Förbättrad elektrostatisk turbin gjord av återvinningsbara: 16 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:42

Detta är en helt repbyggd, elektrostatisk turbin (EST) som omvandlar högspännings likström (HVDC) till höghastighets, roterande rörelse. Mitt projekt inspirerades av Jefimenko Corona Motor som drivs av elektricitet från atmosfären:

Turbinen konstruerades av följande föremål: plaströr och sugrör, nylonstycken, kartong, plåtanslutnings- och monteringsutrustning samt en HVDC -strömkälla som används i stället för jordens elektriska fält. Turbinen har ett genomskinligt plasthölje som minskar risken för oavsiktlig HV -kontakt samtidigt som det ger en insida av turbinen för demonstrationer i klassrum och science fair. Vid drift av turbinen i ett mörkt rum ger corona-urladdning ett spöklikt, blåviolett sken som belyser husets insida. En jämförelse sida vid sida av en tidigare version av EST visar den mindre, mer strömlinjeformade profilen. Jag använde enkla handverktyg och en elektrisk borr för konstruktion. Varning: Detta projekt kan producera ozongas och bör drivas i områden med tillräcklig ventilation. Arbetshandskar rekommenderas vid arbete med plåt på grund av vassa kanter. Slutligen är HVDC inte alltid användarvänligt, så agera därefter!

Steg 1: Hur fungerar EST-3?

EST har 6 folieelektroder med knivskarpa kanter som omger en plastrotor. Det finns tre seriekablade, heta elektroder som avsätter laddade partiklar på rotorns yta. Heta elektroder växlar i polaritet med 3 jordade rotorer (i detta fall: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). De heta elektroderna sprutar rotorn med liknande laddningar, som elektroderna sedan stöter bort, vilket får rotorn att snurra. Genom induktionsprocessen lockar varje het elektrod till rotorsegmentet som neutraliserades elektriskt av föregående markelektrod. Rotorn har en plåtbaksida för att optimera den elektriska fältgradienten mellan varje elektrods framkant och rotorns yta. Åtgärden av heta elektroder som sprutade joner på rotorn i kombination med jordelektroder vid rengöringsdetaljer möjliggjorde att den olastade turbinen uppnådde 3 500 varv / min med en joniserare av industriell kvalitet. Skissen visar en prototyp EST med 8 elektroder vilket var ett eländigt misslyckande på grund av inre böjning mellan elektroderna placerade för nära varandra.

Take-away-lektion: Se till att elektroderna är ordentligt isolerade och/eller på avstånd från varandra innan du använder en högeffektkälla; annars kan din turbin reduceras till en rykande het röra!

Steg 2: Hitta plaströr för hus och rotor

Jag hittade dessa akrylrör i papperskorgen i en lokal plastaffär. Jag använde dem för att göra turbinhuset och rotorn. De exakta måtten spelar ingen roll. Det ena röret ska passa inuti det andra med flera cm avstånd runt. Stela plastflaskor, till exempel vitaminbehållare, med toppar och bottnar avskurna skulle också fungera.

Steg 3: Klipp ut elektroder från en kalkonform

Sex elektroder klipptes från en kastad aluminiumkalkonformpanna kvar från ett middagssällskap. (Konstruktionstips: Använd en panna för att laga en stor fågel, metall är tyngre och mindre benägen att böja.) Jag skär längden på varje elektrod ungefär lika med rotorlängden samtidigt som jag försökte inte krossa till valsade kanter.

Steg 4: Sätt in elektrodstödsstänger

Jag satte in ett 8-32, gängat stavsegment genom hålet på varje elektrod (passformen var på plats !!). Segmenten var 3,0 cm längre än turbinhuset.

Steg 5: Platta ledande kanter av elektroder

Jag tog bort korrugeringar och dings i folien med en kavel.

Steg 6: Trimma och runda av elektrodkanter

Framkanterna på varje elektrod trimmades till 1,0 cm med användning av en pappersskärare. Hörnen rundades med en hobbyfil för att minska koronaläckage.

Steg 7: Skär hållarplattor och ändlock för hus och rotor

Jag klippte en uppsättning med 6 kartongskivor för att göra huskåpor; ytterligare en uppsättning skivor för rotorändlock; och slutligen skär jag en tredje uppsättning skivor för att göra hållarplattor för lagren.

Steg 8: Kontrollera ändkåpor, rotor och hus

Jag gled rotor- och husets ändlock över en 1/4 tums diameter, lövträ som fungerade som turbinaxel. Senare i konstruktionen uppgraderades pluggen till en akrylstav för förbättrat utseende. Jag verifierade ändlockets placering och kontrollerade att rotorn var koncentriskt placerad i huset. (Konstruktionstips: Slå in papperstejp med trälim runt skivorna tills de sitter tätt i rören.)

Steg 9: Återborra husets ändlock för lager

Jag använde trälim för att montera husets och rotorns ändlock. Därefter borrades hål med 60 grader isär längs husets ändkåpor så att de kunde ta emot gängade stödstavar. En andra ring med hål 120 grader från varandra borrades halvvägs mellan den yttre ringen och mitten. En motsvarande hålsats borrades genom hållarplattorna. Inledningsvis borrade jag ut mitten av husets ändlock för att acceptera metalllager. De drog dock gnistor från elektrodernas spetsar när turbinen närmade sig full effekt. Jag hittade en lösning som involverade 1/4 tum ID, icke-ledande nylon distanser som lager. Jag säkrade dem med tre 8-32 nylonbultar införda genom hållarplattan. Det fanns ett visst rullmotstånd när jag snurrade rotorn för hand, men turbinen skulle nog inte sveda och förvandlas till en SHM (rökande het röra).:> D

Steg 10: Borrmonteringshål i höljet

Jag borrade två, 1/4 tum monteringshål genom varje ände av husröret. Hålen accepterade 1/4 tums nylonbultar med låsbrickor och sexkantmuttrar.

Steg 11: Fäst Connecting & Support Hardware till elektroder

Två ringkontakter gled över varje markstång som visas. Jag använde gummihylsor (3/16 ID) som avstånd. Denna procedur upprepades för den elektrifierade änden av turbinen. Allt var tillfälligt säkrat med nylonmuttrar för att kontrollera att det passade. (Rotor installerades inte vid detta punkt.)

Steg 12: Förbered rotoraggregat

Inledningsvis täckte jag rotorröret med en metallplåt skuren från en ölburk och sedan spirallindad plasttejp runt röret. Senare, när man startade turbinen, dröjde det inte länge förrän inre bågar från elektroderna punkterade bandet och förstörde rotorn -!@#$, Ännu en rostad turbin! (Tre punkteringsbågar visas som stjärnbrott i bilden med svagt ljus). En bättre idé var att ta bort originaltejpen och täcka plåten med ett tjockare isolerande material med högre dielektrisk hållfasthet. Jag använde ett ark kraftigt plastklipp från ett paket med hundgodisar som jag fäst med tejp.

Steg 13: Installera rotoraggregatet

Jag tog bort hårdvaran från turbinen och satte in den färdiga rotorn tills axeln gick i ingrepp med lagren. Ringkontakter lades till vid positionerna 5:00 och 7:00 för effektinmatning.

Steg 14: Reparera och isolera elektroder

Det var osannolikt att turbinen fungerade korrekt b/c flera främre kanter var böjda när rotoraggregatet sattes in. Min lösning var att ta isär turbinen och sedan epoxa en kafferörstav till varje elektrod som en stödstråle. Pinnarna preppades med med/fint sandpapper och färgades sedan med en silverfärgpenna. Jag använde 12 färgkodade halmsektioner (0,5 cm ID x 3,5 cm) för att isolera stödstavarna. Varje sektion gled över en stödstav och passerade genom både tätnings- och ändhålshål.

Steg 15: Sätt ihop turbinen igen och justera luckor

Efter att ha satt ihop turbinen igen (igen!) Och seriekopplat de heta och jordade elektroderna, kopplade jag in ingångstrådarna till bindningsstolparna. Gapavstånd justerades genom att vrida åt ekollonmuttrarna i slutet av varje stav tills framkanterna var inom 1 mm från rotorns yta. Jag klippte en hylsa från ett 1/4 tums ID "Big Gulp" sugrör och drog den över axeländarna för att begränsa rotorn från sida till sida.

Steg 16: Testkörning

Turbinen nynnade vid 13,5 kV med en dragning på 1,0 mAmp; högre potentialer orsakade ljusbågar och strömförlust. Här är en video som visar EST som arbetar med hög hastighet. En andra video är här. Håll utkik efter uppdateringar om vad EST kan göra!