Poboljšana elektrostatička turbina napravljena od recikliranog materijala: 16 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Ovo je potpuno izgrađena ogrebotina, elektrostatička turbina (EST) koja pretvara istosmjernu struju visokog napona (HVDC) u rotacijsko kretanje velike brzine. Moj projekt je inspiriran Jefimenko Corona motorom koji se napaja električnom energijom iz atmosfere:

Turbina je izrađena od sljedećih predmeta: plastične cijevi i slamke za piće, najlonski odstojnici, karton, metalni spojni i montažni hardver, kao i HVDC izvor energije koji se koristi umjesto električnog polja zemlje. Turbina ima prozirno plastično kućište koje smanjuje rizik od slučajnog dodira VN -a, a istovremeno dozvoljava pogled turbine iznutra za demonstracije u učionici i na sajmu nauke. Prilikom rada turbine u zamračenoj prostoriji, koronsko pražnjenje proizvodi sablasni, plavo-ljubičasti sjaj koji osvjetljava unutrašnjost kućišta. Paralelno poređenje ranije verzije EST-a pokazuje manji, moderniji profil. Za gradnju sam koristio jednostavne ručne alate i električnu bušilicu. Oprez: Ovaj projekt može proizvesti ozonski plin i trebao bi se koristiti u područjima s odgovarajućom ventilacijom. Radne rukavice se preporučuju pri radu s limom zbog oštrih rubova. Na kraju, HVDC nije uvijek prilagođen korisniku, pa se ponašajte u skladu s tim!

Korak 1: Kako radi EST-3?

EST ima 6 elektroda od folije sa oštrim ivicama oštrice koje okružuju plastični rotor. Postoje 3 serijski ožičene, vruće elektrode koje talože nabijene čestice na površinu rotora. Vruće elektrode izmjenjuju se po polaritetu s 3 uzemljena rotora (u ovom slučaju: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). Vruće elektrode raspršuju rotor sličnim nabojima, koje elektrode zatim odbijaju, uzrokujući rotaciju rotora. Kroz proces indukcije, svaka vruća elektroda privlači segment rotora koji je električno neutraliziran prethodnom uzemljenom elektrodom. Rotor ima podlogu od lima za optimizaciju gradijenta električnog polja između prednje ivice svake elektrode i površine rotora. Djelovanje vrućih elektroda prskanjem iona na rotor zajedno sa uzemljenim elektrodama na detalje čišćenja omogućilo je neopterećenoj turbini da postigne 3, 500 o / min pomoću ionizatora industrijskog razreda. Na skici je prikazan prototip EST -a sa 8 elektroda koji je bio bijedan kvar zbog unutrašnjeg luka između elektroda postavljenih preblizu jedan do drugog.

Lekcija za oduzimanje: Prije korištenja izvora velike izlazne snage provjerite jesu li elektrode pravilno izolirane i/ili razmaknute; u suprotnom bi se vaša turbina mogla pretvoriti u vreli nered!

Korak 2: Pronađite plastične cijevi za kućište i rotor

Našao sam ove akrilne cijevi u kanti za otpatke u lokalnoj trgovini plastike. Koristio sam ih za izradu kućišta i rotora turbine. Tačne dimenzije nisu bitne. Jedna cijev treba stati unutar druge s razmakom od nekoliko cm svuda. Čvrste plastične boce, poput spremnika za vitamine, s odrezanim vrhovima i dnom također bi funkcionirale.

Korak 3: Izrežite elektrode iz posude za ćuretinu

Šest elektroda izrezano je iz odbačene posude za lijevanje ćurke od aluminijuma preostale sa zabave. (Savjet za konstrukciju: Koristite posudu za kuhanje velike ptice, metal je teži i manja je vjerovatnoća da će se saviti.) Prerezao sam dužinu svake elektrode približno jednaku dužini rotora, trudeći se da se ne zgnječi do valjanih rubova.

Korak 4: Umetnite potporne šipke za elektrode

Umetnuo sam 8-32 segment navojne šipke kroz rupu svake elektrode (mjesto je bilo na mjestu !!). Segmenti su bili 3,0 cm duži od kućišta turbine.

Korak 5: Poravnajte vodeće rubove elektroda

Uklonio sam valovitost i nabore u foliji oklagijom.

Korak 6: Odrežite i zaokružite rubove elektroda

Prednji rubovi svake elektrode obrezani su na 1,0 cm rezačem papira. Uglovi su zaobljeni turpijom za hobi kako bi se smanjilo curenje korone.

Korak 7: Izrežite pričvrsne ploče i završne kape za kućište i rotor

Izrezao sam set od 6 kartonskih diskova kako bih napravio poklopce kućišta; drugi set diskova za poklopce rotora; i na kraju sam izrezao treći set diskova kako bih napravio pričvrsne ploče za ležajeve.

Korak 8: Provjerite završne kape, rotor i kućište

Kliznuo sam rotore i završne kape kućišta preko tiple od tvrdog drva promjera 1/4 inča koja je služila kao vratilo turbine. Kasnije u izgradnji, tipla je nadograđena u akrilnu šipku radi poboljšanog izgleda. Provjerio sam položaj poklopca i provjerio je li rotor koncentrično postavljen u kućištu. (Savjet za gradnju: omotajte papirnatu traku namazanu ljepilom za drvo oko diskova dok čvrsto ne sjednu u cijevi.)

Korak 9: Ponovo izbušite završne kape kućišta ležajeva

Koristio sam ljepilo za drvo za sastavljanje kućišta i poklopaca rotora. Zatim su izbušene rupe udaljene 60 stepeni duž vanjskog oboda završnih kapica kućišta kako bi mogle prihvatiti potporne šipke s navojem. Drugi prsten rupa udaljenih 120 stepeni izbušen je na pola puta između vanjskog prstena i središta. Odgovarajući set rupa izbušen je kroz pričvrsne ploče. U početku sam izbušio središta završnih kapaka kućišta kako bih prihvatio metalne ležajeve. Međutim, iz vrhova elektroda izvukli su iskre kad se turbina približila punoj snazi. Pronašao sam rješenje koje je uključivalo identifikaciju 1/4 inča, nepropusne najlonske odstojnike kao ležajeve. Osigurao sam ih s tri najlonska vijka 8-32 umetnuta kroz pričvrsnu ploču. Kad sam ručno okrenuo rotor, došlo je do određenog otpora kotrljanja, ali turbina se vjerojatno nije mogla opeći i pretvoriti u SHM (pušenje u vrućem neredu).:> D

Korak 10: Izbušite rupe za montažu u kućištu

Izbušio sam dvije montažne rupe od 1/4 inča kroz svaki kraj cijevi kućišta. Rupe prihvaćaju najlonske vijke od 1/4 inča s podloškama i šesterokutnim maticama.

Korak 11: Priključite hardver za povezivanje i podršku na elektrode

Dva prstenasta priključka su provučena preko svake šipke za uzemljenje, kao što je prikazano. Koristio sam gumene uloške (3/16 ID) kao zaštitne elemente. Ovaj postupak se ponovio za elektrificirani kraj turbine. Sve je privremeno osigurano najlonskim maticama od žira kako bi se provjerilo da li dobro pristaju. (Rotor nije instaliran na ovom mjestu tačka.)

Korak 12: Pripremite sklop rotora

U početku sam cijev rotora prekrivao metalnim limom izrezanim iz limenke piva, a zatim spiralno omotanom plastičnom trakom oko cijevi. Kasnije, pri uključivanju turbine, nije prošlo mnogo vremena dok je unutrašnje lučenje elektroda probušilo traku i uništilo rotor -!@#$, Još jedna tostirana turbina! (Tri lučna luka pojavljuju se u obliku zvijezda na slici pri slabom osvjetljenju). Bolja ideja bila je ukloniti originalnu traku i pokriti lim debljim izolacijskim materijalom koji ima veću dielektričnu čvrstoću. Koristio sam list izdržljive plastike izrezan iz paketa poslastica za pse koji sam pričvrstio trakom.

Korak 13: Instalirajte sklop rotora

Uklonio sam uzemljeni hardver iz turbine i umetnuo dovršeni rotor sve dok osovina nije u potpunosti pričvrstila ležajeve. Prstenasti konektori su dodati na pozicijama 5:00 i 7:00 sati za ulaz energije.

Korak 14: Popravite i izolirajte elektrode

Nije bilo vjerojatno da će turbina raditi ispravno b/c nekoliko prednjih rubova je savijeno prilikom umetanja sklopa rotora. Moj zadatak je bio rastaviti turbinu, a zatim epoksidni štapić za miješanje kave na svakoj elektrodi kao nosivi snop. Štapići su pripremljeni pomoću papira za med/fini brus, a zatim obojeni srebrnom olovkom za boju. Koristio sam 12 dijelova slame označenih bojama (0,5 cm ID x 3,5 cm) za izolaciju potpornih šipki. Svaka sekcija je kliznula preko potporne šipke, prolazeći kroz obje rupe i završne kapice.

Korak 15: Ponovno sastavite turbinu i podesite razmake

Nakon što sam turbinu ponovno sastavio (opet!) I serijski ožičio vruću i uzemljenu elektrodu, spojio sam ulazne žice na spojne stupove. Razmaci praznina podešavani su zatezanjem matica žira na kraju svake šipke sve dok vodeći rubovi nisu bili unutar 1 mm od površine rotora. Odrezao sam rukav od 1/4 inčne slamke "Big Gulp" i prevukao ga preko krajeva osovine kako bih ograničio bočno kretanje rotora.

Korak 16: Probni rad

Turbina je pjevušila na 13,5 kV sa naponom od 1,0 mAmp; veći potencijali uzrokovali su stvaranje luka i gubitak snage. Ovdje je video koji prikazuje kako EST radi velikom brzinom. Drugi video zapis je ovdje. Pratite ažuriranja o mogućnostima EST -a!