Fidget generador d'electricitat

Un generador elèctric és una màquina elèctrica molt comuna i útil que va ser descoberta per Michael Faraday el 1832. Des de llavors utilitzem aquestes màquines a totes les nostres centrals elèctriques per proporcionar electricitat al nostre planeta. En aquest projecte, construirem un generador senzill amb un electroimant i un girador fidget per entendre el concepte del generador.

Abans de començar és important conèixer els generadors. No produeixen electricitat. Sí, ho has sentit bé! De fet, mai no es pot produir electricitat; segons la llei de conservació, l'energia només es pot transferir d'un estat a un altre. Així doncs, en un generador, el rotor es gira mitjançant qualsevol acoblament mecànic d’una turbina o motor i aquesta rotació mecànica es converteix en energia elèctrica a l’estator. Anem a fer el mateix, farem servir el giravolt com a rotor i un electroimant com a estator per produir electricitat prou petita per encendre un LED. Sona interessant oi? Comencem…

Materials necessaris:

1. Fidget Spinner
2. Electroimant
3. Imants de neodimi

Com funciona un electroimant?

Abans de continuar amb aquest projecte de Fidget Spinner Electricity Generator, ja que estem utilitzant un electroimant, podem entendre com funciona. El que estem utilitzant en el nostre projecte és un electroimant de 12V 0.25A (més detalls tècnics es tractaran més endavant). Per tant, òbviament, si subministrem un 12V, consumirà al voltant de 0,25 A i produirà un camp magnètic (B) que atraurà qualsevol peça metàl·lica de la seva zona circumdant. Aquest camp magnètic es produeix perquè el corrent flueix a través de la bobina que es troba dins de l’electroimant i, com sabem, segons la llei d’inducció de Faraday,tots els conductors que porten corrent produeixen un camp magnètic al seu voltant. Aquest camp magnètic es concentra en un punt concret a causa de la disposició de la bobina i, per tant, és capaç d’atraure metalls. Però no és així com volem que funcioni aquí.

Tenint present la mateixa llei actual, també hauríem de ser capaços de generar corrent creant un camp magnètic variable prop de l’electroimant perquè actuï com a generador. Així doncs, per crear aquest camp magnètic variable utilitzarem imants de neodimi amb un giravolts.

Instal·lació del projecte de generador d’electricitat:

La configuració d’això és relativament senzilla, només heu de col·locar els imants de neodimi sobre el filador (com es mostra a continuació) i col·locar-lo directament sobre l’electroimant.

Els imants de neodimi són molt potents i intentaran atraure l’electroimant si el feu girar amb la mà lliure. Per tant, utilitzeu alguna disposició per mantenir intactes tots dos. Vaig utilitzar una disposició de cargols i femelles per al mateix que es mostra a la imatge següent. Un cop fet això, connecteu un LED al terminal de sortida de l'electroimant (sense polaritat) i estareu a punt per fer un gir.

Generar electricitat mitjançant Fidget Spinner per encendre un LED:

El nostre mini generador està preparat per a l’acció. Només cal que gireu el giravolt amb la mà i haureu de notar que el LED brilla. El mateix també es pot trobar a la presentació del vídeo al final d’aquesta pàgina. Com més ràpid gireu, més brillant brilla. Dediqueu una estona i gaudiu de la vostra producció, més endavant analitzem el que passa aquí.

D’acord, ara per obtenir tècniques, analitzem poques coses. Hauríeu d’haver notat que el LED brillava sense importar en quina direcció gireu la filadora o en quina polaritat connecteu el LED. Això es deu al fet que el LED realment brilla en tensió de corrent altern. Què….?????

Sí, mai cap generador és capaç de produir voltatge continu. Quan es produeix la tensió en un generador, la seva tensió per defecte serà de CA. Fins i tot en els generadors de corrent continu, el voltatge immediat produït a partir de l’estator és de corrent altern i, posteriorment, es converteix mecànicament en corrent continu mitjançant un acord anomenat commutador.

Estimació del flux produït per Spinner:

Fins ara bé, podeu continuar i donar-vos una galeta per entendre les coses fins ara. Però intentem esbrinar algunes coses més utilitzant algunes fórmules.

L’Electroimant que s’utilitza aquí és del número de model ZYE1-P20 / 16 que conté les següents especificacions esmentades a la seva fitxa tècnica. (N’hi ha més, només he enumerat els requerits)

Voltatge: 12V

Corrent: 0,25A

Força de subjecció: 2,5 kg / cm ² o 25N

Diàmetre central: 8 mm

Per trobar el nombre de voltes de la bobina a l'interior, fem servir les fórmules

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

On, F = Força de retenció a Newton

N = Nombre de voltes, que pretenem trobar

I = Corrent que flueix a través de l’electroimant en Amps

µ0 = Constant magnètica, que és 4π × 10 ^-7

a = Àrea d’atracció en m ²

g = diferència entre electroimant i metall en metres

En aquests coneixem la força del full de dades que és 25N, el corrent és 0,25A i l’àrea d’atracció es calcula utilitzant πr ² (on r és 8mm) que dóna 0,125m ². Finalment, la bretxa és de 0,01 m, ja que el 25N es dóna per distància per cm.

Utilitzant el valor anterior, es calcula que el nombre de voltes del nostre electroimant és aproximadament de 715 voltes. Ara que sabem el nombre de voltes del nostre electroimant, podem utilitzar aquesta informació per trobar la força magnetomotriu (mmf) que està produint la filadora quan gira amb els imants.

MMF = I × N

On, I és el corrent i N és el nombre de voltes.

El corrent que circula pel LED es podria aproximar a 20 mA.

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

Aquest valor de MMF és molt petit que en comparació amb els generadors reals, però per a una filadora amb imants, això és tot el que podríem obtenir. Tingueu en compte, a més, que aquests càlculs els hem realitzat només per comprendre la base i no es pretén utilitzar per a anàlisis.

Espero que hagueu entès que heu gaudit del projecte i que n'heu après alguna cosa útil. Si teniu cap dubte, utilitzeu la secció de comentaris o els fòrums per resoldre-la.