„Steam Punk“tematinis elektrostatinis variklis: 13 žingsnių (su nuotraukomis)

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-13 06:57

Įvadas Čia yra lengvai statomas elektrostatinis variklis, pagrįstas „Steampunk“tema. Rotorius buvo sukonstruotas laminuojant aliuminio folijos juostelę tarp plastikinės pakavimo juostos sluoksnių ir susukant į vamzdelį. Vamzdis buvo sumontuotas ant ašies, kaip guolius, naudojant kartoninius galinius dangtelius su plokščiomis poveržlėmis centre. Stacionarūs elektrodai arba statoriai buvo pagaminti iš vinių žiedo, pakabinto koaksialiai rotoriaus atžvilgiu, ir įjungtas be neigiamos aukštos įtampos nuolatinės srovės. Rėmas, pagamintas iš geriamųjų šiaudelių, juostos ir plastikinių skardinių dangtelių, išlaikė statorius tinkamoje padėtyje aplink rotorių.

Projektas suteikia galimybę sužinoti apie Kulono dėsnį, apibūdinantį elektrostatinį trauką/atstūmimą tarp įkrautų taškų. Konkrečiai, rotorius sukasi, nes neigiamai įkrauti rotoriaus paviršiaus plotai yra atstumiami, kai jie liečiasi su elektra karštais statoriais. Tada kiekviena įkrauta sritis rotoriaus sukimosi metu nusodina elektronų perteklių prie gretimo įžeminto statoriaus ant žiedo. Įkrovimo-iškrovimo ciklas kartojasi, kai kiekviena neutralizuota rotoriaus sritis artėja prie kito įjungto statoriaus. Šiam projektui aš panaudojau pakartotinai perdirbtas medžiagas ir tam tikrą pagrindinę techninę įrangą, kad statybos išlaidos būtų sumažintos iki minimumo.

Atsargiai! Šiam projektui reikalinga aukštos įtampos nuolatinė srovė (HVDC), todėl pasirinkite maitinimo šaltinį, atitinkantį jūsų patirtį.

1 žingsnis: dalys ir įrankiai

Aš įtraukiau projekto dalių sąrašą; bet improvizuoti ir prireikus pakeisti. Būtinai nepamirškite šių punktų:

• Rotoriaus svoris turi būti lengvas.
• Rotorius turi būti subalansuotas.
• Statoriai turi būti gerai izoliuoti vienas nuo kito, kad nesusidarytų vidinis lankas.

Rotoriaus surinkimo ašis (1) - 15 cm x 0,3 cm skersmens pakaba. Ašies guoliai (2) - Nerūdijančio plieno plokščios poveržlės su 0,3 cm skersmens skylute. Ašies rankovės (2) - 3 cm x 0,4 cm skersmens geriamieji šiaudeliai (įeina su mažomis gaiviųjų gėrimų pakuotėmis). Galiniai dangteliai (2)-maždaug 4,0 cm skersmens diskai (naudokite kartoninį galinį dangtelį iš 3 žiedų segtuvo). Pamušalo juostelė (1) - 2,5 cm x 15 cm AL folijos juostelė. Statoriai (6) - 5 cm ilgio vinys. Statoriaus korpuso surinkimo ratlankiai (2) - Plastikiniai dangteliai iš maišytų riešutų indų. Ratlankio atramos (12) - Standartinio dydžio gėrimo šiaudeliai (1/4 colio skersmens). Pakabos juostos (2) - Guminės juostos. Roto rėmo plastikinė pasaga (1) - radau šią karštą rožinę pasagą išmetimo dėžutėje vietos mokyklos kieme po bendruomenės bažnyčios mugės; arba galite iškirpti ir tada klijuoti kartono lakštus, kad padarytumėte rėmą. Tarpiklis - plastikinis buteliuko dangtelis. Maitinimo šaltinis (1) - tipiški HVDC šaltiniai, esantys žemoje mikroampų diapazone, pvz., Kambario oro jonizatoriai, Van de Graaffs ir Whimshursts gali būti per silpni, kad įjungtų šį variklį. Apsvarstykite didelio potencialo transformatorių. „Simco“„CH-30 Chargemaster“yra vienas iš „stiprinančių“elektrostatinių generatorių „blogų vaikinų“. Kartais šiuos įrenginius elektroniniuose aukcionuose galima įsigyti didelėmis nuolaidomis likvidavimo pardavėjų, kurie nežino, ką jie gali padaryti! /Siuntimo juosta (5,0 cm pločio) Tipinė jungiamoji įranga (maži varžtai, užraktai ir plokščios poveržlės, veržlės) Įrankiai Kompasas Elektrinis gręžtuvas Rankinis skylių perforatorius Hobio failas Protraktoriaus valdiklis Šlifavimo blokas „Sharp Pencil“įrankių žirklės

2 žingsnis: padarykite rotoriaus galinius dangtelius

Iš kartono iškirpkite keturis 4 cm skersmens apskritimus. Per centrus gręžkite 4 mm skylę. Įdėkite juos į elektrinį gręžtuvą ir šlifuokite iki apvalumo. Klijuokite 2 diskus, tada klijuokite plokščią poveržlę virš kiekvieno disko skylės. Leiskite išdžiūti. Pašalinkite bet kokius kietus klijus su failu.

3 žingsnis: apvyniokite juostą aplink galinius dangtelius

Įkiškite ašį per guolius ir atsargiai sukite pakavimo juostą aplink diskus prie vamzdžio. Diskų paviršiai turi būti lygiagretūs!

4 žingsnis: uždėkite folijos pamušalą ir balansavimo rotorių

Iškirpkite 2,5 cm pločio folijos juostelę, kurią reikia apvynioti aplink rotoriaus vidurį. Užfiksuokite vietoje su lašeliu klijų. Uždenkite juostelę dar keliais juostos sluoksniais. Sukamasis rotorius ant ašies. Jei reikia, pridėkite juostos gabalėlių, kad subalansuotumėte rotorių.

5 žingsnis: paruoškite korpuso ratlankius

Pastatykite korpusą, plastikiniuose dangteliuose iškirpdami apie 4 cm įėjimo angą, kad gautumėte 2 ratlankius. Kiekvieno ratlankio krašte išgręžkite 12 skylių 30 laipsnių kampu. Iškirpkite 8 cm ilgio geriamuosius šiaudelius, kad gautumėte 12 atraminių vamzdelių. Sureguliuokite skylutes ratlankiuose, tada į kiekvieną skylę įkiškite šiaudelį. Patarimas dėl konstrukcijos: kiekvienam šiaudeliui įpjauti 0,5 cm ilgio plyšį, kad būtų lengviau įkišti.

6 žingsnis: užpildykite korpuso rėmą

Formuodami korpuso rėmą, aplink ratlankį įstatykite šiaudelius. Tarp ratlankių laikykitės maždaug 5,0 cm atstumo. Kai rėmas baigtas, nupjaukite perteklinį šiaudų ilgį.

7 žingsnis: dangtelio rėmas

Aplink rėmą susukite 2–3 pakavimo juostos sluoksnius. Nupjaukite juostos perteklių aplink kraštus žirklėmis.

8 žingsnis: įdiekite statorius

Aplink korpuso apskritimą išgręžkite 12 skylių, kurios yra pakankamai didelės, kad priimtumėte vinis. Kiekviena skylė turi praeiti per šiaudelį vidurio taške, kad jas būtų galima pasukti nedideliu kampu, kaip parodyta (prieš įjungiant variklį, kampą reikės dar sureguliuoti). Įkiškite guminę juostelę per šiaudus, esančius 12 ir 6 val.

9 žingsnis: Paruoškite rotoriaus atramą, pritvirtinkite pagrindą ir stulpus

Bet kokia atrama, kuri palaiko rotorių fiksuotoje padėtyje ir leidžia laisvai suktis, yra tinkama. Naudojau šią žaislinę pasagą. Jei negalite rasti pasagos, tiesiog padarykite ją sluoksniuodami kelis reikiamo dydžio kartono lapus. Atsargiai išgręžkite skylę rotoriaus ašiai per kiekvieno pasagos kulno galiuką. Tada per pirštą išgręžkite skylę, kad būtų galima pritvirtinti varžtą, pritvirtinantį pasagą prie projekto pagrindo. Gręžkite skylę per butelio dangtelį, kuris veiks kaip tarpinė. Surinkite komponentus. Galiausiai gręžkite skylutes pagrinde vielos surišimo stulpams.

10 žingsnis: Surinkite komponentus

Užmaukite gumines juostas ant pasagos kulnų, kad statoriaus korpusas būtų pakabintas. Įkiškite ašį per skylę kulne, stumdomas tarpines ir rotorių, kaip parodyta. Jei reikia, pasukite nagus, kad jie beveik liestų rotoriaus paviršių.

11 veiksmas: prijunkite karštus ir neutralius statorius

Prijunkite visus kitus statorius nuosekliai, naudodami izoliuotą laidą. Likę statoriai sujungiami naudojant skirtingos spalvos izoliuotą laidą. Prijunkite vieną statorių rinkinį prie karšto įrišimo stulpo; kitas rinkinys eina į žemę.

12 žingsnis: padidinkite „arklio galią“

0,5 vato maitinimo šaltinis net nepajudino rotoriaus. Tačiau „Chargemaster“(žr. „Dalys ir įrankiai“) sukdavo rotorių esant 10–12 aps./min. Optimali įvestis buvo apie 12 kV esant 100 mikroamperių, kol vidinis lankas tarp karštų ir įžemintų statorių sulėtino variklio greitį.

13 žingsnis: „Spark“iš arti

Štai priartinimo vaizdas, rodantis kibirkšties iškrovimą į rotorių, kai jis sukasi.

Antrasis prizas trečiame kasmetiniame konkurse „Make it Stick“

Pirmasis prizas praktinio mokymosi konkurse