Silnik elektrostatyczny o tematyce Steam Punk: 13 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Intro Oto silnik elektrostatyczny oparty na motywie Steampunk, który można łatwo zbudować. Wirnik skonstruowano poprzez laminowanie paska folii aluminiowej pomiędzy warstwami plastikowej taśmy opakowaniowej i zwijanie go w tubę. Rura została zamontowana na osi za pomocą tekturowych zaślepek z płaskimi podkładkami w środkach jako łożyska. Stacjonarne elektrody lub stojany wykonano z pierścienia gwoździ zawieszonych współosiowo względem wirnika i zasilonych ujemnym, wysokim napięciem DC. Rama wykonana ze słomek do picia, taśmy i plastikowych pokryw puszek utrzymywała stojany we właściwym ustawieniu wokół wirnika.

Projekt daje możliwość poznania prawa Coulomba, które opisuje przyciąganie/odpychanie elektrostatyczne między naładowanymi punktami. W szczególności wirnik obraca się, ponieważ ujemnie naładowane obszary powierzchni wirnika są odpychane po zetknięciu się z elektrycznie gorącymi stojanami. Każdy naładowany obszar następnie osadza nadmiar elektronów w sąsiednim, uziemionym stojanie na pierścieniu, gdy wirnik się obraca. Cykl ładowania i rozładowania powtarza się, gdy każdy zobojętniony obszar wirnika zbliża się do następnego zasilanego stojana. Do tego projektu użyłem ponownie przetworzonych materiałów nadających się do recyklingu i podstawowego sprzętu, aby zredukować koszty budowy do minimum.

Ostrożność ! Ten projekt wymaga prądu stałego o wysokim napięciu (HVDC), więc wybierz źródło zasilania odpowiednie dla Twojego poziomu doświadczenia.

Krok 1: Części i narzędzia

Dołączyłem listę części do projektu; ale w razie potrzeby improwizuj i zastępuj. Pamiętaj, aby pamiętać o następujących punktach:

• Wirnik musi być lekki.
• Wirnik musi być wyważony.
• Stojany muszą być dobrze izolowane od siebie, aby zapobiec wewnętrznemu wyładowaniu łukowemu.

Oś zespołu wirnika (1) -- Wieszak na ubrania o średnicy 15 cm x 0,3 cm. Łożyska osi (2) -- Podkładki płaskie ze stali nierdzewnej z otworem wewnętrznym 0,3 cm. Osłony (2) - słomki do picia o wymiarach 3 cm x 0,4 cm (w zestawie z małymi opakowaniami napojów bezalkoholowych). Zaślepki (2) - krążki o średnicy ok. 4,0 cm (użyj tekturowej zaślepki z 3-pierścieniowego segregatora). Pasek podszewki (1) -- pasek folii AL o wymiarach 2,5 cm x 15 cm. Stojaki (6) -- gwoździe o długości 5 cm. Obręcze zespołu obudowy stojana (2) -- Plastikowe pokrywki z pojemników z mieszanymi nakrętkami. Wsporniki do obręczy (12) -- Standardowe słomki do picia (średnica 1/4 cala). Opaski do zawieszania (2) -- Gumki. Rama wirnika Plastikowa podkowa (1) -- Znalazłem tę jaskraworóżową podkowę w pudełku na śmieci na lokalnym boisku szkolnym po odpustie; lub możesz wyciąć, a następnie skleić arkusze tektury, aby utworzyć ramę. Złom akrylowy lub tekturowy arkusz projektu (1) - Przytnij do odpowiedniego rozmiaru. Przekładka – plastikowa zakrętka do butelki. Źródło zasilania (1) – Typowe źródła HVDC w zakresie niskich mikroamperów, takie jak jonizatory powietrza w pomieszczeniu, Van de Graaff i Whimshurst, mogą być zbyt słabe, aby zasilać ten silnik. Rozważ transformator o wysokim potencjale. CH-30 Chargemaster firmy Simco jest jednym z „kopiących wzmacniacz” złych chłopców generatorów elektrostatycznych. Czasami jednostki te są dostępne na aukcjach elektronicznych z dużymi rabatami przez likwidatorów, którzy nie wiedzą, co mogą zrobić!Różne przedmioty Kodowane kolorami słupki do wiązania drutu (2) Kodowane kolorami druty HV (czerwony i czarny) Kleje (cyjanoakrylowe) Opakowania /Taśma transportowa (szerokość 5,0 cm) Typowy sprzęt łączący (małe śruby, podkładki zabezpieczające i płaskie, nakrętki)Narzędzia Kompas Wiertarka elektryczna Ręczny dziurkacz Hobby Pilnik Kątomierz Linijka Blok szlifierski Ostry ołówek Nożyczki użytkowe

Krok 2: Wykonaj zaślepki wirnika

Wytnij z kartonu cztery koła o średnicy 4 cm. Wywierć 4 mm otwór w środkach. Wrzuć je do wiertarki elektrycznej i wyszlifuj, aż będą okrągłe. Sklej ze sobą 2 krążki, a następnie przyklej płaską podkładkę nad środkowym otworem każdego krążka. Zostaw do wyschnięcia. Rozwiercić dowolny twardy klej z pilnikiem.

Krok 3: Zwiń taśmę wokół zaślepek

Przełóż oś przez łożyska i ostrożnie nawiń taśmę opakowaniową wokół dysków z tuby. Powierzchnie tarcz muszą być równoległe!

Krok 4: Zastosuj podszewkę z folii i wyważ wirnik

Wytnij pasek folii o szerokości 2,5 cm, który należy owinąć wokół środka rotora. Zabezpiecz na miejscu za pomocą kropli kleju. Nałóż kilka dodatkowych warstw taśmy, aby zakryć pasek. Wirnik ręczny na osi. W razie potrzeby dodaj kawałki taśmy, aby zrównoważyć wirnik.

Krok 5: Przygotuj felgi obudowy

Zbuduj obudowę, wycinając otwór dostępowy o średnicy około 4 cm w plastikowych pokrywkach, aby wykonać 2 obręcze. Przebij 12 otworów co 30 stopni wzdłuż krawędzi każdej obręczy. Wytnij 8-centymetrowe słomki do picia, aby uzyskać 12 rurek podtrzymujących. Dopasuj otwory w felgach, a następnie włóż słomkę do każdego otworu. Wskazówka konstrukcyjna: Wytnij 0,5 cm wzdłużną szczelinę na końcu każdej słomki, aby ułatwić włożenie.

Krok 6: Kompletna rama obudowy

Obejdź obręcz, wkładając słomki podczas formowania ramy obudowy. Zachowaj odległość około 5,0 cm między felgami. Odetnij nadmiar słomy, gdy rama jest kompletna.

Krok 7: Ramka na okładkę

Owiń 2 do 3 warstw taśmy pakowej wokół ramy. Przytnij nadmiar taśmy wokół krawędzi nożyczkami.

Krok 8: Zainstaluj stojany

Wywierć 12 otworów na obwodzie obudowy, które są wystarczająco duże, aby pomieścić gwoździe. Każdy otwór musi przejść przez słomkę w punkcie środkowym, aby można go było obrócić pod niewielkim kątem, jak pokazano (kąt będzie wymagał dalszych regulacji przed włączeniem silnika). Przełóż gumkę przez słomki znajdujące się w pozycjach na godzinie 12 i 6.

Krok 9: Przygotuj wspornik wirnika, zamocuj podstawę i słupki

Każda podpora, która utrzymuje wirnik w stałej pozycji i pozwala mu się swobodnie obracać, jest w porządku. Użyłem tej zabawkowej podkowy. Jeśli nie możesz znaleźć podkowy, po prostu ułóż ją, układając kilka arkuszy tektury przyciętej do odpowiedniego rozmiaru. Ostrożnie wywierć otwór na oś wirnika przez czubek każdej podkowy. Następnie wywierć otwór w czubku, aby umieścić śrubę mocującą podkowę do podstawy projektu. Wywierć otwór w nakrętce butelki, który będzie działał jako przekładka. Złóż komponenty. Na koniec wywierć otwory w podstawie na słupki wiążące drutem.

Krok 10: Złóż komponenty

Wsuń gumki na pięty w kształcie podkowy, aby zawiesić obudowę stojana na miejscu. Włóż oś przez otwór w pięcie, przesuwając przekładki i wirnik na miejsce, jak pokazano. W razie potrzeby obróć gwoździe tak, aby prawie dotykały powierzchni wirnika.

Krok 11: Podłącz gorące i neutralne stojany

Co drugi stojan należy połączyć szeregowo za pomocą izolowanego drutu. Pozostałe stojany połączone są ze sobą izolowanym przewodem innego koloru. Podłącz jeden zestaw stojanów do gorącego wiązania; drugi zestaw pada na ziemię.

Krok 12: Podnieś „konie mechaniczne”

Zasilacz o mocy 0,5 W nawet nie drgnął wirnika. Jednak Chargemaster (patrz Części i narzędzia) obracał wirnik z prędkością od 10 do 12 obr./min. Optymalne napięcie wejściowe wynosiło około 12 kV przy 100 mikroamperach, zanim wewnętrzny łuk pomiędzy gorącymi i uziemionymi stojanami spowolnił prędkość silnika.

Krok 13: Zbliżenie na Spark

Oto zbliżenie pokazujące wyładowanie iskry do wirnika podczas jego obrotu.

Druga nagroda w III corocznym konkursie Make It Stick

Pierwsza nagroda w konkursie na naukę praktyczną