Forbedret elektrostatisk turbine fremstillet af genanvendelige materialer: 16 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Dette er en fuldstændig ridse-bygget, elektrostatisk turbine (EST), der konverterer højspændings jævnstrøm (HVDC) til høj hastighed, roterende bevægelse. Mit projekt blev inspireret af Jefimenko Corona Motor, der drives af elektricitet fra atmosfæren:

Møllen blev konstrueret af følgende emner: plastrør og sugerør, nylonafstandsstykker, pap, metalforbindelses- og monteringsbeslag af metalplader samt en HVDC -strømkilde, der blev brugt i stedet for jordens elektriske felt. Møllen har et klart plasthus, der reducerer risikoen for utilsigtet HV -kontakt, samtidig med at den giver mulighed for en indvendig visning af møllen til demonstrationer i klasseværelset og science fair. Ved drift af turbinen i et mørkt rum frembringer coronaudledning en spøgelsesagtig, blåviolet glød, der belyser husets inderside. En sammenligning side om side af en tidligere version af EST viser den mindre, mere strømlinede profil. Jeg brugte simpelt håndværktøj og en elektrisk boremaskine til konstruktion. Forsigtig: Dette projekt kan producere ozongas og bør drives i områder med tilstrækkelig ventilation. Arbejdshandsker anbefales ved arbejde med metalplader på grund af skarpe kanter. Endelig er HVDC ikke altid brugervenlig, så handle derefter!

Trin 1: Hvordan fungerer EST-3?

EST har 6 folieelektroder med knivskarpe kanter, der omkranser en plastrotor. Der er 3 seriekoblede, varme elektroder, der deponerer ladede partikler på rotorens overflade. Varme elektroder veksler i polaritet med 3 jordede rotorer (i dette tilfælde: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). De varme elektroder sprøjter rotoren med lignende ladninger, som elektroderne derefter afviser, hvilket får rotoren til at dreje. Gennem induktionsprocessen tiltrækker hver varm elektrode det rotorsegment, der blev elektrisk neutraliseret af den foregående jordelektrode. Rotoren har en metalpladeunderlag for at optimere den elektriske feltgradient mellem hver elektrodes forkant og rotorens overflade. Virkningen af varme elektroder, der sprøjter ioner på rotoren, kombineret med jordelektroder på oprydningsdetaljer, gjorde det muligt for den ubelastede turbine at nå 3, 500 o / min ved hjælp af en ionisator af industriel kvalitet. Skitsen viser en prototype EST med 8 elektroder, hvilket var en elendig fejl på grund af indvendig bue mellem elektroder placeret for tæt sammen.

Take-away-lektion: Sørg for, at elektroderne er ordentligt isoleret og/eller adskilt fra hinanden, før du bruger en højeffektkilde; ellers kan din turbine reduceres til et rygende varmt rod!

Trin 2: Find plastrør til boliger og rotor

Jeg fandt disse akrylrør i skraldespanden i en lokal plastforretning. Jeg brugte dem til at lave turbinehuset og rotoren. De nøjagtige dimensioner er ligegyldige. Det ene rør skal passe ind i det andet med flere cm fri afstand rundt omkring. Stive plastflasker, f.eks. Vitaminbeholdere, med toppe og bund afskåret, ville også fungere.

Trin 3: Skær elektroder ud fra en kalkunpande

Seks elektroder blev skåret fra en kasseret aluminiumskalkonristepande, der blev tilovers fra et middagsselskab. (Konstruktionstip: Brug en pande til madlavning af en stor fugl, metal er tungere og mindre tilbøjeligt til at bøje.) Jeg klipper længden af hver elektrode omtrent lig med rotorlængden, mens jeg bestræber mig på ikke at knuse til rullede kanter.

Trin 4: Indsæt elektrodeunderstøtter

Jeg indsatte et 8-32, gevindstængesegment gennem hullet på hver elektrode (pasformen var i orden !!). Segmenter var 3,0 cm længere end turbinehuset.

Trin 5: Flad førende kanter af elektroder

Jeg fjernede korrugeringer og dings i folien med en kagerulle.

Trin 6: Trim og afrund elektrodekanter

Forkantene på hver elektrode blev trimmet til 1,0 cm ved anvendelse af en papirskærer. Hjørnerne blev afrundet med en hobbyfil for at reducere corona lækage.

Trin 7: Skær holderplader og endehætter til hus og rotor

Jeg skar et sæt med 6 papskiver for at lave husets endehætter; et andet sæt skiver til rotorendehætter; og til sidst skar jeg et tredje sæt skiver for at lave holderplader til lejerne.

Trin 8: Kontroller endehætter, rotor og hus

Jeg gled rotor- og husets endehætter over en 1/4 tommers diameter, hårdttræspindel, der fungerede som turbineakslen. Senere i konstruktionen blev dyvlen opgraderet til en akrylstang for forbedret udseende. Jeg kontrollerede placeringen af endehætten og kontrollerede, at rotoren var koncentrisk placeret i huset. (Konstruktionstip: Pak papirbånd smurt ind med trælim omkring skiverne, indtil de sidder tæt i rørene.)

Trin 9: Genbor hullerne til husets lejer

Jeg brugte trælim til at samle huset og rotorens endehætter. Dernæst blev huller boret 60 grader fra hinanden langs husets endehætter, så de kunne acceptere gevindstøttestænger. En anden ring med huller 120 grader fra hinanden blev boret midt imellem den ydre ring og midten. Et tilsvarende hullesæt blev boret gennem holderpladerne. Til at begynde med borede jeg midten af husets endehætter ud for at acceptere metallejer. De trak imidlertid gnister fra spidserne af elektroderne, da møllen nærmede sig fuld kraft. Jeg fandt en løsning, der involverede 1/4 tommer ID, ikke-ledende nylonafstandsstykker som lejer. Jeg sikrede dem med tre 8-32 nylonbolte indsat gennem holderpladen. Der var en vis rullemodstand, da jeg spandt rotoren i hånden, men turbinen ville sandsynligvis ikke svide og blive til en SHM (ryger varmt rod).:> D

Trin 10: Bor monteringshuller i boliger

Jeg borede to, 1/4 tommer monteringshuller gennem hver ende af husrøret. Hullerne accepterede 1/4 tommer nylonbolte med låseskiver og sekskantmøtrikker.

Trin 11: Tilslut tilslutnings- og supporthardware til elektroder

To ringforbindelser blev gledet over hver jordstang som vist. Jeg brugte gummigennemføringer (3/16 ID) som stand-offs. Denne procedure blev gentaget for den elektrificerede ende af møllen. Alt blev midlertidigt sikret med nylon acorn møtrikker for at kontrollere, om det passede. (Rotor blev ikke installeret på dette punkt.)

Trin 12: Prep Rotor Assembly

I første omgang dækkede jeg rotorrøret med en metalplade skåret fra en øldåse og derefter spiralsviklet plastbånd rundt om røret. Senere, da der blev tændt for møllen, varede det ikke længe, før intern bøjning fra elektroderne punkterede båndet og ødelagde rotoren -!@#$, Endnu en ristet turbine! (Tre punkteringsbuer vises som stjerneskud i billedet med svagt lys). En bedre idé var at fjerne det originale tape og dække metalpladen med et tykkere isolerende materiale med en højere dielektrisk styrke. Jeg brugte et stykke kraftigt plastik, der blev skåret ud af en pakke med hundegodter, som jeg fik fastgjort med tape.

Trin 13: Installer rotorenhed

Jeg fjernede hardware til jordenden fra turbinen og indsatte den færdige rotor, indtil akslen greb lejerne helt ind. Ringstik blev tilføjet ved positionerne 5:00 og 7:00 for strømindgang.

Trin 14: Reparer og isoler elektroder

Det var usandsynligt, at turbinen fungerede korrekt b/c flere forkanter blev bøjet, mens rotorenheden blev indsat. Min work-around var at adskille møllen og derefter epoxy en kafferørepind til hver elektrode som en støttebjælke. Pindene blev præget ved hjælp af med/fint sandpapir og derefter farvet med en sølvpenne. Jeg brugte 12 farvekodede halmsektioner (0,5 cm ID x 3,5 cm) til at isolere støttestængerne. Hver sektion gled over en støttestang, der passerede gennem både huller og endehætter.

Trin 15: Saml turbine igen, og juster huller

Efter at have sat møllen sammen igen (igen!) Og serieforbindelse af de varme og jordede elektroder, fastgjorde jeg inputledninger til bindestolperne. Gapeafstande blev justeret ved at dreje agernmøtrikkerne for enden af hver stang, indtil forkanterne var inden for 1 mm fra rotorens overflade. Jeg skar et ærme af et 1/4 tommer ID "Big Gulp" halm og gled det over akselenderne for at begrænse rotorbevægelse fra side til side.

Trin 16: Testkørsel

Møllen brummede ved 13,5 kV med en 1,0 mAmp trækning; højere potentialer forårsagede lysbue og tab af strøm. Her er en video, der viser EST, der kører ved høj hastighed. En anden video er her. Følg med for opdateringer om, hvad EST kan gøre!