لا يمكن إنتاج الكهرباء أبدًا. وفقًا لقانون الحفظ ، لا يمكن نقل الطاقة إلا من حالة إلى أخرى. لذلك في المولد ، يتم تدوير الجزء المتحرك باستخدام أي اقتران ميكانيكي من توربين أو محرك ويتم تحويل هذا الدوران الميكانيكي إلى طاقة كهربائية في الجزء الثابت. سنفعل الشيء نفسه ، سنستخدم الدوار المتململ كعضو دوار ومغناطيس كهربي كعضو ساكن لإنتاج كهرباء صغيرة بما يكفي لتوهج مصباح LED. تبدو مثيرة للاهتمام ، أليس كذلك؟ هيا بنا نبدأ…

المواد المطلوبة:

1. تململ سبينر
2. الكهرومغناطيسية
3. مغناطيس النيوديميوم

كيف يعمل المغناطيس الكهربائي؟

قبل الشروع في مشروع Fidget Spinner Electricity Generator هذا ، نظرًا لأننا نستخدم مغناطيسًا كهربائيًا يتيح لنا فهم كيفية عمله. الشيء الذي نستخدمه في مشروعنا هو مغناطيس كهربائي 12V 0.25A (سيتم مناقشة المزيد من المواصفات الفنية لاحقًا). لذلك من الواضح ، إذا قمنا بتوفير 12V ، فسوف يستهلك حوالي 0.25A وينتج مجالًا مغناطيسيًا (B) والذي سيجذب أي قطعة معدنية في المنطقة المحيطة بها. ينتج هذا المجال المغناطيسي لأن التيار يتدفق عبر الملف الموجود داخل المغناطيس الكهربائي وكما نعلم وفقًا لقانون فاراداي للحث ،تنتج جميع الموصلات الحاملة الحالية مجالًا مغناطيسيًا حولها. يتركز هذا المجال المغناطيسي في نقطة معينة بسبب ترتيب الملف وبالتالي فهو قادر على جذب المعدن. لكن هذه ليست الطريقة التي نريدها أن تعمل هنا.

مع الأخذ في الاعتبار نفس قانون faradays ، يجب أن نكون قادرين أيضًا على توليد التيار عن طريق إنشاء مجال مغناطيسي متغير بالقرب من المغناطيس الكهربائي بحيث يعمل كمولد. لذلك لإنشاء هذا المجال المغناطيسي المتنوع ، سنستخدم مغناطيس نيوديميوم مع سبينر تململ.

انشاء مشروع مولد الكهرباء:

الإعداد لهذا الأمر بسيط نسبيًا ، ما عليك سوى وضع مغناطيس النيوديميوم فوق الدوار الدوار (كما هو موضح أدناه) ووضعه مباشرة فوق المغناطيس الكهربائي.

مغناطيس النيوديميوم قوي للغاية وسيحاول الانجذاب إلى المغناطيس الكهربائي إذا كنت تقوم بتدويره باليد الحرة. ومن ثم استخدم بعض الترتيبات للحفاظ على كلاهما سليمًا. لقد استخدمت ترتيب صامولة ومسامير لنفس الشيء كما هو موضح في الصورة أدناه. بمجرد الانتهاء من ذلك ، قم بتوصيل مؤشر LED بطرف خرج المغناطيس الكهربائي (بدون قطبية) وستكون جاهزًا للدوران.

توليد الكهرباء باستخدام Fidget Spinner لتوهج مصباح LED:

مولدنا الصغير جاهز للعمل. فقط قم بتدوير الدوار بيدك وستلاحظ توهج LED. يمكن العثور على نفس الشيء أيضًا في عرض الفيديو في نهاية هذه الصفحة. كلما قمت بالدوران بشكل أسرع ، كان يتوهج. اقض بعض الوقت واستمتع بإنتاجك ، دعنا نحلل فيما بعد ما يحدث هنا.

حسنًا ، الآن للحصول على التقنية ، دعنا نحلل بعض الأشياء. يجب أن تكون قد لاحظت أن مؤشر LED يتوهج بغض النظر عن الاتجاه الذي تدير فيه الدوار أو في أي قطبية توصل LED. هذا لأن الصمام يضيء بالفعل على جهد التيار المتردد. ماذا….؟؟؟؟؟

نعم ، لا يوجد مولد قادر على إنتاج جهد التيار المستمر. عندما يتم إنتاج الجهد في مولد ، سيكون الجهد الافتراضي هو التيار المتردد. حتى في مولدات التيار المستمر ، يكون الجهد الفوري الناتج من الجزء الثابت هو التيار المتردد ، ثم يتم تحويله ميكانيكيًا إلى تيار مستمر باستخدام ترتيب يسمى المبدل.

تقدير التدفق الذي ينتجه Spinner:

حتى الآن جيد جدًا ، يمكنك المضي قدمًا وإعطاء نفسك ملف تعريف ارتباط لفهم الأشياء حتى الآن. لكن دعنا نحاول اكتشاف بعض الأشياء الأخرى باستخدام بعض الصيغ.

المغناطيس الكهربائي المستخدم هنا هو رقم الطراز ZYE1-P20 / 16 الذي يحتوي على المواصفات التالية المذكورة في ورقة البيانات الخاصة به. (هناك المزيد ، لقد قمت بإدراج المطلوب فقط)

الجهد: 12 فولت

التيار: 0.25 أمبير

قوة التثبيت: 2.5 كجم / سم ² أو 25 نيوتن

قطر المركز: 8 مم

من أجل إيجاد عدد لفات الملف بالداخل ، دعنا نستخدم الصيغ

F = ((NI) 2 × µ0 × أ) / (2 × ج 2)

أين،

F = القوة القابضة في نيوتن

N = عدد المنعطفات التي ننوي إيجادها

أنا = التيار المتدفق عبر المغناطيس الكهربائي في الأمبير

µ0 = ثابت مغناطيسي ، وهو 4π × 10 ^-7

أ = منطقة الجذب بالمتر ²

g = الفجوة بين المغناطيس الكهربائي والمعدن بالأمتار

في هذه ، نعرف القوة من ورقة البيانات وهي 25 نيوتن ، والتيار هو 0.25 أمبير ، ويتم حساب منطقة الجذب باستخدام πr ² (حيث r تساوي 8 مم) والتي تعطي 0.125 م ². أخيرًا ، الفجوة تساوي 0.01 م لأن 25N معطاة لكل سم مسافة.

باستخدام القيمة أعلاه ، يتم حساب عدد الدورات في المغناطيس الكهربائي الخاص بنا بحوالي 715 دورة. الآن بعد أن عرفنا عدد الدورات في مغناطيسنا الكهربائي ، يمكننا استخدام هذه المعلومات للعثور على القوة الدافعة المغناطيسية (mmf) التي ينتجها المغزل عندما يدور مع المغناطيس.

MMF = أنا × ن

أين ، أنا التيار و N هو عدد المنعطفات.

يمكن تقريب التيار المتدفق عبر LED إلى 20 مللي أمبير.

MMF = 0.02 * 715 = 14.3 عند

قيمة MMF هذه صغيرة جدًا مقارنةً بالمولدات الفعلية ، ولكن بالنسبة إلى الدوار المتململ مع المغناطيس ، هذا كل ما يمكننا الحصول عليه. لاحظ أيضًا أن هذه الحسابات التي أجريناها فقط لفهم الأساس وليس الغرض منها استخدامها في التحليل.

آمل أن تكون قد فهمت استمتعت بالمشروع وتعلمت شيئًا مفيدًا منه. إذا كان لديك أي شك ، فاستخدم قسم التعليقات أو المنتديات لحلها.