Tématický elektrostatický motor Steam Punk: 13 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Intro Here je elektrostatický motor založený na tématu Steampunk, který lze snadno sestavit. Rotor byl zkonstruován laminováním pásu hliníkové fólie mezi vrstvami plastové balicí pásky a srolováním do trubice. Trubice byla namontována na nápravu pomocí lepenkových koncových čepů s plochými podložkami ve středech jako ložiska. Stacionární elektrody nebo statory byly vyrobeny z prstence hřebíků zavěšeného souosově s ohledem na rotor a napájeného záporným vysokonapěťovým stejnosměrným napětím. Rám ze slámek na pití, pásky a plastových krytů plechovek udržoval statory ve správném uspořádání kolem rotoru.

Projekt poskytuje příležitost seznámit se s Coulombovým zákonem, který popisuje elektrostatickou přitažlivost/odpuzování mezi nabitými body. Rotor se konkrétně otáčí, protože záporně nabité povrchové plochy rotoru jsou odpuzovány poté, co se dotknou elektricky horkých statorů. Každá nabitá oblast pak při otáčení rotoru ukládá přebytečné elektrony do sousedního uzemněného statoru na prstenci. Cyklus nabíjení a vybíjení se opakuje, když se každá neutralizovaná oblast rotoru blíží k dalšímu pod napětím statoru. Pro tento projekt jsem použil přepracované recyklovatelné materiály a nějaký základní hardware, abych snížil stavební náklady na minimum.

Pozor! Tento projekt vyžaduje vysokonapěťový stejnosměrný proud (HVDC), proto zvolte zdroj energie, který odpovídá vaší úrovni zkušeností.

Krok 1: Díly a nástroje

Zahrnul jsem seznam dílů pro projekt; ale improvizujte a nahrazujte, kdykoli je to nutné. Nezapomeňte mít na paměti následující body:

• Rotor musí mít nízkou hmotnost.
• Rotor musí být vyvážený.
• Státory musí být navzájem dobře izolovány, aby se zabránilo vnitřnímu oblouku.

Osa sestavy rotoru (1) - věšák na pláště o průměru 15 cm x 0,3 cm. Nápravová ložiska (2) - ploché podložky z nerezové oceli s vnitřním otvorem 0,3 cm. Nápravy na rukávech (2) - brčka na pití o průměru 3 cm x 0,4 cm (součástí balení jsou malá balení nealkoholických nápojů). Koncové krytky (2)-kotouče o průměru přibližně 4,0 cm (použijte kartonový koncový kryt z 3kroužkového pořadače). Páska podšívky (1) - pás AL fólie 2,5 cm x 15 cm. Statické prvky (6) - hřebíky o délce 5 cm. Okraje sestavy pouzdra statoru (2) - Plastová překlápěcí víčka ze směsných ořechových nádob. Podpěry ráfku (12) - Brčka na pití standardní velikosti (průměr 1/4 palce). Závěsné pásy (2) - Gumičky. Rám z plastového podkovy rotoru (1) - tuto horkou růžovou podkovu jsem našel v odkládacím boxu na místním školním dvoře po komunálním církevním veletrhu; nebo můžete odstřihnout a potom slepit listy lepenky k sobě, abyste vytvořili rámeček. Projektový základní šrot akrylový nebo lepenkový list (1) - Vyřízněte na vhodnou velikost. Distanční podložka - plastový uzávěr lahve. Zdroj energie (1) - Typické zdroje HVDC v oblasti nízkých mikroampérů, jako jsou ionizátory vzduchu v místnosti, Van de Graaffs a Whimshurstové, mohou být příliš slabé na napájení tohoto motoru. Zvažte transformátor s vysokým potenciálem. Simco's CH-30 Chargemaster je jedním z „špatných kluků“elektrostatických generátorů. Někdy jsou tyto jednotky k dispozici prostřednictvím elektronických aukcí s velkými slevami od likvidačních prodejců, kteří nevědí, co mohou dělat! Různé položky Barevně označené drátěné vázací sloupky (2) Barevně označené VN dráty (červené a černé) Lepidla (kyanoakrylát) Balení /Přepravní páska (šířka 5,0 cm) Typický spojovací hardware (malé šrouby, pojistné a ploché podložky, matice) Nářadí Kompas Elektrická vrtačka Ruční děrovačka Děrovačka Hobby pilník Úhloměr Pravítko Brusný blok Ostrá tužka Nůžky

Krok 2: Vyrobte koncovky čepu rotoru

Z kartonu vystřihněte čtyři kruhy o průměru 4 cm. Středy vyvrtejte otvor 4 mm. Chuck je v elektrické vrtačce a písek až do kola. Slepte 2 disky k sobě a poté na středový otvor každého disku přilepte plochou podložku. Nechte zaschnout. Vytáhněte jakékoli tvrdé lepidlo se souborem.

Krok 3: Omotejte pásku kolem koncových čepic

Zasuňte nápravu skrz ložiska a opatrně převiňte balicí pásku kolem disků do tubusu. Povrchy disků musí být rovnoběžné!

Krok 4: Naneste fóliový obklad a vyvážení rotoru

Odřízněte 2,5 cm široký pás fólie, který by měl být omotán kolem středu rotoru. Zajistěte na místě kapkou lepidla. Na pokrytí pásu naneste několik dalších vrstev pásky. Ruční rotor na nápravě. Podle potřeby přidejte kousky pásky k vyvážení rotoru.

Krok 5: Připravte si ráfky na bydlení

Vybudujte si bydlení tak, že do plastových víček vyříznete přístupový otvor o průměru asi 4 cm a vytvoříte 2 ráfky. Vyražte 12 otvorů 30 stupňů od sebe podél okraje každého ráfku. Uřízněte slámky na pití o délce 8 cm a vytvořte 12 podpůrných trubek. Zarovnejte otvory v ráfcích a poté do každého otvoru vložte brčko. Konstrukční tip: Na konci každé slámy uřízněte podélnou štěrbinu 0,5 cm, abyste usnadnili vkládání.

Krok 6: Dokončete rám skříně

Při vytváření rámu skříně se obejděte a vložte slámy. Mezi ráfky udržujte vzdálenost přibližně 5,0 cm. Po dokončení rámu odřízněte přebytečnou délku slámy.

Krok 7: Krycí rámeček

Omotejte 2 až 3 vrstvy balicí pásky kolem rámu. Ořízněte přebytečnou pásku kolem okrajů nůžkami.

Krok 8: Nainstalujte statory

Vyvrtejte 12 otvorů po obvodu pouzdra, které jsou dostatečně velké na to, aby se do nich vešly hřebíky. Každá díra musí projít brčkem ve středu, aby mohla být otočena pod mírným úhlem, jak je znázorněno (úhel bude vyžadovat další úpravy před napájením motoru). Zasuňte gumičku přes brčka umístěná v polohách 12 a 6 hodin.

Krok 9: Připravte podporu rotoru, připojte základnu a sloupky

Jakákoli podpora, která udržuje rotor v pevné poloze a umožňuje mu volné otáčení, je v pořádku. Použil jsem tuto podkovu. Pokud nemůžete najít podkovu, udělejte si ji tak, že vrstvíte několik listů lepenky nařezaných na odpovídající velikost. Opatrně vyvrtejte otvor pro osu rotoru špičkou každé paty podkovy. Dále vyvrtejte díru skrz špičku, aby se do ní vešel šroub, který připevňuje podkovu k základně projektu. Do víčka lahve vyvrtejte otvor, který bude fungovat jako rozpěrka. Sestavte součásti. Nakonec vyvrtejte do základny otvory pro sloupky pro vázání drátu.

Krok 10: Sestavte součásti

Nasaďte gumové pásky na podkovy a zavěste kryt statoru na místo. Vložte osu otvorem v patě, posuvnými rozpěrkami a rotorem na místě, jak je znázorněno na obrázku. Podle potřeby otočte hřebíky tak, aby se téměř dotýkaly povrchu rotoru.

Krok 11: Připojte horké a neutrální statory

Připojte každý druhý stator do série pomocí izolovaného drátu. Zbývající statory jsou spojeny dohromady izolovaným vodičem jiné barvy. Připojte jednu sadu statorů k horkému vazebnímu sloupku; druhá sada jde na zem.

Krok 12: Zvyšte „koňskou sílu“

Napájení 0,5 W nepohnulo ani rotorem. Chargemaster (viz Díly a nástroje) však roztočil rotor na 10 až 12 otáček za minutu. Optimální vstup byl asi 12 kV při 100 mikroampérech, než vnitřní oblouk mezi horkými a uzemněnými statory zpomalil otáčky motoru.

Krok 13: Detailní záběr na Spark

Zde je přiblížení zobrazující jiskrový výboj rotoru při jeho otáčení.

Druhá cena ve 3. ročníku soutěže Make It Stick

První cena v Hands-on Learning Contest