ตัวแปลงเชิงกล

คนสมัยใหม่คุ้นเคยกับการใช้พลังงานไฟฟ้าทุกที่ เป็นเรื่องยากสำหรับเราที่จะจินตนาการถึงการไม่มีไฟฟ้า ซึ่งเป็นรากฐานของชีวิตที่มีความหมายส่วนใหญ่ของเรา แต่คุณเคยสงสัยบ้างไหมว่ามันมาจากไหน? อะไรขับเคลื่อนอนุภาคที่มองไม่เห็น ทำให้พวกมันทำงานเพื่อประโยชน์ของมนุษย์
ชาวกรีกโบราณเดาแล้วเกี่ยวกับการมีอยู่ของพลังที่มองไม่เห็นซึ่งทำให้วัตถุบางอย่างเคลื่อนที่ อย่างไรก็ตาม รุ่งอรุณที่แท้จริงของหัวข้อนี้เกิดขึ้นเฉพาะในช่วงยุคอุตสาหกรรมของศตวรรษที่ 19 เท่านั้น ตอนนั้นเองที่นักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Michael Faraday ค้นพบปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งอธิบายการเกิดกระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กเมื่อตัวนำเคลื่อนที่เข้าไป วันนี้เราขอเชิญคุณทดสอบทฤษฎีนี้แบบทดลอง
สาระสำคัญของการทดลองคือการผลิตตัวแปลงไฟฟ้าเครื่องกลโดยใช้มอเตอร์กระแสตรงซึ่งจะหมุนแม่เหล็กที่อยู่ในกรอบของตัวเหนี่ยวนำ อันเป็นผลมาจากการกระตุ้นของสนามแม่เหล็กและการปรากฏตัวของแรงเคลื่อนไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้าที่เอาต์พุตทำให้เราได้รับกระแสไฟฟ้าประสบการณ์นี้ก็น่าสนใจเช่นกันเพราะค่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจะมากกว่าค่าที่ใช้ในการเดินเครื่องของเครื่องยนต์ แต่สิ่งแรกก่อน

วัสดุ – เครื่องมือ

• มอเตอร์กระแสตรง 3V;
  
• แม่เหล็กนีโอไดเมียมสี่เหลี่ยม 10x8 มม.
  
• แท่งเหล็กที่มีหน้าตัด 2-3 มม.
  
• ลวดทองแดงในฉนวนเคลือบเงา
  
• ชิ้นส่วนพลาสติก
  
• แบตเตอรี่ 3.7 โวลต์;
  
• สายไฟทองแดง, การหดตัวด้วยความร้อน;
  
• ซุปเปอร์กาว

เครื่องมือที่เราต้องการในการทำงาน ได้แก่ หัวแร้งพร้อมหัวแร้ง ไฟแช็ก มีด และคีมพร้อมคีม จำเป็นต้องมีเครื่องทดสอบสำหรับผู้ที่ต้องการวัดแรงดันเอาต์พุตบนคอนเวอร์เตอร์

การประกอบเครื่องแปลงแรงดันไฟฟ้าระบบเครื่องกลไฟฟ้า

เราทำเฟรมสเตเตอร์ขนาดเล็กสองเฟรมจากแท่งเหล็ก ใช้คีมงอโครงร่างและตัดส่วนที่เกินออก ปลายคอยล์ก็ควรโค้งงอด้วย (ภาพถ่าย)





เราเชื่อมต่อเฟรมด้วย superglue และใส่การหดตัวด้วยความร้อนไว้ตรงกลาง เราอุ่นมันด้วยไฟแช็ก และได้แกนคอยล์หุ้มฉนวน



สำหรับการพันเราใช้ลวดทองแดงบาง ๆ ในฉนวนเคลือบเงา จะต้องพันรอบบริเวณฉนวน จำนวนรอบ – 600
เมื่อม้วนเสร็จแล้วเราจะปล่อยปลายทั้งสองด้านของคอยล์ไว้ - อันแรกและอันสุดท้าย เราถอดฉนวนออกโดยการเผาด้วยไฟแช็กธรรมดา นี่จะเป็นสเตเตอร์


บนเพลามอเตอร์เราติดตัวนำคู่ที่ทำจากพลาสติกสำหรับแม่เหล็กนีโอไดเมียมโดยใช้กาวซุปเปอร์ เราวางไว้ที่ด้านตรงข้ามของเพลาเพื่อเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับแม่เหล็ก


เราติดแม่เหล็กนีโอไดเมียมเข้ากับเพลาโดยใช้กาวซุปเปอร์ โปรดทราบว่าสามารถเชื่อมต่อได้เฉพาะเมื่อมีขั้วต่างกันเท่านั้น นี่จะเป็นโรเตอร์ของตัวแปลงของเรา


เราตัดพลาสติกบางๆ สองแถบตามขนาดของเครื่องยนต์และเฟรม พวกเขาสามารถงอได้เล็กน้อยโดยการให้ความร้อนตรงกลางด้วยไฟแช็ก


กาวแถบเข้ากับตัวเครื่องยนต์ ต่อไปเราจะแก้ไขเฟรมสเตเตอร์เพื่อให้ปลายเปิดโดยไม่ต้องสัมผัสแม่เหล็กถูกวางไว้ตรงกลางโรเตอร์



ไมโครคอนเวอร์เตอร์ที่ง่ายที่สุดของเราพร้อมแล้ว สิ่งที่เหลืออยู่คือการเชื่อมต่อมอเตอร์บัดกรีปลายด้วยหน้าสัมผัสและเสริมวงจรทั้งหมดด้วยแหล่งจ่ายไฟ แบตเตอรี่ลิเธียม 3.7 V ปกติจากแล็ปท็อปเหมาะเป็นแหล่งจ่ายไฟ


การวัดด้วยเครื่องทดสอบจะแสดงแรงดันเอาต์พุตซึ่งมีลำดับความสำคัญสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต ซึ่งหมายความว่าวงจรนี้ค่อนข้างใช้งานได้

บทสรุป

ในความเป็นธรรมเป็นที่น่าสังเกตว่าตัวแปลงระบบเครื่องกลไฟฟ้ากลายเป็นเรื่องในอดีตด้วยการกำเนิดของวงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์และทรานซิสเตอร์ วันนี้คุณสามารถซื้อโมดูลเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสำเร็จรูปที่ให้ประสิทธิภาพสูงประมาณ 50 V จากแบตเตอรี่ธรรมดา 3.2 -3.7 V พวกมันเงียบ กะทัดรัด และมีเหตุผลเพราะด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาคุณสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ 12 และ 24 V เช่น คูลเลอร์และสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว!

ดูวิดีโอ