Forbedret elektrostatisk turbin laget av resirkulerbare materialer: 16 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Dette er en helt skrapebygd, elektrostatisk turbin (EST) som konverterer høyspent likestrøm (HVDC) til høyhastighets, roterende bevegelse. Prosjektet mitt ble inspirert av Jefimenko Corona Motor som drives av elektrisitet fra atmosfæren:

Turbinen ble konstruert av følgende elementer: plastrør og sugerør, nylonavstandsstykker, papp, metallplater for tilkobling og montering av metall, samt en HVDC -strømkilde som ble brukt i stedet for jordens elektriske felt. Turbinen har et klart plasthus som reduserer risikoen for utilsiktet HV -kontakt, samtidig som den gir et innvendig sett av turbinen for demonstrasjoner i klasserommet og science fair. Når du bruker turbinen i et mørkt rom, gir koronautladning en spøkelsesaktig, blå-fiolett glød som lyser innsiden av huset. En side-ved-side-sammenligning av en tidligere versjon av EST viser den mindre, mer strømlinjeformede profilen. Jeg brukte enkle håndverktøy og en elektrisk drill for konstruksjon. Forsiktig: Dette prosjektet kan produsere ozongass og bør drives i områder med tilstrekkelig ventilasjon. Arbeidshansker anbefales ved arbeid med plater på grunn av skarpe kanter. Til slutt er HVDC ikke alltid brukervennlig, så handle deretter!

Trinn 1: Hvordan fungerer EST-3?

EST har 6 folieelektroder med sylskarpe kanter som omgir en plastrotor. Det er tre seriekoblede, varme elektroder som avsetter ladede partikler på rotorens overflate. Varme elektroder veksler i polaritet med 3 jordede rotorer (i dette tilfellet: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). De varme elektrodene sprayer rotoren med lignende ladninger, som elektrodene deretter frastøter, og får rotoren til å spinne. Gjennom induksjonsprosessen tiltrekker hver varme elektrode seg til rotorsegmentet som ble elektrisk nøytralisert av den foregående jordelektroden. Rotoren har en bakside av metall for å optimalisere den elektriske feltgradienten mellom hver elektrodes forkant og rotorens overflate. Virkningen av varme elektroder som sprøyt ioner på rotoren kombinert med jordelektroder på oppryddingsdetaljer gjorde det mulig for den ubelastede turbinen å nå 3, 500 o / min ved bruk av en industriell ionisator. Skissen viser en prototype EST med 8 elektroder som var en elendig feil på grunn av indre lysbue mellom elektrodene plassert for tett sammen.

Take-away-leksjon: Sørg for at elektrodene er ordentlig isolert og/eller med avstand fra hverandre før du bruker en kraftig kraftkilde. ellers kan turbinen din reduseres til et rykende varmt rot!

Trinn 2: Finn plastrør for hus og rotor

Jeg fant disse akrylrørene i avfallsbeholderen til en lokal plastbutikk. Jeg brukte dem til å lage turbinhuset og rotoren. De eksakte dimensjonene spiller ingen rolle. Det ene røret skal passe inn i det andre med flere cms klaring rundt. Stive plastflasker, for eksempel vitaminbeholdere, med toppene og bunnene avskåret ville også fungere.

Trinn 3: Kutt ut elektroder fra en kalkunpanne

Seks elektroder ble kuttet fra en kastet kalkunpanne i aluminium som ble til overs fra et middagsselskap. (Konstruksjonstips: Bruk en panne til matlaging av en stor fugl, metall er tyngre og mindre sannsynlig å bøye seg.) Jeg kutter lengden på hver elektrode omtrent lik rotorlengden mens jeg prøver å ikke knuse til valsede kanter.

Trinn 4: Sett inn elektrode -støttestenger

Jeg satte inn et 8-32, gjenget stavsegment gjennom hullet på hver elektrode (passformen var spot on !!). Segmentene var 3,0 cm lengre enn turbinhuset.

Trinn 5: Flatt ledende kanter av elektroder

Jeg fjernet korrugeringer og dings i folien med en kjevle.

Trinn 6: Trim og avrund elektrodekanter

Forkantene på hver elektrode ble trimmet til 1,0 cm ved bruk av en papirkutter. Hjørnene ble avrundet med en hobbyfil for å redusere koronalekkasje.

Trinn 7: Klipp beholderplater og endehett for hus og rotor

Jeg kuttet et sett med 6 pappskiver for å lage huskapsler; et annet sett med skiver for rotorendehetter; og til slutt kuttet jeg et tredje sett med skiver for å lage holderplater til lagrene.

Trinn 8: Kontroller endehettene, rotoren og huset

Jeg gled rotor- og husets endehett over en 1/4 tommers diameter, løvtre som fungerte som turbinakselen. Senere i konstruksjonen ble pluggen oppgradert til en akrylstang for bedre utseende. Jeg bekreftet plasseringen av endehetten og sjekket at rotoren var konsentrisk plassert i huset. (Konstruksjonstips: Pakk papirbånd smurt med trelim rundt skivene til de sitter tett i rørene.)

Trinn 9: Re-Drill Housing End Caps for Bearings

Jeg brukte trelim for å montere huset og rotorendelokkene. Deretter ble hull boret 60 grader fra hverandre langs den ytre omkretsen av husets endehett slik at de kunne ta imot gjengede støttestenger. En andre ring med hull 120 grader fra hverandre ble boret midt mellom den ytre ringen og midten. Et tilsvarende hullsett ble boret gjennom holderplatene. I utgangspunktet boret jeg ut sentrene på husets endehett for å akseptere metalllagre. Imidlertid trakk de gnister fra spissene på elektrodene da turbinen nærmet seg full effekt. Jeg fant en løsning som involverte 1/4 tommers ID, ikke-ledende nylon-avstandsstykker som lagre. Jeg festet dem med tre 8-32 nylonbolter satt inn gjennom holderplaten. Det var en del rullemotstand da jeg roterte rotoren for hånd, men turbinen ville sannsynligvis ikke svidd og bli til en SHM (røykende rot).:> D

Trinn 10: Bormonteringshull i huset

Jeg boret to, 1/4 tommers monteringshull gjennom hver ende av husrøret. Hullene aksepterte 1/4 tommers nylonbolter med låseskiver og sekskantmutter.

Trinn 11: Fest tilkoblings- og støttemaskinvare til elektroder

To ringkontakter ble sklitt over hver jordstang som vist. Jeg brukte gummihylser (3/16 ID) som avstand. Denne prosedyren ble gjentatt for den elektrifiserte enden av turbinen. Alt ble midlertidig festet med nylon eikemuttere for å sjekke om det passet. (Rotor ble ikke installert på dette punkt.)

Trinn 12: Prep Rotor Assembly

I utgangspunktet dekket jeg rotorrøret med en metallplate kuttet fra en ølboks og deretter spiralviklet plastbånd rundt røret. Senere, da turbinen ble slått på, tok det ikke lang tid før intern bue fra elektrodene punkterte båndet og ødela rotoren -!@#$, En annen ristet turbin! (Tre punkteringsbuer vises som stjerneskudd i bildet med lite lys). En bedre idé var å fjerne det originale båndet og dekke metallplaten med et tykkere isolerende materiale som hadde høyere dielektrisk styrke. Jeg brukte et ark kraftig plast kuttet fra en pakke med hundebiter som jeg festet med tape.

Trinn 13: Installer rotorenheten

Jeg fjernet bakkemaskinvare fra turbinen og satte inn den ferdige rotoren til akselen var helt i inngrep med lagrene. Ringkontakter ble lagt til ved posisjonene 5:00 og 7:00 for strøminngang.

Trinn 14: Reparer og isoler elektroder

Det var usannsynlig at turbinen fungerte som det skal. B/c flere forkant ble bøyd mens rotorenheten ble satt inn. Arbeidet mitt var å demontere turbinen og deretter epoksy en kaffe-rørestokk til hver elektrode som en støttebjelke. Pinnene ble prepped ved hjelp av med/fint sandpapir og deretter farget med en sølvpenn. Jeg brukte 12 fargekodede halmseksjoner (0,5 cm ID x 3,5 cm) for å isolere støttestengene. Hver seksjon gled over en støttestang og passerte gjennom både hull og endehull.

Trinn 15: Sett sammen turbinen igjen og juster hullene

Etter å ha satt turbinen sammen igjen (igjen!) Og seriekoblet de varme og jordede elektrodene, festet jeg inngangskabler til bindestolpene. Gapeavstandene ble justert ved å stramme eikenøttemutrene i enden av hver stang til forkanter var innenfor 1 mm fra rotorens overflate. Jeg kuttet en hylse fra et 1/4 tommers ID "Big Gulp" sugerør og dro den over akselendene for å begrense rotorbevegelsen fra side til side.

Trinn 16: Testkjøring

Turbinen brummet ved 13,5 kV med en 1,0 mAmp trekk; høyere potensialer forårsaket lysbue og tap av strøm. Her er en video som viser EST som kjører i høy hastighet. En annen video er her. Følg med for oppdateringer om hva EST kan gjøre!