Motore elettrostatico a tema Steam Punk: 13 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Intro Ecco un motore elettrostatico basato su un tema Steampunk che è facile da costruire. Il rotore è stato costruito laminando una striscia di foglio di alluminio tra strati di nastro adesivo di plastica e arrotolandola in un tubo. Il tubo è stato montato su un asse utilizzando tappi terminali in cartone con rondelle piatte al centro come cuscinetti. Gli elettrodi o statori stazionari sono stati realizzati da un anello di chiodi sospesi coassialmente rispetto al rotore ed energizzati con corrente continua ad alta tensione negativa. Una struttura realizzata con cannucce, nastro adesivo e coperchi di plastica di lattine manteneva gli statori nel corretto allineamento attorno al rotore.

Il progetto offre l'opportunità di conoscere la legge di Coulomb che descrive l'attrazione/repulsione elettrostatica tra punti carichi. In particolare, il rotore gira perché le aree superficiali del rotore caricate negativamente vengono respinte dopo che entrano in contatto con gli statori elettricamente caldi. Ogni area carica deposita quindi gli elettroni in eccesso nello statore adiacente collegato a terra sull'anello mentre il rotore gira. Il ciclo di carica-scarica si ripete man mano che ciascuna area neutralizzata del rotore si avvicina al successivo statore energizzato. Ho utilizzato materiali riciclabili riutilizzati e alcuni hardware di base per questo progetto per ridurre al minimo i costi di costruzione.

Attenzione ! Questo progetto richiede corrente continua ad alta tensione (HVDC), quindi scegli una fonte di alimentazione adatta al tuo livello di esperienza.

Passaggio 1: parti e strumenti

Ho incluso un elenco di parti per il progetto; ma improvvisare e sostituire quando necessario. Assicurati di tenere a mente i seguenti punti:

• Il rotore deve essere leggero.
• Il rotore deve essere bilanciato.
• Gli statori devono essere ben isolati l'uno dall'altro per prevenire la formazione di archi interni.

Asse del gruppo rotore (1) -- Appendiabiti da 15 cm x 0,3 cm di diametro. Cuscinetti dell'asse (2) -- Rondelle piatte in acciaio inossidabile con foro di diametro interno di 0,3 cm. Manicotti dell'asse (2) -- cannucce da 3 cm x 0,4 cm di diametro (incluse con piccole confezioni di bibite). Tappi terminali (2) -- dischi di circa 4,0 cm di diametro (usare il coperchio di cartone del raccoglitore a 3 anelli). Striscia di rivestimento (1) -- Striscia di pellicola AL da 2,5 cm x 15 cm. Statori (6) -- Chiodi lunghi 5 cm. Supporti per cerchioni (12) - Cannucce di dimensioni standard (diametro 1/4 di pollice). Fasce di sospensione (2) - Elastici. Rotor Frame Plastic Horseshoe (1) - Ho trovato questo ferro di cavallo rosa caldo nella scatola degli scarti nel cortile della scuola locale dopo la fiera della chiesa della comunità; oppure, puoi tagliare e poi incollare fogli di cartone insieme per creare la cornice. Foglio di cartone o acrilico di scarto di base del progetto (1) -- Tagliare alla dimensione appropriata. Distanziatore -- tappo di bottiglia di plastica. Fonte di alimentazione (1) -- Le tipiche sorgenti di HVDC nella gamma di microampere bassi come ionizzatori d'aria ambiente, Van de Graaff e Whimshurst potrebbero essere troppo deboli per alimentare questo motore. Considera un trasformatore ad alto potenziale. Il CH-30 Chargemaster di Simco è uno dei "cattivi ragazzi" dei generatori elettrostatici. A volte queste unità sono disponibili tramite aste elettroniche con grandi sconti da parte di venditori in liquidazione che non sanno cosa possono fare!Articoli vari Pali di rilegatura con codice colore (2) Cavo HV con codice colore (rosso e nero) Colle (cianoacrilato) Confezione /Nastro di spedizione (larghezza 5,0 cm) Hardware di collegamento tipico (bulloni, rondelle di bloccaggio e piatte, dadi) Strumenti Bussola Trapano elettrico Perforatore portatile File per hobby Goniometro Righello Blocco per levigatura Matita affilata Forbici

Passaggio 2: creare cappucci terminali del rotore

Taglia quattro cerchi di 4 cm di diametro dal cartone. Praticare un foro di 4 mm attraverso i centri. Fissateli con un trapano elettrico e carteggiateli fino a renderli rotondi. Incolla 2 dischi insieme, quindi incolla una rondella piatta sul foro centrale di ciascun disco. Lascia asciugare. Alesare la colla dura con una lima.

Passaggio 3: arrotolare il nastro intorno ai cappucci terminali

Inserire l'asse attraverso i cuscinetti e arrotolare con cura il nastro di imballaggio attorno ai dischi da un tubo. Le superfici dei dischi devono essere parallele!

Passaggio 4: applicare il rivestimento in lamina e il rotore di bilanciamento

Tagliare una striscia di pellicola larga 2,5 cm che dovrebbe essere avvolta intorno al centro del rotore. Fissare in posizione con una goccia di colla. Applicare diversi strati aggiuntivi di nastro per coprire la striscia. Rotore a rotazione manuale sull'asse. Aggiungere pezzi di nastro secondo necessità per bilanciare il rotore.

Passaggio 5: preparare i bordi dell'alloggiamento

Costruisci l'alloggiamento tagliando un foro di accesso di circa 4 cm di diametro nei coperchi di plastica per creare 2 bordi. Perforare 12 fori a 30 gradi l'uno dall'altro lungo il bordo di ciascun bordo. Taglia 8 cm di lunghezza di cannucce per fare 12 tubi di supporto. Allinea i fori sui bordi, quindi inserisci una cannuccia in ciascun foro. Consiglio di costruzione: Tagliare una fessura longitudinale di 0,5 cm sulla punta di ogni cannuccia per facilitare l'inserimento.

Passaggio 6: telaio completo dell'alloggiamento

Lavora intorno al bordo inserendo le cannucce mentre procedi per formare il telaio dell'alloggiamento. Mantenere una distanza di circa 5,0 cm tra i cerchi. Tagliare la lunghezza della paglia in eccesso quando il telaio è completo.

Passaggio 7: cornice di copertura

Arrotola da 2 a 3 strati di nastro adesivo intorno al telaio. Tagliare il nastro in eccesso attorno ai bordi con le forbici.

Passaggio 8: installazione degli statori

Praticare 12 fori intorno alla circonferenza dell'alloggiamento che siano abbastanza grandi da accogliere i chiodi. Ogni foro deve passare attraverso una cannuccia nel punto medio in modo che possano essere ruotati con una leggera angolazione come mostrato (l'angolo richiederà ulteriori regolazioni prima di alimentare il motore). Inserire un elastico attraverso le cannucce situate a ore 12 e 6.

Passaggio 9: preparare il supporto del rotore, collegare la base e i montanti

Qualsiasi supporto che mantenga il rotore in una posizione fissa e gli permetta di girare liberamente è OK. Ho usato questo ferro di cavallo giocattolo. Se non riesci a individuare un ferro di cavallo, creane uno sovrapponendo diversi fogli di cartone tagliati alle dimensioni appropriate. Praticare con cautela un foro per l'asse del rotore attraverso la punta di ciascun tallone a ferro di cavallo. Quindi, praticare un foro attraverso la punta per accogliere il bullone che fissa il ferro di cavallo alla base del progetto. Praticare un foro attraverso un tappo di bottiglia che fungerà da distanziatore. Assemblare i componenti. Infine, praticare dei fori nella base per i pali di rilegatura.

Passaggio 10: assemblare i componenti

Infilare gli elastici sui talloni a ferro di cavallo per sospendere l'alloggiamento dello statore in posizione. Inserire l'asse attraverso un foro nel tallone, facendo scorrere i distanziali e il rotore in posizione come mostrato. Perno chiodi secondo necessità in modo che tocchino quasi la superficie del rotore.

Passaggio 11: collegare statori caldi e neutri

Collegare uno statore su due in serie utilizzando un cavo isolato. Gli statori rimanenti sono cablati insieme utilizzando un filo isolato di colore diverso. Collegare un set di statori al post di rilegatura caldo; l'altro set va a terra.

Passaggio 12: aumentare la "potenza"

Un alimentatore da 0,5 Watt non ha nemmeno mosso il rotore. Tuttavia, il Chargemaster (vedi Parti e strumenti) ha fatto girare il rotore a 10-12 giri/min. L'ingresso ottimale era di circa 12 kV a 100 microampere prima che l'arco interno tra statori caldi e messi a terra rallentasse la velocità del motore.

Passaggio 13: primo piano di Spark

Ecco uno zoom che mostra una scarica di scintille al rotore mentre gira.

Secondo premio al 3° concorso annuale Make It Stick

Primo premio al concorso di apprendimento pratico