Det enkleste dynamomaskindiagrammet og beskrivelsen. Utklipp av en prests liv. Diagram av en frontlykt drevet av en dynamo

En av de populære tekniske enhetene er en sykkeldynamo. Nøyaktig hvilke typer denne enheten finnes, hva den brukes til og funksjonene deres.

Typer sykkeldynamoer

En sykkeldynamo er en elektrisk generator som produserer energi for å drive elektriske enheter montert på en sykkel, for eksempel frontlykter eller en strømforsyning til en navigator.

I dag er to typer sykkeldynamoer mye brukt, nemlig: flaskedynamo og navdynamo.

Uansett type genererer de begge elektrisk energi ved å rotere en magnet inne i en spole. Således, i sykkeldynamoer, er ankeret et stasjonært element, og statoren roterer.

Denne arten fikk navnet sitt på grunn av dens ytre likhet med en vanlig flaske. Flaskedynamomaskinen for sykler var den vanligste i vårt land under Sovjetunionen. Det har ubestridelige fordeler, som inkluderer:

• Enkel å installere og demontere;
• Mulighet for å slå av;
• Lav pris.

Samtidig har flasketypen ulemper som i noen tilfeller gjør installasjonen uønsket eller til og med umulig. Disse bør inkludere:

• Installasjon resulterer i utseendet til en asymmetrisk masse på gaffelen;
• Økt støy under drift;
• Relativt lav effekt;
• Motstand mot bevegelse;
• Redusert effektivitet under ugunstige værforhold;
• Økt dekkslitasje.

Alle de listede manglene er forhåndsbestemt av designfunksjoner, og uten grunnleggende endringer kan de ikke elimineres.

Den andre typen, hvis popularitet stadig øker, er den såkalte dynamobøssingen.

I dette tilfellet er sykkeldynamoen strukturelt utformet som et hjulnav. Utgangsspenningen til slike generatorer er omtrent seks volt med en effekt på opptil to og noen ganger tre watt.

Alle fordelene med en slik dynamo for en sykkel bestemmes av dens designfunksjon. "Fordelene" inkluderer:

• Helt stille. Dette oppnås på grunn av designet i form av et nav for hjulet;
• Dynamoen fungerer uten bruk av friksjon, og påvirker derfor ikke slitasjen på dekk og andre deler;
• Fullt balansert design eliminerer ubalanse på gaffelen;
• Høy effektivitet. Siden det ikke er gnidningsflater, vil det ikke være noen utglidning under noen værforhold;
• Fullstendig isolasjon fra sykkelens stålkonstruksjon elektrisk krets ledninger.

Dynamo-navet kan imidlertid ikke slås av den fungerer konstant når den beveger seg. Noen eksperter anser dette punktet for å være en ulempe, men objektivt sett, når lasten er slått av, vil dynamoen ikke påvirke rotasjonsfriheten til hjulet, og derfor vil det være helt feil å vurdere manglende evne til å slå av som en ulempe . Et annet poeng er den høye massen, selv om dette med ideell balansering ikke påvirker kjøreytelsen til sykkelen i den grad at det blir merkbart i praksis. Den eneste alvorlige ulempen er prisen og kompleksiteten til designet, samt det faktum at for å installere en slik generator er det nødvendig å sortere ut hele hjulet, og dette krever utvilsomt visse ferdigheter og opplæring.

Så når du velger en dynamo for din tohjulede venn, husk sikkerhet, pålitelighet og fokus på dine økonomiske evner. Hva slags dynamikk sykkelen vil ha er selvfølgelig opp til deg og ingen andre å bestemme.

Siden denne typen generator blir stadig mer populær, la oss se på noen av funksjonene du trenger å vite og forstå.

Først av alt, mens en flaskegenerator genererer elektrisk likestrøm, genererer en sykkelnavdynamo vekselspenning. Hva er forskjellen? La oss prøve å finne ut av det uten å gå for dypt inn i elektrodynamikk.

Likestrøm har poler: "pluss" og "minus". Slik strøm går alltid i én retning fra pluss til minus. Vekselspenning har ingen polaritet. For at en vanlig glødelampe skal brenne, spiller det ingen rolle hva strømmen er, direkte eller vekselvis. Men for en LED-hodelykt er ting annerledes: LED-ene vil bare fungere hvis strømmen er konstant og riktig tilkoblet. Hvis du installerer et dynamo-nav på en sykkel, må du koble LED-frontlyset gjennom en spesiell likeretterbro. Dette vil være relevant for alle energiforbrukere som drives av en DC-kilde.

Installasjon av navdynamo

Det er ingen vanskeligheter når du installerer en flaskegenerator, men en navgenerator for en sykkel vil få deg til å jobbe.

Først av alt, siden utformingen av en slik generator i seg selv sørger for installasjon som en støttebøssing, må hjulet fjernes og demonteres fullstendig. Ta vare på et sett med forkortede strikkepinner først. Etter fullstendig demontering, bruk korte eiker for å feste felgen til navet. Prøv å installere den jevnt og jevnt, stram eikene gradvis, og stram den deretter for å til slutt styrke felgen. Deretter må du balansere og sjekke for runout og ubalanse.

Merk følgende! I en flaske-type generator er det en minus strømforsyning på kroppen. Dynamo-navet har ingen elektrisk kontakt med kroppen, så du kan gjøre de elektriske ledningene fullstendig isolerte eller bruke en metallramme som en av lederne. Hvis det monteres likeretterbro, skal rammen festes etter denne.

Jeg laget denne friksjonssykkelgeneratoren for sykkelen min for å drive lommelykten og baklysene. Jeg fant ideen og mye informasjon for dette pedalgeneratorprosjektet på Internett.

Jeg kjøpte nylig en sykkel for å pendle til jobb og rundt i byen, og bestemte meg for at jeg av sikkerhetsgrunner trengte et lys. Frontlyset mitt ble drevet av 2 AA-batterier og baklyset ble drevet av 2 AAA-batterier, instruksjonene sa at frontlyset ville vare i 4 timer og baklyset ville vare i 20 timer i blinkende modus.

Selv om dette er gode indikatorer, krever de likevel litt oppmerksomhet slik at batteriene ikke går tom til feil tid. Jeg kjøpte denne sykkelen for sin enkelhet, enkelthastigheten betyr at jeg bare kan hoppe på og gå, men det å stadig bytte batterier blir dyrt og gjør det vanskelig å bruke. Ved å tilføre dynamikk til sykkelen kan jeg lade opp batteriene mens jeg sykler.

Trinn 1: Samle reservedeler

Hvis du vil bygge en dynamomaskin med egne hender, trenger du noen få ting. Her er listen deres:

Elektronikk:

1. 1x trinnmotor - jeg fikk min fra en gammel skriver
2. 8 dioder - Jeg brukte en personlig strømenhet brukt 1N4001
3. 1x spenningsregulator – LM317T
4. 1x Utviklingskort med PCB
5. 2 motstander - 150 Ohm og 220 Ohm
6. 1x radiator
7. 1x batterikontakt
8. Solid ledning
9. Isolasjonstape

Mekaniske deler:

• 1x Bike Reflector Holder - Jeg fjernet denne fra sykkelen da jeg koblet til lysene.
• Hjørneemne i aluminium, du trenger et stykke ca. 15 cm langt
• Små muttere og bolter - jeg brukte skriverskruer og noen andre brukte deler
• Lite gummihjul - festes til trinnmotoren og gnis mot hjulet mens det roterer.

Verktøy:

• Dremel – Det er ikke helt nødvendig, men det gjør livet ditt mye enklere.
• Bor og bits
• Fil
• Skrutrekkere, skiftenøkler
• Et brødbrett for å teste kretsen før du setter alt på sykkelen.
• Multimeter

Trinn 2: Lag en krets

Vis 10 bilder til

La oss lage et diagram av en dynamo for en sykkel. Det er lurt å teste alt før du lodder alt sammen, så jeg monterte først hele kretsen på et brødbrett uten loddetinn. Jeg begynte med motorkontakten og diodene. Jeg løste ut kontakten fra skriverens kretskort. Plassering av diodene i denne retningen endrer AC-strømmen som kommer fra motoren til DC (retter den opp).

Trinnmotoren har to spoler, og du må sørge for at hver spole er koblet til det samme settet med diodebanker. For å finne ut hvilke ledninger fra motoren som er koblet til samme spole, trenger du bare å sjekke kontakten mellom ledningene. To ledninger er koblet til den første spolen, og to til den andre spolen.

Når kretsen er satt sammen på et brødbrett uten loddetinn, test den. Motoren min produserte opptil 30 volt under normal sykling. Det er en 24V trinnmotor, så effektiviteten virker rimelig for meg.

Med spenningsregulatoren installert var utgangsspenningen 3,10 volt. Motstander styrer utgangsspenningen, og jeg valgte alternativene 150 og 220 ohm for å produsere 3,08 volt. Sjekk ut denne LM317 spenningskalkulatoren for å se hvordan jeg beregnet tallene mine.

Nå skal alt loddes på trykt kretskort. For å lage pene koblinger brukte jeg liten loddetinn. Den varmes opp raskere og gir en bedre tilkobling.

I .Pdf-filen finner du hvordan alt henger sammen på PCB. De buede linjene er ledningene og de korte svarte rette linjene er der du trenger å lodde jumperne.

Filer
Filer

Trinn 3: Installere motoren

Motorfestet var laget av en aluminiumsvinkel og en reflektorbrakett. For å montere motoren ble det boret hull i aluminiumet. Den ene siden av hjørnet ble deretter kuttet ut for å gi plass til hjulet.

Hjulet ble festet ved å vikle gaffatape rundt motorakselen til koblingen var stram nok til å skyve hjulet direkte på gaffatapen. Denne metoden fungerer bra, men den må forbedres i fremtiden.

Når motoren og hjulet var festet til aluminiumet, fant jeg et godt sted på rammen for å montere alt. Jeg festet emnet til seterøret. Rammen til sykkelen min er 61cm, så området der generatoren er montert er ganske stort sammenlignet med mindre sykler. Bare finn den på sykkelen din det beste stedet for installasjon av en generator.

Når jeg fant et passende sted, laget jeg merker for aluminiumsbraketten med reflektorbraketten installert slik at den kunne kuttes til. Jeg boret så hull i braketten og aluminium og monterte strukturen på sykkelen.

Jeg avsluttet monteringen av 12 volts sykkelgenerator ved å feste prosjektboksen til et aluminiumsfeste med to stolper.

Trinn 4: Koble til ledningene

Sykkeldynamoen er satt sammen, nå er det bare å koble ledningene til lyspærene. Jeg presset endene av ledningene forbi batteriterminalene til frontlykten, og boret deretter et hull i frontlykthuset for å føre ledningene gjennom. Ledningene ble deretter koblet til batterikontakten. Du må også lage hull i prosjektboksen for ledningene.

Ris. 1. Farade disk Jeg

Tidligere artikler i denne serien undersøkte de første elektriske motorene, laget på begynnelsen av 1800-tallet, drevet av en enkelt kjent kilde - galvanisk batteri. Den lave økonomiske effektiviteten til en slik elektrokjemisk kilde, som forhindrer erstatning av dampmotorer med elektriske, tvang oppfinnerne til å se etter andre, elektromekaniske metoder for å generere elektrisitet. Denne artikkelen gjenspeiler prosessen med å lage DC elektriske generatorer, som et resultat av at fenomenet selveksitasjon på grunn av positiv tilbakemelding, kalt dynamoprinsippet, ble oppdaget.

Den første elektromekaniske generatoren ble foreslått av Faraday i 1832 umiddelbart etter hans oppdagelse av loven om elektromagnetisk induksjon (fig. 1). Faraday-skiven inneholder: en stator i form av en hesteskomagnet - 1 og en kobberskive (rotor) - 2, utstyrt med bevegelige kontakter på aksen og kanten.

Når en disk roterer i et magnetfelt, induseres en emk med konstant fortegn i den, noe som forårsaker induserte strømmer, flyter radialt i henhold til høyreregelen, dvs. mellom akselen og felgen (i dette tilfellet fra bunn til topp). I henhold til Lenz sin regel skaper induserte strømmer en magnetisk fluks som motsetter magnetens fluks, dvs. rettet langs rotasjonsaksen til disken. Dette er den eneste kjente unipolare DC-generatoren som fortsatt brukes til å generere store strømmer. De resterende DC-generatorene er i hovedsak AC-generatorer med en likeretter (kommutator) på utgangen.

Ris. 2. Pixie Generator

Den første vekselstrømgeneratoren ble bygget i Frankrike av mester Hippolyte Pixii i samme 1832. I løpet av sitt korte liv på 27 år skapte Pixie mange vitenskapelige instrumenter, inkludert et dilatometrisk termometer og en vakuumpumpe. Pixie-generatoren er vist i fig. 2, hvor de er angitt: 1 – stator med to spoler koblet i serie, 2 – rotor med permanent magnet, 3 – børstekommutator (likeretter). Kraftlinjene til en roterende magnet krysser viklingen av spolene, og induserer en emf nær harmonisk i dem. Ideen om spolene og den roterende magneten tilhører oppfinneren, som sendte et brev til Faraday, signert med de latinske initialene P.M. Det sannsynlige navnet på oppfinneren, Frederick Mc-Clintock, forble ukjent i lang tid. Faraday publiserte umiddelbart dette brevet i et vitenskapelig tidsskrift. Imidlertid genererte denne enheten vekselstrøm, mens på begynnelsen av 1800-tallet bare ble brukt likestrøm. Derfor utstyrte Pixie, etter råd fra Ampere, ham med en børstekommutator. Pixie-generatoren ble brukt av E. H. Lenz for å bevise prinsippet om reversibilitet til en elektrisk maskin, oppdaget av ham i 1833. Imidlertid utviklet motorer og generatorer seg i lang tid separat.

Da Jacobi laget en høyspent fjernsikring for sjøminer i 1842, foreslo Jacobi å plassere magneter på statoren og viklingen på rotoren, noe som økte kompaktheten til generatoren. Jacobi-generatoren er vist i fig. 3, hvor de er indikert: 1 – stator med to permanente magneter, 2 – aksel, 3 – anker (rotor med vikling), 4 – kommutator, 5 – multiplikator, dvs. en step-up girkasse for å øke rotorhastigheten.

Ris. 3. Jacobi generator

Generatoren foreslått av den engelske ingeniøren Frederick Holmes for å drive lysbuelampen han patenterte hadde en lignende design. For serieproduksjon av generatorer ble Alliance-selskapet opprettet i 1856. Generatorvisningen er vist i fig. 4, hvor: 1 – stator med permanentmagneter; 2 - rotor med vikling (armatur); 3 – sentrifugalregulator, 4 – børsteskiftemekanisme.

Den brukte en Watt-sentrifugalregulator for automatisk å opprettholde utgangsspenningen ved å skifte børstene fra nøytral når laststrømmen endret seg, og dermed kompensere ankerreaksjonen. Generatoren hadde 50 permanente magneter og utviklet en effekt på 10 hk. veier opptil 4 tonn. Totalt ble det produsert mer enn 100 Alliance-generatorer, som ble brukt, i tillegg til lysbuelyskastere til fyrtårn, til elektroforming.

Ris. 4. Generator "Alliance"

I drift har maskiner med permanente magneter oppdaget den ubehagelige ulempen med en reduksjon i utgangsspenning på grunn av gradvis avmagnetisering av magneter fra vibrasjon og aldring. En annen ulempe med eksitasjon fra permanente magneter var manglende evne til å regulere deres magnetiske fluks for å stabilisere den genererte spenningen. For å bekjempe disse manglene ble det foreslått å bruke elektromagnetisk eksitasjon, som dessuten, som nevnt i artikkelen, sikrer større kompakthet. Dermed fikk den suksessrike engelske oppfinneren Henry Wilde patent i 1864 på en generator med en separat laveffekt permanentmagnet-eksiter montert på en felles aksel med generatoren. Wilde hadde ikke universitetsutdanning og begynte sin karriere som mekanikerlærling, men han klarte å etablere produksjonen av sine generatorer for galvanisering. Imidlertid ble det klart at tilstedeværelsen av permanente magneter i generatorer var en alvorlig hindring for utviklingen av telegrafi og elektrisk belysning.

En grunnleggende løsning på problemet dukket opp etter oppdagelsen av muligheten for selveksitering av generatorer, som Siemens kalte det dynamoelektriske prinsippet, eller dynamoprinsippet. Ideen om selveksitasjon er at - som vist i fig. 5 - den innledende eksitasjonsfluksen ved start av maskinen skapes av gjenværende magnetisering av den magnetiske kretsen, hvor generatorspenningen fjernes fra ankerviklingen I, og maskinen eksiteres enten ved vikling OB1 koblet i serie med lasten R n, eller ved å vikle OB2 koblet parallelt med ankeret gjennom en justeringsmotstand R(såkalt shunt-eksitasjon). Deretter øker eksitasjonsfluksen på grunn av positiv tilbakemelding fra den genererte strømmen.

Ris. 5. Selveksitert generatorkrets

En av de første som påpekte muligheten for selveksitering av generatoren i et patent fra 1854 var den danske ingeniøren og arrangøren av jernbanekommunikasjon, S?ren Hjorth. Men i frykt for svakheten til den gjenværende magnetiseringen, supplerte han generatoren med permanente magneter. Denne Hiort-generatoren ble aldri implementert. Uavhengig av Hiorth ble ideen om selveksitasjon uttrykt i 1856 av professor ved universitetet i Budapest Anjes Jedlik (?nyos Jedlik). Han foreslo også en av de første elektriske motorene, beskrevet i artikkelen. Yedlik patenterte imidlertid ikke oppfinnelsene sine og publiserte informasjon om dem veldig sparsomt, så hans innovative forslag gikk ubemerket hen.

I praksis ble ideen om selveksitasjon realisert bare ti år senere på samme tid av flere oppfinnere. I en patentsøknad i desember 1866 foreslo en engelsk telegraffirmaingeniør og Faradays student, Samuel Alfred Varley, en generatorkrets som ligner på Jacobi-generatoren, hvor eksitasjonsviklingen imidlertid erstattet permanente magneter. Generatorkretsen er vist i fig. 6, hvor: 1 – eksitasjonselektromagneter, 2 – armatur, 3 – kommutator, 4 – ekstra justeringsmotstand. Før start ble eksitasjonskjernene magnetisert med likestrøm.

Ris. 6. Varley Generator

En måned senere, i januar 1867, ble en rapport av den berømte tyske oppfinneren og industrimannen Werner Siemens presentert ved Berlins vitenskapsakademi med Detaljert beskrivelse selvspent generator, som han kalte en dynamo. Før start ble generatoren slått på som en motor for å magnetisere eksitasjonen. Deretter etablerte Siemens bred industriell produksjon av slike generatorer i Tyskland.

I februar samme 1867 patenterte og demonstrerte den berømte engelske fysikeren Charles Wheatstone en shunt-eksitert generator (fig. 5). Eieren av et musikkinstrumentverksted, som overtok virksomheten etter sin far, senere professor King's College King's College London, Wheatstone er også kjent for sine oppfinnelser av motstandsmålemetoden (Wheatstone bridge), den enfasede synkrone elektriske motoren, konsertinamusikkinstrumentet, stereoskopet, kronoskopet (elektrisk stoppeklokke) og en forbedret form for Schilling. telegraf.

Det oppsto en diskusjon i pressen om prioriteringen av denne tekniske løsningen, som også ble hevdet av Wilde og Hiort. Det skal bemerkes at det er tre typer prioritering: vitenskapelig, patent og industriell. Vitenskapelig prioritet tilhører forskeren som først publiserte eller offentlig demonstrerte en enhet, effekt eller teori. Industriell prioritet tilhører personen eller bedriften som først etablerte produksjonen av et produkt og dens utbredte implementering. For eksempel, i oppdagelsen av radio, tilhører vitenskapelig prioritet Popov, og patent og industriell prioritet tilhører Marconi. Når det gjelder den selveksiterte generatoren, bør patentprioritet anerkjennes for Varley, vitenskapelig prioritet for Jedlik og Siemens, og industriell prioritet for. Siemens. Wheatstone har prioritet i en spesiell, om enn svært viktig, teknisk løsning - shunt-eksitasjon.

Ytterligere forbedring av egenskapene til dynamoen var assosiert med en endring i utformingen av armaturet gjennom bruken av en ringarmatur i 1867 av den belgiske elektroingeniøren Zenobe Gramme, og deretter introduksjonen av trommelvikling, foreslått i 1872 av Hefner Alteneck , det ledende designerselskapet Siemens-Halske. Etter dette fikk elektriske motorer og generatorer praktisk talt sin moderne form. På slutten av 1800-tallet, på grunn av den utbredte introduksjonen av vekselstrømsystemer, ble imidlertid hovedandelen av elektrisitet ved vann- og termiske kraftverk allerede generert av vekselstrømsgeneratorer.

Ris. 7. Geodynamo-modell

Når det gjelder selve dynamoprinsippet, ble det husket igjen på det tjuende århundre for å forklare årsakene til jordisk magnetisme, som Einstein i 1905 kalte et av datidens fem hovedmysterier i fysikken. Foreløpig har man ikke fått noe definitivt svar, bekreftet av datamodellering eller fysiske eksperimenter, men den mest populære teorien kalles hydromagnetisk dynamo (geodynamo). Siden William Gilberts tid (slutten av 1500-tallet) har det blitt fastslått at jorden er en gigantisk magnet, hvis kraftlinjer er rettet fra sørpolen mot nord. I følge Maxwells ligninger kan magnetiske flukser bare skapes av strømmer, så det var naturlig å anta at jorden er en elektromagnet, hvis strømmer flyter i plan parallelt med ekvator, og kjernen er jordens faste ferromagnetiske kjerne , vist i fig. 7, med den antatte vertikale plasseringen av jordens rotasjonsakse. Denne jern-nikkelkjernen (1) med en diameter på ca. 1200 km er omgitt av et flytende skall (2) av de samme metallene 2300 km tykke, etterfulgt av bergarter av jordkappen og jordskorpen.

Hvis vi antar at det på grunn av jordens rotasjon (3) dannes konsentriske strømmer i kjernens væskeskall i plan parallelt med ekvator (ikke vist på figuren), så kan strømmer induseres i dem på grunn av skjæring av feltlinjer (4) av den magnetiske fluksen fra den faste kjernen - som i en Faraday-generator. Imidlertid kan en fast kjerne i utgangspunktet ikke magnetiseres, siden dens temperatur, forårsaket av termonukleære reaksjoner, er over 5000 o C (som på overflaten av solen), og alle ferromagnetiske materialer mister sine magnetiske egenskaper over Curie-punktet (ca. 750 o C). I tillegg kunne ikke forskere gi en rimelig forklaring på dannelsen av slike konsentriske strømmer. Derfor er en mer kompleks modell kalt konvektiv geodynamo nå tatt i bruk.

Overflatetemperaturen til den flytende kjernen ved grensen til mantelen (5) er omtrent 600 o C lavere enn temperaturen til den faste kjernen, noe som forårsaker radielle konveksjonsstrømmer av væske (6), som under påvirkning av Kariolis-krefter forårsaket ved jordens rotasjon, vri seg til virvler (7), rotasjonsakse som sammenfaller med jordens rotasjonsakse. Videre, i disse væskevirvlene, som ligner på en Faraday-skive, induseres strømmer som skaper magnetiske flukser (4) langs jordens rotasjonsakse.

Mer komplekst er spørsmålet om den første dannelsen av jordens magnetfelt. I 1919 foreslo den irske fysikeren og matematikeren Joseph Larmor, utdannet ved Cambridge University, en av skaperne av elektronteorien og grunnleggerne av den relativistiske teorien, ideen om selveksitasjon, lik prosessen i en dynamo , for å løse det. Den nødvendige innledende magnetiseringen av jordkappen kan være forårsaket av solens magnetfelt rettet langs rotasjonsaksen. Deretter, på grunn av den positive tilbakekoblingsmekanismen i væskevirvlene, økte strømmene som magnetiserte mantelen gradvis inntil lokal oppvarming av væskekjernen på grunn av ohmske tap begynte å ødelegge konveksjonsstrømmer og jordens magnetfelt antok et stabilt moderne nivå.

Nå går mye digitalt utstyr i stykker, datamaskiner, skrivere, skannere. Tiden er slik – det gamle erstattes av det nye. Men utstyr som har sviktet kan fortsatt tjene, men ikke alt, men visse deler av det sikkert.
For eksempel brukes trinnmotorer av ulike størrelser og krefter i skrivere og skannere. Faktum er at de ikke bare kan fungere som motorer, men også som strømgeneratorer. Faktisk er dette allerede en fire-fase strømgenerator. Og hvis du bruker til og med et lite dreiemoment på motoren, vil det vises en betydelig høyere spenning ved utgangen, som er nok til å lade batterier med lav effekt.
Jeg foreslår å lage en mekanisk dynamo-lommelykt fra en trinnmotor til en skriver eller skanner.

Lage en lommelykt

Det første du må gjøre er å finne en passende liten trinnmotor. Selv om du vil gjøre en lommelykt større og kraftigere, ta en stor motor.

Deretter trenger jeg en kropp. Jeg tok den klar. Du kan ta såpeskåler, eller til og med lime etuiet selv.

Vi lager et hull for trinnmotoren.

Vi installerer og prøver på trinnmotoren.

Fra en gammel lommelykt tar vi frontpanelet med reflekser og lysdioder. Selvfølgelig kan du gjøre alt dette selv.

Vi kuttet ut et spor for frontlykten.

Vi installerer en armatur fra en gammel lommelykt.

Vi lager en utskjæring for knappen og installerer den i sporet.

I friområdet plasserer vi brettet som de elektroniske komponentene skal plasseres på.

Lommelykt elektronikk

Opplegg

For at lysdioder skal lyse, trenger de konstant strøm. Generatoren produserer AC, så det trengs en firefase likeretter som samler strøm fra alle motorviklinger og konsentrerer den i en krets.

Deretter vil den resulterende strømmen lade batteriene, som vil lagre den resulterende strømmen. I prinsippet kan du klare deg uten batterier - ved å bruke en kraftig kondensator, men da vil gløden først vises i det øyeblikket generatoren snus.
Selv om det er et annet alternativ - å bruke en ionistor, vil det ta lang tid å lade den.
Vi monterer brettet i henhold til diagrammet.

Alle deler av lommelykten er klare for montering.

Lanterne dynamo montering

Vi fester brettet med selvskruende skruer.

Vi installerer trinnmotoren og lodder ledningene til brettet.

Vi kobler ledningene til bryteren og frontlyset.

Her er den nesten sammensatte lykten med alle delene.

I forrige århundre begynte DC-generatorer å bli kalt dynamoer - de første industrielle generatorene, som senere ble erstattet av vekselstrømsgeneratorer, egnet for konvertering gjennom transformatorer, og ekstremt praktiske for overføring over lange avstander med mindre tap.

I dag refererer ordet "dynamo" vanligvis til små sykkelgeneratorer (for frontlykter) eller håndgeneratorer (for turlykter). Når det gjelder industrielle generatorer, er alle i dag vekselstrømsgeneratorer. La oss imidlertid huske hvordan de første dynamoene utviklet seg og forbedret seg.

Det første eksemplet på en likestrømsgenerator, eller unipolar dynamo, ble foreslått tilbake i 1832 av Michael Faraday, da han nettopp hadde oppdaget fenomenet elektromagnetisk induksjon. Det var den såkalte "Faraday-disken" - den enkleste likestrømsgeneratoren. Statoren i den var en hesteskomagnet, og rotoren var en manuelt rotert kobberskive, hvis akse og kant var i kontakt med de strømsamlende børstene.

Når skiven ble rotert, ble det indusert en EMF i den delen av skiven som krysset den magnetiske fluksen mellom polene til statormagneten, noe som førte, hvis kretsen mellom børstene var lukket for belastningen, til utseendet til en radiell strøm i disken. Lignende unipolare generatorer brukes fortsatt i dag der det kreves store likestrømmer uten likeretting.

Vekselstrømgeneratoren ble først bygget av franskmannen Hippolyte Pixie, dette skjedde i samme 1832. Statoren til dynamoen inneholdt et par spoler koblet i serie, rotoren var en hesteskoformet permanentmagnet, og designet inkluderte også en børstekommutator.

Magneten roterte, krysset spolekjernene med magnetisk fluks og induserte en harmonisk EMF i dem. Og den automatiske bryteren tjente til å rette opp og produsere en konstant pulserende strøm i lasten.

Senere, i 1842, foreslo Jacobi å plassere magneter på statoren og viklingen på rotoren, som også skulle rotere gjennom en girkasse. Dette vil gjøre generatoren mer kompakt.

I 1856, for å drive Frederick Holmes' serielle lysbuelamper (disse lampene ble brukt i fyrlykter), foreslo Frederick Holmes selv en generatordesign som ligner på Jacobi-generatoren, men supplert med en Watt sentrifugalregulator for å holde lampespenningen konstant ved forskjellig belastning strømmer, som ble oppnådd ved automatisk å flytte børstene.

I mellomtiden hadde maskiner med permanente magneter en betydelig ulempe - magnetene mistet magnetiseringen over tid og ble dårligere fra vibrasjoner, som et resultat ble spenningen generert av maskinen lavere og lavere over tid. I dette tilfellet kunne ikke magnetiseringen kontrolleres for å stabilisere spenningen.

Ideen om elektromagnetisk eksitasjon kom som en løsning. Ideen kom til hjernen til den engelske oppfinneren Henry Wilde, som i 1864 patenterte en generator med en permanent magnet magnetisering - magnetiseringsmagneten ble ganske enkelt montert på generatorakselen.

Senere vil en reell revolusjon innen generatorer bli gjort av den tyske ingeniøren Werner Siemens, som vil oppdage det sanne dynamoelektriske prinsippet og sette produksjonen av nye likestrømsgeneratorer i drift.

Prinsippet for selveksitasjon er å bruke den gjenværende magnetiseringen av rotorkjernen for å starte eksitasjon, og deretter, når generatoren er opphisset, bruk laststrømmen som en magnetiseringsstrøm, eller slå på en spesiell eksitasjonsvikling, drevet av den genererte strøm parallelt med lasten. Som et resultat, positivt Tilbakemelding vil føre til en økning i den magnetiske eksitasjonsfluksen som genereres av strømmen.

Blant de første som la merke til prinsippet om selveksitasjon, eller dynamoelektrisk prinsipp, er den danske ingeniøren Søren Hiort. Han nevnte i sitt patent fra 1854 muligheten for å bruke remanent magnetisering for å realisere fenomenet elektromagnetisk induksjon for å oppnå generering, men i frykt for at den remanente magnetiske fluksen ikke ville være nok, foreslo Hiort å supplere dynamodesignet med permanente magneter. Denne generatoren vil aldri bli implementert.

Senere, i 1856, ville Anies Jedlik, et medlem av det ungarske vitenskapsakademiet, uttrykke en lignende idé, men han ville aldri patentere noe. Bare 10 år senere implementerte Samuel Varley, en student av Faraday, prinsippet om en selvspennende dynamo. Patentsøknaden hans (i 1866) inneholdt en beskrivelse av en enhet som ligner veldig på en Jacobi-generator, bare de permanente magnetene hadde allerede blitt erstattet av en eksitasjonsvikling - eksitasjonselektromagneter. Før starten ble kjernene magnetisert med likestrøm.

I begynnelsen av 1867 holdt oppfinner Werner Siemens presentasjoner ved Berlins vitenskapsakademi. Han presenterte for publikum en generator som ligner på Varley-generatoren, kalt en "dynamo." Bilen ble startet i motormodus slik at feltviklingene ble magnetisert. Bilen ble deretter til en generator.

Dette var en sann revolusjon innen forståelse og design av elektriske maskiner. I Tyskland startet en bred produksjon av Siemens dynamoer - selveksiterte likestrømsgeneratorer - de første industrielle dynamoene.

Utformingen av dynamoer endret seg over tid: Theophilus Gramm, i samme 1867, foreslo en ringarmatur, og i 1872 foreslo sjefdesigneren for Siemens-Halske-selskapet, Gefner Alteneck, trommelvikling.

Slik vil DC-generatorene ta sin endelige form. På 1800-tallet, med overgangen til vekselstrøm, begynte vannkraftverk og termiske kraftverk å produsere vekselstrøm ved bruk av vekselstrømsgeneratorer. Men det er en helt annen historie...

Se også om dette emnet:

Andrey Povny