Steam Punk -teemainen sähköstaattinen moottori: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Johdanto Tässä on Steampunk -teemaan perustuva sähköstaattinen moottori, joka on helppo rakentaa. Roottori rakennettiin laminoimalla alumiinifolioliuska muovipakkausnauhakerrosten väliin ja rullaamalla se putkeen. Putki asennettiin akselille käyttämällä laakerina pahvisia päätykappaleita, joissa oli litteät aluslevyt. Kiinteät elektrodit tai staattorit valmistettiin naularenkaasta, joka oli ripustettu koaksiaalisesti roottorin suhteen ja jännitteinen negatiivisella suurjännitteellä DC. Runko, joka on valmistettu juomapillistä, teipistä ja muovisista tölkkipurkkeista, piti staattorit oikeassa linjassa roottorin ympärillä.

Projekti tarjoaa mahdollisuuden oppia Coulombin laista, joka kuvaa varautuneiden pisteiden välistä sähköstaattista vetovoimaa. Erityisesti roottori pyörii, koska roottorin negatiivisesti varautuneet pinta -alat hylkivät sen jälkeen, kun ne ovat kosketuksissa sähköisesti kuumiin staattoreihin. Kukin varautunut alue kerää sitten ylimääräiset elektronit renkaan viereiseen maadoitettuun staattoriin roottorin pyöriessä. Lataus-purkausjakso toistuu, kun roottorin jokainen neutraloitu alue lähestyy seuraavaa jännitteistä staattoria. Tässä projektissa käytin uudelleen suunniteltuja kierrätysmateriaaleja ja joitain peruslaitteistoja rakennuskustannusten minimoimiseksi.

Varoitus! Tämä projekti vaatii suurjännitteistä tasavirtaa (HVDC), joten valitse kokemuksellesi sopiva virtalähde.

Vaihe 1: Osat ja työkalut

Olen lisännyt projektin osien luettelon; mutta improvisoi ja vaihda tarvittaessa. Muista seuraavat seikat:

• Roottorin on oltava kevyt.
• Roottorin on oltava tasapainossa.
• Staattorit on eristettävä hyvin toisistaan sisäisen valokaaren estämiseksi.

Roottorikokoonpanon akseli (1) - halkaisija 15 cm x 0,3 cm. Akselin laakerit (2) - Ruostumattomasta teräksestä valmistetut litteät aluslevyt, joissa 0,3 cm: n reikä. Akselihihat (2) - 3 cm x 0,4 cm halkaisijaltaan juomapillit (mukana pienillä virvoitusjuomapakkauksilla). Päätykappaleet (2)-halkaisijaltaan noin 4,0 cm: n levyt (käytä 3-renkaisen sideaineen pahvista päätykannetta). Vuoriliuska (1) - 2,5 cm x 15 cm AL -kalvon nauha. Staattorit (6) - 5 cm: n pituiset naulat Staattorin kotelon kokoonpanon vanteet (2) - Muoviset käännettävät kannet sekoitetuista mutterisäiliöistä. Vanteen tuet (12) - Vakiokokoiset juomapillit (halkaisija 1/4 tuumaa). Ripustusnauhat (2) - Kuminauhat. Roottorin runko Muovinen hevosenkenkä (1) - Löysin tämän kuuman vaaleanpunaisen hevosenkengän paikallisen koulun pihan hyläyslaatikosta yhteisön kirkkomessujen jälkeen; tai voit leikata ja liimata pahvilevyjä yhteen kehyksen tekemiseksi. Välikappale - muovipullon korkki Virtalähde (1) - Tyypilliset HVDC -lähteet alhaisella mikroamppialueella, kuten huoneilman ionisaattorit, Van de Graaffs ja Whimshursts, voivat olla liian heikkoja moottorin virran saamiseksi. Harkitse suurpotentiaalista muuntajaa. Simcon CH-30 Chargemaster on yksi sähköstaattisten generaattoreiden "vahvistimista". Joskus nämä yksiköt ovat saatavilla sähköisissä huutokaupoissa suurilla alennuksilla selvitystilan myyjiltä, jotka eivät tiedä mitä voivat tehdä! /Lähetysteippi (5,0 cm leveä) Tyypillinen liitäntälaitteisto (pienet pultit, lukko- ja litteät aluslaatat, mutterit) Työkalut Kompassi Sähköpora Käsireiän rei'itys Harrastetiedosto Kohti Viivain Hionta Block Sharp Pencil Utility Sakset

Vaihe 2: Tee roottorin päätykannet

Leikkaa pahvista neljä 4 cm halkaisijaympyrää. Poraa 4 mm reikä keskusten läpi. Työnnä ne sähköporaan ja hio pyöreäksi. Liimaa 2 kiekkoa yhteen ja liimaa sitten tasainen aluslevy jokaisen levyn keskireiän päälle. Anna kuivua. Poista kaikki kova liima viilalla.

Vaihe 3: Rullaa nauha päätykappaleiden ympäri

Vie akseli laakereiden läpi ja rullaa pakkausnauha varovasti levyjen ympäri putkesta. Levyjen pintojen on oltava yhdensuuntaisia!

Vaihe 4: Levitä kalvovuori ja tasapainotusroottori

Leikkaa 2,5 cm leveä folioliuska, joka tulee kääriä roottorin keskelle. Kiinnitä paikalle tipalla liimaa. Levitä useita lisäkerroksia teippiä nauhan peittämiseksi. Pyörivä roottori akselilla. Lisää teippiä tarpeen mukaan roottorin tasapainottamiseksi.

Vaihe 5: Valmistele kotelon vanteet

Rakenna kotelo leikkaamalla noin 4 cm läpimittainen reikä muovikansiin 2 vanteen muodostamiseksi. Rei'itä 12 reikää 30 asteen välein kunkin reunan reunaa pitkin. Leikkaa 8 cm pituiset juomapillit 12 tukiputkea varten. Kohdista vanteiden reiät ja aseta sitten olki jokaiseen reikään. Rakennusvinkki: Leikkaa 0,5 cm pituussuuntainen rako jokaisen oljen kärkeen helpottamiseksi.

Vaihe 6: Täytä kotelokehys

Työskentele tiesi vanteen ympärille asettamalla olkia, kun muodostat kotelon rungon. Pidä vanteiden välinen etäisyys noin 5,0 cm. Katkaise ylimääräinen oljen pituus, kun kehys on valmis.

Vaihe 7: Kansi

Rullaa 2-3 kerrosta pakkausnauhaa kehyksen ympärille. Leikkaa ylimääräinen teippi reunojen ympäri saksilla.

Vaihe 8: Asenna staattorit

Poraa kotelon ympärysmitan ympärille 12 reikää, jotka ovat juuri riittävän suuria naulojen hyväksymiseen. Jokaisen reiän on mentävä oljen läpi keskipisteessä, jotta niitä voidaan kääntää pienessä kulmassa kuvan mukaisesti (kulma vaatii lisäsäätöjä ennen moottorin käynnistämistä). Työnnä kuminauha olkien läpi klo 12 ja 6.

Vaihe 9: Valmistele roottorin tuki, kiinnitä pohja ja pylväät

Mikä tahansa tuki, joka pitää roottorin kiinteässä asennossa ja sallii sen pyöriä vapaasti, on OK. Käytin tätä leluhevosenkengää. Jos et löydä hevosenkengää, tee se kerrostamalla useita sopivan kokoisia pahvilevyjä. Poraa varovasti reikä roottorin akselille kunkin hevosenkengän kantapään kärjen läpi. Poraa seuraavaksi reikä varpaan läpi pultin kiinnittämiseksi, joka kiinnittää hevosenkengän projektin pohjaan. Poraa reikä pullon korkin läpi, joka toimii välikappaleena. Kokoa komponentit. Poraa lopuksi pohjaan reikiä langansidontapylväitä varten.

Vaihe 10: Kokoa komponentit

Liu'uta kuminauhat hevosenkengän kantapäiden päälle ripustaaksesi staattorin kotelon paikalleen. Työnnä akseli kantapään reiän läpi, liukuva välikappale ja roottori paikoilleen kuvan osoittamalla tavalla. Käännä naulat tarpeen mukaan niin, että ne koskettavat melkein roottorin pintaa.

Vaihe 11: Yhdistä kuuma ja neutraali staattori

Johda kaikki muut staattorit sarjaan eristetyllä johdolla. Muut staattorit on kytketty toisiinsa käyttämällä eriväristä eristettyä johtoa. Yhdistä yksi staattorisarja kuumakiinnityspisteeseen; toinen setti menee maahan.

Vaihe 12: Nosta "hevosvoimaa"

0,5 watin virtalähde ei edes liikuttanut roottoria. Chargemaster (katso Osat ja työkalut) pyöritti kuitenkin roottoria nopeudella 10–12 RPM. Optimaalinen tulo oli noin 12 kV 100 mikroampeerilla, ennen kuin kuuman ja maadoitetun staattorin välinen sisäkaari hidasti moottorin nopeutta.

Vaihe 13: Lähikuva Sparkista

Tässä on zoomauskuva, joka osoittaa kipinän purkautumisen roottoriin sen pyöriessä.

Toinen palkinto kolmannessa vuosittaisessa Make It Stick -kilpailussa

Ensimmäinen palkinto käytännön oppimiskilpailussa