Mekaaninen muuntaja

Nykyihminen on tottunut käyttämään sähköenergiaa kaikkialla. Meidän on vaikea kuvitella sähkön puutetta, johon suurin osa merkityksellisestä elämästämme perustuu. Mutta oletko koskaan miettinyt, mistä se tulee? Mikä liikuttaa näkymättömiä hiukkasia ja saa ne toimimaan ihmisten hyväksi?
Muinaiset kreikkalaiset arvasivat jo näkymättömän voiman olemassaolosta, joka saa tietyt esineet liikkeelle. Tämän aiheen todellinen aamunkoitto tapahtui kuitenkin vasta 1800-luvun teollistumisen aikana. Silloin kuuluisa tiedemies Michael Faraday löysi sähkömagneettisen induktion ilmiön, joka selittää sähkövirran esiintymisen magneettikentässä, kun johdin liikkuu siinä. Tänään kutsumme sinut testaamaan tätä teoriaa kokeellisesti.
Kokeen ydin on DC-moottoriin perustuvan sähkömekaanisen muuntimen valmistus, joka pyörittää kelan rungossa olevia magneetteja. Magneettikenttien virittymisen ja sähkömagneettisen emf:n ilmestymisen seurauksena lähdössä saamme sähkövirran.Kokemus on myös mielenkiintoinen, koska saadut jännitearvot ovat suurempia kuin moottorin käyttöön kulutetut. Mutta ensin asiat ensin.

Materiaalit – Työkalut

• 3V DC-moottori;
  
• Neodyymi-neliömagneetit 10x8 mm;
  
• Terästanko, jonka poikkileikkaus on 2-3 mm;
  
• Kuparilanka lakattu eristys;
  
• Muoviset palat;
  
• 3,7 V akku;
  
• Kupari johdotus; lämpökutistuva;
  
• Pikaliima.

Työkaluja tarvitsemme: juotoskolvi juotteella, sytytin, veitsi ja pihdit pihdeillä. Testeri tarvitaan niille, jotka haluavat mitata muuntimen lähtöjännitettä.

Sähkömekaanisen jännitteenmuuntimen kokoaminen

Valmistamme kaksi pientä staattorirunkoa terästankosta. Taivuta ääriviivat pihdeillä ja leikkaa ylimääräinen osa pois. Myös kelojen päitä tulee taivuttaa (kuva).





Yhdistämme kehykset superliimalla ja laitamme lämpökutiste keskelle. Lämmitämme sen sytyttimellä, jolloin saadaan eristetty kelaydin.



Käämitykseen käytämme ohutta kuparilankaa lakatussa eristeessä. Se on kierrettävä eristimen alueen ympärille. Kierrosten määrä - 600.
Käämityksen päätyttyä jätämme kelan kaksi päätä - alkuperäisen ja viimeisen. Poistamme eristyksen polttamalla sen tavallisella sytyttimellä. Tästä tulee staattori.


Moottorin akseliin kiinnitämme pari muovikappaleista valmistettuja ohjaimia neodyymimagneeteille superliimalla. Asetamme ne akselin vastakkaisille puolille lisätäksemme kosketusaluetta magneettien kanssa.


Kiinnitämme neodyymimagneetit akseliin superliimalla. Huomaa, että ne voivat muodostaa yhteyden vain, jos niillä on eri napaisuus. Tämä on muuntimemme roottori.


Leikkaamme kaksi ohutta muoviliuskaa moottorin ja rungon kokoisiksi. Niitä voi hieman taivuttaa lämmittämällä keskiosaa sytyttimellä.


Liimaa nauhat moottorin runkoon. Seuraavaksi kiinnitämme staattorin rungon siten, että sen avoimet päät sijoitetaan roottorin keskelle koskettamatta magneetteja.



Yksinkertaisin mikromuuntimemme on valmis. Jäljelle jää vain moottorin kytkeminen juottamalla sen päät koskettimilla ja täydentää koko piiri virtalähteellä. Virtalähteeksi sopii kannettavan tietokoneen tavallinen 3,7 V litiumakku.


Mittaukset testerillä osoittavat lähtöjännitteen, joka on suuruusluokkaa suurempi kuin tulojännite, mikä tarkoittaa, että tämä piiri on melko toimiva.

Johtopäätös

Rehellisesti sanottuna on syytä huomata, että sähkömekaanisista muuntimista tuli menneisyyttä elektronisten mikropiirien ja transistorien myötä. Nykyään voit ostaa valmiita jännitteenkorotusmoduuleja, joilla saat korkean suorituskyvyn noin 50 V perinteisestä 3,2 - 3,7 V akusta. Ne ovat hiljaisia, kompakteja ja rationaalisia, koska niiden avulla saat virtaa 12 ja 24 V laitteille. kuten jäähdyttimet ja askelmoottorit yhdellä akulla!

Katso video