Vylepšená elektrostatická turbína vyrobená z recyklovateľných materiálov: 16 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Jedná sa o elektrostatickú turbínu (EST) postavenú na úplnom začiatku, ktorá prevádza vysokonapäťový jednosmerný prúd (HVDC) na vysokorýchlostný rotačný pohyb. Môj projekt bol inšpirovaný motorom Jefimenko Corona Motor, ktorý je poháňaný elektrickou energiou z atmosféry:

Turbína bola skonštruovaná z nasledujúcich položiek: plastových rúrok a slamiek na pitie, nylonových rozperiek, kartónu, spojovacieho a montážneho hardvéru z plechu a zdroja energie HVDC používaného namiesto elektrického poľa Zeme. Turbína má priehľadné plastové puzdro, ktoré znižuje riziko náhodného kontaktu VN a umožňuje vnútorný pohľad na turbínu pre ukážky v triedach a na vedeckých veľtrhoch. Pri prevádzke turbíny v zatemnenej miestnosti vytvára korónový výboj strašidelnú, modrofialovú žiaru, ktorá osvetľuje vnútro krytu. Porovnanie staršej verzie EST vedľa seba ukazuje menší a efektívnejší profil. Na stavbu som použil jednoduché ručné náradie a elektrickú vŕtačku. Pozor: Tento projekt môže produkovať plynný ozón a mal by byť prevádzkovaný v priestoroch s primeraným vetraním. Pri práci s plechom sa kvôli ostrým hranám odporúčajú pracovné rukavice. Nakoniec, HVDC nie je vždy užívateľsky prívetivý, preto sa podľa toho správajte!

Krok 1: Ako funguje EST-3?

EST má 6 fóliových elektród s ostrými hranami, ktoré obklopujú plastový rotor. K dispozícii sú 3 sériovo zapojené horúce elektródy, ktoré ukladajú nabité častice na povrch rotora. Horúce elektródy sa striedajú v polarite s 3 uzemnenými rotormi (v tomto prípade: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). Horúce elektródy rozprašujú rotor podobnými nábojmi, ktoré potom elektródy odpudzujú, čo spôsobuje otáčanie rotora. Prostredníctvom procesu indukcie každá horúca elektróda priťahuje segment rotora, ktorý bol elektricky neutralizovaný predchádzajúcou zemnou elektródou. Rotor má podložku z plechu na optimalizáciu gradientu elektrického poľa medzi prednou hranou každej elektródy a povrchom rotora. Pôsobenie horúcich elektród striekajúcich ióny na rotor spojené so zemnými elektródami na detaily čistenia umožnilo nezaťaženej turbíne dosiahnuť 3 500 ot / min pomocou priemyselného ionizátora. Skica ukazuje prototyp EST s 8 elektródami, čo bolo nešťastné zlyhanie v dôsledku vnútorného oblúka medzi elektródami umiestnenými príliš blízko seba.

Lekcia so sebou: Pred použitím zdroja vysokého výkonu sa uistite, že sú elektródy správne izolované a/alebo oddelené od seba; inak by sa tvoja turbína mohla zmeniť na fajčiacu horúcu kašu!

Krok 2: Nájdite plastové rúrky pre teleso a rotor

Tieto akrylové trubice som našiel v šrote miestneho obchodu s plastmi. Použil som ich na výrobu skrine turbíny a rotora. Na presných rozmeroch nezáleží. Jedna trubica by mala zapadnúť do druhej a mala by mať okolo seba niekoľko cm voľného priestoru. Fungovať by mohli aj pevné plastové fľaše, napríklad nádoby s vitamínmi, s odrezanými vrchmi a dnami.

Krok 3: Vystrihnite elektródy z tureckej panvice

Šesť elektród bolo odrezaných z odhodenej hliníkovej panvice na morky, ktorá zostala z večere. (Stavebný tip: Na varenie veľkého vtáka používajte panvicu, kov je ťažší a je nepravdepodobné, že by sa ohýbal.) Odrezal som dĺžku každej elektródy približne na dĺžku rotora, pričom som sa snažil nerozdrviť na zvinuté okraje.

Krok 4: Vložte podporné tyče elektródy

Cez otvor každej elektródy som vložil segment tyče so závitom 8-32 (fit was spot on !!). Segmenty boli o 3,0 cm dlhšie ako puzdro turbíny.

Krok 5: Vyrovnajte vodiace hrany elektród

Zvlnky a odreniny vo fólii som odstránil valčekom.

Krok 6: Orezajte a zaoblite hrany elektród

Nábehové hrany každej elektródy boli orezané na 1,0 cm pomocou rezačky papiera. Rohy boli zaoblené hobby pilníkom, aby sa znížil únik koróny.

Krok 7: Vyrežte prídržné platne a koncové krytky pre puzdro a rotor

Rozrezal som sadu 6 kartónových diskov, aby som vyrobil koncové kryty puzdra; ďalšia sada diskov pre koncové kryty rotora; a nakoniec som vyrezal tretiu sadu kotúčov, aby som vyrobil prídržné platne pre ložiská.

Krok 8: Skontrolujte koncové uzávery, rotor a puzdro

Koncovky rotora a krytu som prevliekol cez hmoždinku z tvrdého dreva s priemerom 1/4 palca, ktorá slúžila ako hriadeľ turbíny. Neskôr pri stavbe bola hmoždinka upgradovaná na akrylovú tyč pre lepší vzhľad. Overil som umiestnenie koncového uzáveru a skontroloval som, či je rotor sústredne umiestnený v kryte. (Stavebný tip: Omotajte papierovú pásku namazanú lepidlom na drevo okolo kotúčov, až kým nezapadnú do rúr.)

Krok 9: Predvŕtajte koncovky krytov ložísk

Na zostavenie krytu a koncových krytov rotora som použil lepidlo na drevo. Ďalej boli vyvŕtané otvory 60 ° od seba pozdĺž vonkajšieho obvodu koncových krytov puzdra, aby mohli prijímať závitové nosné tyče. Druhý prstenec otvorov vzdialených od seba 120 stupňov bol vyvŕtaný v strede medzi vonkajším prstencom a stredom. Cez pridržiavacie platne bola vyvŕtaná zodpovedajúca sada otvorov. Pôvodne som vyvŕtal stredy koncových krytov puzdra, aby sa do nich zmestili kovové ložiská. Keď sa však turbína blížila k plnému výkonu, čerpali z hrotov elektród iskry. Našiel som riešenie, ktoré zahŕňalo 1/4 palcové ID, nevodivé nylonové rozpery ako ložiská. Zaistil som ich tromi nylonovými skrutkami 8-32 vloženými cez prídržnú dosku. Keď som ručne roztočil rotor, bol tam určitý valivý odpor, ale turbína by sa pravdepodobne nespálila a neprešla by do SHM (dymiaca horúca kaša).:> D

Krok 10: Vyvŕtajte montážne otvory v kryte

Do každého konca rúrky krytu som vyvŕtal dva montážne otvory s priemerom 1/4 palca. Otvory akceptovali 1/4 palcové nylonové skrutky s poistnými podložkami a šesťhrannými maticami.

Krok 11: Pripojte pripájací a podporný hardvér k elektródam

Dva prstencové konektory boli prevlečené cez každú uzemňovaciu tyč, ako je znázornené. Ako odstup som použil gumové priechodky (3/16 ID). Tento postup sa opakoval pre elektrifikovaný koniec turbíny. Všetko bolo dočasne zaistené nylonovými maticami z žaluďa, aby sa skontrolovalo, či dobre sedia. (Rotor tu nebol nainštalovaný bod.)

Krok 12: Príprava zostavy rotora

Spočiatku som rotorovú trubicu zakryl plechom narezaným z plechovky od piva a potom som špirálovito navinutú plastovú pásku okolo skúmavky. Neskôr, pri zapínaní turbíny, netrvalo dlho a vnútorné oblúky z elektród prerazili pásku a zničili rotor -!@#$, Ďalšia opečená turbína! (Tri punkčné oblúky sa na obrázku pri slabom osvetlení javia ako hviezdy.) Lepším nápadom bolo odstrániť pôvodnú pásku a plech zakryť hrubším izolačným materiálom s vyššou dielektrickou pevnosťou. Použil som list odolného plastu vyrezaného z balíčka pamlskov pre psov, ktorý som zaistil páskou.

Krok 13: Nainštalujte zostavu rotora

Z turbíny som odstránil zemný hardvér a vložil dokončený rotor, kým hriadeľ úplne nezapadol do ložísk. Pre napájanie boli pridané kruhové konektory v polohách 5:00 a 7:00 hod.

Krok 14: Oprava a izolácia elektród

Turbína pravdepodobne nepracuje správne/b/c pri vkladaní zostavy rotora bolo ohnutých niekoľko predných hrán. Moje riešenie bolo rozobrať turbínu a potom epoxidovať tyčinku na miešanie kávy na každú elektródu ako nosný lúč. Tyčinky boli pripravené pomocou stredného/jemného brúsneho papiera a potom zafarbené perom striebornej farby. Na izoláciu nosných tyčí som použil 12 farebne označených sekcií slamy (0,5 cm ID x 3,5 cm). Každá časť skĺzla cez nosnú tyč a prešla otvormi priechodky aj koncového viečka.

Krok 15: Znova zostavte turbínu a upravte medzery

Potom, čo som turbínu dal znova dohromady (opäť!) A zapojil som horúcu a uzemnenú elektródu do série, pripevnil som vstupné vodiče k väzbovým stĺpikom. Vzdialenosti medzier sa upravovali krútiacim momentom matíc žaluďa na konci každej tyče, kým nábežné hrany neboli do 1 mm od povrchu rotora. Odrezal som rukáv zo slamky „Big Gulp“s priemerom 1/4 palca a prevliekol ho cez konce nápravy, aby som obmedzil pohyb rotora zo strany na stranu.

Krok 16: Testovacia prevádzka

Turbína hučala pri 13,5 kV s odberom 1,0 mAmp; vyššie potenciály spôsobili oblúk a stratu energie. Tu je video, ktoré ukazuje, ako EST pracuje vysokou rýchlosťou. Druhé video je tu. Sledujte aktuálne informácie o tom, čo EST dokáže!