Улучшенная электростатическая турбина из вторсырья: 16 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Это полностью построенная с нуля электростатическая турбина (EST), которая преобразует постоянный ток высокого напряжения (HVDC) в высокоскоростное вращательное движение. Мой проект был вдохновлен двигателем Jefimenko Corona Motor, который работает на электричестве из атмосферы:

Турбина была сконструирована из следующих элементов: пластиковые трубки и соломинки для питья, нейлоновые прокладки, картон, соединительные и монтажные детали из листового металла, а также источник питания постоянного тока высокого напряжения, используемый вместо электрического поля земли. Турбина имеет прозрачный пластиковый корпус, который снижает риск случайного контакта с высоковольтным напряжением, позволяя видеть турбину изнутри для демонстраций в классе и на научной выставке. При работе турбины в затемненном помещении коронный разряд производит призрачное сине-фиолетовое свечение, которое освещает внутреннюю часть корпуса. Параллельное сравнение более ранней версии EST показывает меньший и более обтекаемый профиль. Для строительства я использовал простой ручной инструмент и электродрель. Осторожно: В этом проекте может образовываться озон, поэтому его следует эксплуатировать в помещениях с достаточной вентиляцией. При работе с листовым металлом рекомендуется использовать перчатки из-за острых краев. Наконец, HVDC не всегда удобен для пользователя, поэтому действуйте соответственно!

Шаг 1. Как работает EST-3?

EST имеет 6 электродов из фольги с острыми как бритва краями, которые окружают пластиковый ротор. Есть 3 последовательно соединенных горячих электрода, которые осаждают заряженные частицы на поверхности ротора. Горячие электроды чередуются по полярности с 3 заземленными роторами (в данном случае: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). Горячие электроды распыляют на ротор одинаковые заряды, которые затем отталкиваются, заставляя ротор вращаться. В процессе индукции каждый горячий электрод притягивает сегмент ротора, который был электрически нейтрализован предыдущим заземляющим электродом. Ротор имеет основу из листового металла для оптимизации градиента электрического поля между передней кромкой каждого электрода и поверхностью ротора. Воздействие горячих электродов, распыляющих ионы на ротор, в сочетании с заземляющими электродами на детали очистки, позволило ненагруженной турбине достичь 3 500 об / мин с использованием ионизатора промышленного класса. На эскизе показан прототип EST с 8 электродами, который вышел из строя из-за внутренней дуги между электродами, расположенными слишком близко друг к другу.

Урок на вынос: убедитесь, что электроды должным образом изолированы и / или разнесены, прежде чем использовать источник питания с высокой выходной мощностью; в противном случае ваша турбина может превратиться в дымящийся беспорядок!

Шаг 2: Найдите пластиковые трубки для корпуса и ротора

Я нашел эти акриловые трубки в мусорном ведре местного магазина пластмасс. Я использовал их для изготовления корпуса турбины и ротора. Точные размеры значения не имеют. Одна трубка должна входить в другую с зазором в несколько сантиметров по всему периметру. Также подойдут жесткие пластиковые бутылки, такие как контейнеры с витаминами, с отрезанными верхушками и дном.

Шаг 3: вырежьте электроды из сковороды для индейки

Шесть электродов были вырезаны из выброшенной алюминиевой кастрюли для запекания индейки, оставшейся после званого обеда. (Совет по конструкции: используйте кастрюлю для приготовления крупной птицы, металл тяжелее и с меньшей вероятностью сгибается.) Я отрезаю каждый электрод по длине, примерно равной длине ротора, стараясь не раздавить скрученные края.

Шаг 4: Вставьте опорные стержни электродов

Я вставил сегмент стержня с резьбой 8-32 в отверстие каждого электрода (посадка была точной !!). Сегменты были на 3,0 см длиннее корпуса турбины.

Шаг 5: сгладьте ведущие кромки электродов

Гофры и вмятины в фольге убрал скалкой.

Шаг 6: Обрезка и закругление кромок электродов

Передние края каждого электрода были обрезаны до 1,0 см с помощью резака для бумаги. Углы были закруглены пилкой для уменьшения коронного разряда.

Шаг 7: Отрежьте стопорные пластины и торцевые крышки для корпуса и ротора

Я вырезал набор из 6 картонных дисков, чтобы сделать заглушки корпуса; еще один комплект дисков для торцевых крышек ротора; и, наконец, я вырезал третий комплект дисков, чтобы сделать стопорные пластины для подшипников.

Шаг 8: проверьте торцевые крышки, ротор и корпус

Я надел торцевые крышки ротора и корпуса на дюбель из твердой древесины диаметром 1/4 дюйма, который служил валом турбины. Позже в конструкции дюбель был модернизирован до акрилового стержня для улучшения внешнего вида. Я проверил размещение торцевой крышки и убедился, что ротор концентрически расположен в корпусе. (Совет по строительству: оберните диски бумажной лентой, смазанной столярным клеем, до тех пор, пока они не войдут в тюбики.)

Шаг 9: Повторно просверлите торцевые крышки корпуса для подшипников

Я использовал столярный клей для сборки корпуса и торцевых крышек ротора. Затем были просверлены отверстия под 60 градусов друг от друга по внешней окружности торцевых крышек корпуса, чтобы они могли принимать резьбовые опорные стержни. Второе кольцо с отверстиями на расстоянии 120 градусов было просверлено на полпути между внешним кольцом и центром. Соответствующий набор отверстий был просверлен в удерживающих пластинах. Первоначально я просверлил центры торцевых крышек корпуса для размещения металлических подшипников. Тем не менее, они начали искры на кончиках электродов, когда турбина достигла полной мощности. Я нашел обходной путь, который включал в себя непроводящие нейлоновые прокладки с внутренним диаметром 1/4 дюйма в качестве подшипников. Я закрепил их тремя нейлоновыми болтами 8-32, вставленными в стопорную пластину. Когда я вручную крутил ротор, было некоторое сопротивление качению, но турбина, вероятно, не обгорела и не превратилась в SHM (дымящийся горячий беспорядок).:> D

Шаг 10: Просверлите монтажные отверстия в корпусе

Я просверлил два монтажных отверстия диаметром 1/4 дюйма на каждом конце трубы корпуса. В отверстия помещались нейлоновые болты 1/4 дюйма со стопорными шайбами и шестигранными гайками.

Шаг 11: Присоедините оборудование для подключения и поддержки к электродам

Два кольцевых соединителя были надеты на каждый заземляющий стержень, как показано. Я использовал резиновые втулки (внутренний диаметр 3/16 дюйма) в качестве опорных стоек. Эту процедуру повторили для электрифицированного конца турбины. Все было временно закреплено нейлоновыми гайками для проверки правильности посадки (ротор на этом не устанавливался). точка.)

Шаг 12: Подготовка ротора в сборе

Сначала я накрыл роторную трубку металлическим листом, вырезанным из пивной банки, а затем спирально намотал пластиковую ленту вокруг трубки. Позже, при включении турбины, незадолго до того, как внутренняя дуга от электродов пробила ленту и разрушила ротор -! @ # $, Еще одна поджаренная турбина! (Три дуги прокола выглядят как звезды на снимке при слабом освещении). Лучшей идеей было удалить исходную ленту и покрыть металлический лист более толстым изоляционным материалом, обладающим более высокой диэлектрической прочностью. Я использовал лист сверхпрочного пластика, вырезанный из упаковки собачьих угощений, которую я закрепил скотчем.

Шаг 13: Установите узел ротора

Я снял с турбины крепеж заземленного конца и вставил готовый ротор до тех пор, пока вал полностью не войдет в зацепление с подшипниками. Кольцевые разъемы были добавлены в положениях 5:00 и 7:00 для подачи питания.

Шаг 14: Ремонт и изоляция электродов

Маловероятно, что турбина будет работать должным образом, так как несколько передних кромок были погнуты при установке узла ротора. Моя работа заключалась в том, чтобы разобрать турбину, а затем нанести эпоксидную смолу и прикрепить палочку для перемешивания кофе к каждому электроду в качестве опорной балки. Палочки были подготовлены с использованием мелкой наждачной бумаги и затем окрашены серебряной ручкой. Я использовал 12 секций соломинки с цветовой кодировкой (0,5 см ID x 3,5 см), чтобы изолировать опорные стержни. Каждая секция скользила по опорному стержню, проходя через отверстия в втулке и торцевой крышке.

Шаг 15: соберите турбину и отрегулируйте зазоры

После сборки турбины (снова!) И последовательного подключения горячего и заземляющего электродов я прикрепил входные провода к клеммам. Расстояния зазоров регулировали, затягивая гайки желудь на конце каждого стержня до тех пор, пока передние кромки не находились в пределах 1 мм от поверхности ротора. Я вырезал втулку из соломинки «Big Gulp» с внутренним диаметром 1/4 дюйма и надел ее на концы оси, чтобы ограничить поперечное движение ротора.

Шаг 16: Тестовый запуск

Турбина гудела при 13,5 кВ при потреблении 1,0 мА; более высокие потенциалы вызвали искрение и потерю мощности. Вот видео, показывающее, как EST работает на высокой скорости. Второе видео здесь. Следите за обновлениями о возможностях EST!