Οι αρχαίοι Έλληνες είχαν ήδη μαντέψει για την παρουσία μιας αόρατης δύναμης που θέτει ορισμένα αντικείμενα σε κίνηση. Ωστόσο, η πραγματική αυγή αυτού του θέματος συνέβη μόνο κατά την περίοδο της εκβιομηχάνισης του 19ου αιώνα. Τότε ήταν που ο διάσημος επιστήμονας Michael Faraday ανακάλυψε το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, το οποίο εξηγεί την εμφάνιση ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα μαγνητικό πεδίο όταν ένας αγωγός κινείται μέσα σε αυτό. Σήμερα σας προσκαλούμε να δοκιμάσετε αυτή τη θεωρία πειραματικά.
Η ουσία του πειράματος είναι η κατασκευή ενός ηλεκτρομηχανικού μετατροπέα που βασίζεται σε έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, ο οποίος θα περιστρέφει μαγνήτες που βρίσκονται στο πλαίσιο του επαγωγέα. Ως αποτέλεσμα της διέγερσης των μαγνητικών πεδίων και της εμφάνισης ηλεκτρομαγνητικού emf στην έξοδο, λαμβάνουμε ηλεκτρικό ρεύμα.Η εμπειρία είναι επίσης ενδιαφέρουσα επειδή οι τιμές τάσης που θα ληφθούν θα είναι μεγαλύτερες από αυτές που δαπανώνται για τη λειτουργία του κινητήρα. Πρώτα όμως πρώτα.
Υλικά – Εργαλεία
- Κινητήρας 3V DC;
- Τετράγωνοι μαγνήτες νεοδυμίου 10x8 mm;
- Ράβδος χάλυβα με διατομή 2-3 mm.
- Σύρμα χαλκού σε λουστραρισμένη μόνωση.
- Κομμάτια πλαστικού;
- Μπαταρία 3,7 V;
- Χάλκινη καλωδίωση, θερμική συρρίκνωση.
- Υπερκόλλα.
Τα εργαλεία που χρειαζόμαστε για την εργασία είναι: κολλητήρι με κολλήσεις, αναπτήρας, μαχαίρι και πένσα με πένσα. Θα χρειαστεί ένας ελεγκτής για όσους θέλουν να μετρήσουν την τάση εξόδου στον μετατροπέα.
Συναρμολόγηση ηλεκτρομηχανικού μετατροπέα τάσης
Φτιάχνουμε δύο μικρά πλαίσια στάτορα από μια χαλύβδινη ράβδο. Χρησιμοποιήστε πένσα για να λυγίσετε το περίγραμμα και να κόψετε την περίσσεια. Τα άκρα των πηνίων πρέπει επίσης να είναι λυγισμένα (φωτογραφία).
Συνδέουμε τα κουφώματα με υπερκόλλα και βάζουμε heat shrink στη μέση. Το ζεσταίνουμε με έναν αναπτήρα, και έτσι παίρνουμε έναν μονωμένο πυρήνα πηνίου.
Για το τύλιγμα χρησιμοποιούμε λεπτό σύρμα χαλκού σε λουστραρισμένη μόνωση. Πρέπει να τυλιχτεί γύρω από την περιοχή του μονωτή. Αριθμός στροφών – 600.
Μετά την ολοκλήρωση της περιέλιξης, αφήνουμε δύο άκρα του πηνίου - το αρχικό και το τελικό. Αφαιρούμε τη μόνωση καίγοντάς την με κανονικό αναπτήρα. Αυτός θα είναι ο στάτορας.
Στον άξονα του κινητήρα στερεώνουμε ένα ζεύγος οδηγών από κομμάτια πλαστικού για μαγνήτες νεοδυμίου χρησιμοποιώντας υπερκόλλα. Τα τοποθετούμε στις απέναντι πλευρές του άξονα για να αυξήσουμε την περιοχή επαφής με τους μαγνήτες.
Προσαρμόζουμε μαγνήτες νεοδυμίου στον άξονα χρησιμοποιώντας υπερκόλλα. Λάβετε υπόψη ότι μπορούν να συνδεθούν μόνο εάν έχουν διαφορετική πολικότητα. Αυτός θα είναι ο ρότορας του μετατροπέα μας.
Κόβουμε δύο λωρίδες λεπτού πλαστικού στο μέγεθος του κινητήρα και του πλαισίου. Μπορούν να λυγίσουν ελαφρώς θερμαίνοντας τη μέση με έναν αναπτήρα.
Κολλήστε τις λωρίδες στο σώμα του κινητήρα. Στη συνέχεια, στερεώνουμε το πλαίσιο του στάτορα έτσι ώστε τα ανοιχτά άκρα του, χωρίς να αγγίζουν τους μαγνήτες, να τοποθετούνται στο κέντρο του ρότορα.
Ο πιο απλός μικρομετατροπέας μας είναι έτοιμος. Το μόνο που μένει είναι να συνδέσετε τον κινητήρα, συγκολλώντας τα άκρα του με επαφές και να συμπληρώσετε ολόκληρο το κύκλωμα με τροφοδοτικό. Μια κανονική μπαταρία λιθίου 3,7 V από φορητό υπολογιστή είναι κατάλληλη ως τροφοδοτικό.
Οι μετρήσεις με έναν ελεγκτή δείχνουν μια τάση εξόδου που είναι μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από την τάση εισόδου, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό το κύκλωμα λειτουργεί αρκετά.
συμπέρασμα
Για να είμαστε δίκαιοι, αξίζει να σημειωθεί ότι οι ηλεκτρομηχανικοί μετατροπείς έγιναν παρελθόν με την εμφάνιση των ηλεκτρονικών μικροκυκλωμάτων και τρανζίστορ. Σήμερα μπορείτε να αγοράσετε έτοιμες μονάδες ενίσχυσης τάσης που σας επιτρέπουν να έχετε υψηλή απόδοση περίπου 50 V από μια συμβατική μπαταρία 3,2 - 3,7 V. Είναι αθόρυβες, συμπαγείς και λογικές, γιατί με τη βοήθειά τους μπορείτε να τροφοδοτήσετε συσκευές 12 και 24 V όπως , όπως ψύκτες και βηματικοί κινητήρες με μία μόνο μπαταρία!
