ما هو مولد الطاقة الحرة: صنعه وتطبيقاته

نيكولا تيسلا (10^ذيوليو 1856 - 7^ذيناير 1943) اخترع الطاقة الحرة باستخدام لفائف. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بواسطة المولدات ، والعناصر المهمة للمولدات هي المجال المغناطيسي وحركة الموصل في المجال المغناطيسي. مولد الطاقة الحرة هو جهاز يستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية على أساس مبدأ مغناطيس النيوديميوم. هناك أنواع مختلفة من المولدات بأحجام مختلفة ، حيث أن مولد الطاقة الحرة هو نوع واحد من المولدات التي تولد الطاقة الكهربائية. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على مولد الطاقة المجاني الذي يتضمن تعريفه ومزاياه وعيوبه وتطبيقاته.

ما هو مولد الطاقة الحرة؟

الاشتقاق: مولد الطاقة الحرة هو نوع واحد من الأجهزة التي تستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية ويعمل على مبدأ مغناطيس النيوديميوم. بعض منتجات مولدات الطاقة المجانية هي المولد المائي والتوربينات المائية ، مولد التوربينات المائية بيلتون ، عجلة المياه بالطاقة الحرة المتجددة ، مولد بيلتون توربينا 50 كيلو وات توربينات الطاقة الكهرومائية الصغيرة ، 30 كيلو وات 150 دورة في الدقيقة 400 فولت دورة في الدقيقة مولد مغناطيسي دائم الطاقة الحرة ، 750kva SDEC الطاقة الحرة مولد ديزل ، إلخ.

لحظة الحذافة لاشتقاق القصور الذاتي

الحذافات مطلوبة لتخزين الطاقة لأن المحرك ينتج الطاقة بضربة واحدة فقط ، ولكن يجب أن تكتمل في 4 أشواط ، واحدة هي شوط الشفط ، شوط الانضغاط ، شوط القوة أو شوط التمدد ، وشوط العادم. القوة هي السكتة الدماغية الوحيدة التي نحصل من خلالها على الطاقة من المحرك ويجب تخزين تلك الطاقة من السكتة الدماغية في مكان ما بحيث يمكن استخدامها لعمل الأشواط الثلاثة الأخرى أيضًا. تقوم دولاب الموازنة بتخزين الطاقة باستخدام لحظة القصور الذاتي الخاصة بها وتخزن دولاب الموازنة الطاقة في الصيغة مثل

E = 1/2 Iω^اثنين

حيث 'E' هي الطاقة

'أنا' هي لحظة القصور الذاتي

'' هي السرعة الزاوية

يمكن حساب لحظة القصور الذاتي بواسطة

أنا = 1/2 م (ص خارجي 2 + ص داخلي 2)

يجب أن تكون الطاقة المخزنة بواسطة العجلة أكبر من الطاقة المطلوبة لإجراء شوط الشفط وسكتة الانضغاط وسكتة العادم. الطاقة التي يتم تخزينها بواسطة العجلة أقل من الطاقة المطلوبة لإجراء شوط الشفط وسكتة الانضغاط وسكتة العادم ، فلن يعمل المحرك لأنه قد لا يكون قادرًا على إجراء جميع الأشواط الثلاثة الأخرى.

في السابق كانت الحذافات مصنوعة من الحديد الزهر فقط ، ولكن الآن تختار الصناعات أنواعًا مختلفة من المواد لصنع الحذافات ، فهي من الصلب والحديد الزهر والألمنيوم وما إلى ذلك. لا تحافظ دولاب الموازنة على سرعة ثابتة ولكنها تمنع فقط تذبذب الطاقة.

إذا كانت الكتلة في الشكل أعلاه تتجه نحو الأرض وكانت الطاقة الكامنة للكتلة تساوي mgh.

PE (الطاقة الكامنة) = mgh

عندما تتناقص الكتلة ، تتناقص الطاقة الكامنة أيضًا وتنقسم هذه الطاقة الكامنة جزئيًا إلى ثلاثة مسارات.

• المسار 1: الطاقة الحركية الانتقالية = 1/2 mv^اثنين
• المسار 2: الطاقة الحركية الدورانية = 1/2 أنا ω^اثنين
• المسار 3: العمل ضد الاحتكاك = n₁F

الطاقة الكامنة تساوي mgh مقسمة إلى ثلاثة مسارات هي الطاقة الحركية الانتقالية ، الدوران الطاقة الحركية ، والعمل ضد الاحتكاك الذي يتم التعبير عنه كـ

Mgh = متعدية KE + التناوب KE + العمل ضد الاحتكاك ... مكافئ (1)

السرعة الخطية تساوي السرعة الزاوية ويتم التعبير عنها بالرمز

V = r * ω …… .. مكافئ (2)

عندما تتحرك الكتلة نحو الاتجاه الهبوطي ، يتم استخدام الطاقة الحركية الدورانية ضد طاقة الاحتكاك.

1/2 أنا ω^اثنين= ن_اثنينF

و = أنا ω^اثنين/ 2n_اثنين……… .. مكافئ (3)

سيحصل البديل eq (2) و eq (3) في eq (1)

Mgh = 1/2 م ص^اثنينω^اثنين+ 1/2 أنا ω^اثنين+ ن₁أنا ω^اثنين/ 2n_اثنين……… .. مكافئ (4)

اضرب المعادلة أعلاه مع 2 سوف تحصل

2 ميجا غم = م ص^اثنينω^اثنين+ أنا ω^اثنين+ أنا ω^اثنين(1 + ن_{1 /}ن_اثنين)

2 ميجا غم - م ص^اثنينω^اثنين= أنا ω^اثنين(1 + ن_{1 /}ن_اثنين)

2 ميجا غم - م ص^اثنينω^اثنين/ ω^اثنين(1 + ن_{1 /}ن_اثنين) = أنا

أنا = (2 ميجا جرام- م ص^اثنينω^اثنين/ ω^اثنين) / (1 + ن_{1 /}ن_اثنين) ……… .. مكافئ (5)

متوسط ​​سرعة دولاب الموازنة هو / 2

متوسط ​​السرعة = 2Πn / ر

حيث n يصبح n_اثنين

ω / 2 = 2Π ن_اثنين/ ر

ω = 4Π ن_اثنين/ t… .. مكافئ (6)

سيحصل البديل eq (6) في eq (5)

أنا = (م (2ght^اثنين/ 16^اثنينن_اثنين^اثنين) -r^اثنين) / (1 + ن_{1 /}ن_اثنين)

أنا = (م (ght^اثنين/ 8^اثنينن_اثنين^اثنين) -r^اثنين) / (1 + ن_{1 /}ن_اثنين) ……… .. مكافئ (7)

حيث الارتفاع (ح) = 2rn₁...... مكافئ (8)

سيحصل البديل eq (8) في eq (7)

حيث الارتفاع (ح) = 2rn₁......... مكافئ (8)

سيحصل البديل eq (8) في eq (7)

أنا = (م (g2Πrn₁ر^اثنين/ 8^اثنينن_اثنين^اثنين) -r^اثنين) / (1 + ن_{1 /}ن_اثنين)

أنا = السيد * ((gn₁ر^اثنين/ Π ن_اثنين^اثنين) -r) / (1 + n_{1 /}ن_اثنين) ……… .. مكافئ (9)

المعادلة (9) هي لحظة القصور الذاتي بالكيلو جرام / م 2

حذافة العمل

ضع في اعتبارك أن ماكينة الخياطة التي تعمل بالقدم تتكون من عجلتين ، واحدة كبيرة والأخرى عجلة أصغر. هاتان العجلتان متصلتان بحبل عندما يتم نقل الحركة بواسطة عجلة أكبر ثم ينقل الحبل هذه الحركة إلى العجلة الأصغر. تعمل العجلة الأصغر كبكرة وتدور حول ماكينة الخياطة وسوف ترى أنه حتى عندما نتوقف عن توفير القوة الدافعة للعجلة الأكبر ، فإنها تستمر في العمل لفترة قصيرة بسبب القصور الذاتي الذي تمتلكه. الذي - التي دولاب الموازنة هو جهاز يعمل كخزان للطاقة من خلال تخزين وتوفير الطاقة الميكانيكية عند الحاجة. الشكل (أ) عبارة عن دولاب الموازنة والشكل (ب) عبارة عن رسم تخطيطي أساسي لحذافة مولد الطاقة الحرة موضح أدناه

دولاب الموازنة وخالية من الطاقة مولد حذافة الرسم التخطيطي الأساسي

تُستخدم دولاب الموازنة في المحركات الترددية لتخزين قدر من الطاقة أثناء شوط الطاقة وإعادتها مرة أخرى خلال الدورة التالية. وبالمثل ، يتم استخدامه في سيارات اللعب والجيروسكوبات وما إلى ذلك.

صنع الطاقة الحرة باستخدام المكثف

نحتاج إلى بعض المكونات لصنع طاقة مجانية باستخدام المكثف وهي 8 مكثفات من 10 فولت و 4700 فائق التوهج ، وثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة دوائر مطبوعة) ، ومكواة لحام ، وسلك لحام. أولاً ، قم بعمل رسم تخطيطي للدائرة عن طريق توصيل المكثفات في دائرة متوازية ، وجميع المكثفات الجانبية السالبة متصلة بسلك واحد وجميع المكثفات الجانبية السالبة متصلة بسلك آخر مثل مخطط الدائرة الموضح أدناه

توصيل المكثفات على التوازي

قم الآن بتوصيل جميع المكثفات بلوحة الدوائر المطبوعة باستخدام مخطط دائرة. إنها عملية إنتاج طاقة مجانية باستخدام مكثف. بمجرد اكتمال العملية ، تكون الخطوة التالية هي الاختبار ، في عملية الاختبار أولاً ، قمت بشحن المكثفات بين 6 إلى 8 فولت ثم اختبر محرك LED أو DC. إذا تم إعطاء التوصيلات بشكل صحيح ، فسوف يومض مؤشر LED وسيعمل محرك التيار المستمر.

محرك DC مغناطيسي دائم

يتكون محرك PMDC وهو محرك مغناطيسي دائم DC من مكونين رئيسيين هما الدوار أو المحرك والجزء الثابت. ومن ثم فإن بناء محرك التيار المستمر ضروري لإنشاء مجال مغناطيسي. يمكن أن يكون المغناطيس أي نوع من المغناطيس الكهربائي أو مغناطيس دائم. عند استخدام مغناطيس دائم لإنشاء مجال مغناطيسي في محرك DC ، يشار إليه باسم محرك DC ذي المغناطيس الدائم. هنا يتم تركيب المغناطيس الدائم للجزء الثابت في الجزء المحيطي من الجزء الثابت والمغناطيس الدائم المركب بطريقة تجعل القطب N والقطب S لكل مغناطيس مواجهين بالتناوب. يتشابه دوار محرك المغناطيس الدائم مع محركات التيار المستمر الأخرى. يتكون الجزء المتحرك أو المحرك من قلب وملف ومبدل. يظهر الرسم التخطيطي لمحرك المغناطيس الدائم بتيار مستمر أدناه

محرك مغناطيسي دائم

يتكون قلب المحرك من العديد من التصفيح الدائري المشقوق المعزول للصفائح الفولاذية ، عن طريق وضع هذا الفولاذ الدائري واحدًا تلو الآخر. يتم توصيل موصل المحرك بالدوار في وصلة النجمة ويتم توصيل طرف آخر للملف بجزء المبدل الموجود على عمود المحرك. تم وضع الكربون أو الجرافيت بزنبرك على جزء المبدل لتزويد التيار إلى المحرك ، عندما تم إعطاء التيار يمر عبر جزء المبدل AB أو BC أو CA. لنفترض أن التيار يمر عبر مسار CA ، وأن الملف A يتصرف مثل القطب الشمالي ، ثم يعمل عزم الدوران على الجزء المتحرك لأن A يتعرض لقوة ازدراء بسبب المغناطيس الدائم للقطب الجنوبي والمغناطيس الدائم للقطب الشمالي ، ونتيجة لذلك سوف يدور الدوار . عندما يتم استهلاك طاقة الإدخال ، يتم تحسين كفاءة محرك التيار المستمر وهذه إحدى مزايا محرك DC ذو المغناطيس الدائم.

مزايا وعيوب مولد الطاقة الحرة

ال مزايا مولد الطاقة المجاني نكون

• طاقة الإدخال أو أي طاقة خارجية غير مطلوبة لتوليد الطاقة
• إنه سهل التشغيل
• يولد دون أي مخاطر بيولوجية
• سهل الصيانة
• بسيطة في البناء
• عزم دوران أعلى
• أداء ديناميكي أفضل

ال عيوب مولد الطاقة الحرة نكون

• التكلفة العالية للمغناطيس الدائم
• تآكل المغناطيس وإمكانية إزالة المغناطيسية

تطبيقات مولدات الطاقة المجانية

تطبيقات مولد الطاقة الحرة هي

• تستخدم لشحن البطاريات
• تستخدم في المركبات
• تستخدم في المصابيح والمصابيح
• سلالم متحركة
• مصاعد
• مركبات الطرق الكهربائية

أسئلة وأجوبة

1). كيف يمكن استخدام دولاب الموازنة كخزان للطاقة؟

تعمل دولاب الموازنة كخزان للطاقة وبنك للطاقة بين الآلات ومصدر الطاقة. في دولاب الموازنة ، يتم تخزين الطاقة في شكل طاقة حركية.

2). ما هي أنواع محرك DC؟

محرك DC (التيار المباشر) هو من ثلاثة أنواع هم محرك المغناطيس الدائم Dc (PMDC) ، محرك Shunt Wound DC ، سلسلة Wound DC Motor ، ومحرك Compound Wound DC Motor.

3). ما هي أنواع الطاقة؟

الطاقة موجودة في أشكال مختلفة. هناك أنواع مختلفة من الطاقات ، فهي الطاقة الضوئية ، والطاقة الصوتية ، والطاقة النووية ، والطاقة الكيميائية ، والطاقة الكهربائية ، وما إلى ذلك.

4). أين تقع دولاب الموازنة؟

بين العمود المرفقي والقابض ، توجد دواليب الموازنة وهذه العجلة هي جزء من المحرك.

5). ما هي درجة حرارة كوري للمغناطيس؟

بالنسبة للمعادن المغناطيسية الشائعة ، تحدث المغناطيسية الدائمة أقل من 5700 (10600 فهرنهايت) من درجة حرارة كوري وتعرف أيضًا باسم نقطة كوري.

وهكذا ، في المقال أعلاه ، فإن طاقة حرة تتم مناقشة مزايا المولد ، وعيوبه ، وعمل دولاب الموازنة ، ويتم اشتقاق لحظة قصور الحدافة. إليك سؤال لك ، ما هو العيب الرئيسي لمولد الطاقة المجاني؟