Geri Dönüştürülebilir Malzemelerden Yapılan İyileştirilmiş Elektrostatik Türbin: 16 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bu, yüksek voltajlı doğru akımı (HVDC) yüksek hızlı, döner harekete dönüştüren, tamamen sıfırdan yapılmış, elektrostatik bir türbindir (EST). Projem, atmosferden elektrikle çalışan Jefimenko Corona Motor'dan ilham aldı:

Türbin şu parçalardan yapılmıştır: plastik borular ve pipetler, naylon ayırıcılar, karton, sac bağlantı ve montaj donanımının yanı sıra dünyanın elektrik alanı yerine kullanılan bir HVDC güç kaynağı. Türbin, sınıf ve bilim fuarı gösterileri için türbinin iç görünümüne izin verirken kazara HV teması riskini azaltan şeffaf plastik bir muhafazaya sahiptir. Türbini karanlık bir odada çalıştırırken, korona deşarjı mahfazanın içini aydınlatan hayaletimsi, mavi-mor bir parıltı üretir. EST'nin önceki bir sürümünün yan yana karşılaştırılması, daha küçük, daha akıcı profili gösterir. İnşaat için basit el aletleri ve elektrikli matkap kullandım. Dikkat: Bu proje ozon gazı üretebilir ve yeterli havalandırmaya sahip alanlarda çalıştırılmalıdır. Keskin kenarlar nedeniyle sac ile çalışırken iş eldivenleri önerilir. Son olarak, HVDC her zaman kullanıcı dostu değildir, dolayısıyla buna göre hareket edin!

Adım 1: EST-3 Nasıl Çalışır?

EST, plastik bir rotoru çevreleyen jilet gibi keskin kenarlara sahip 6 folyo elektrota sahiptir. Rotorun yüzeyinde yüklü parçacıkları biriktiren 3 seri kablolu, sıcak elektrot vardır. Sıcak elektrotlar, 3 topraklanmış rotor ile polaritede değişir (bu durumda: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). Sıcak elektrotlar rotora benzer yükler püskürtür ve elektrotlar daha sonra bunları iterek rotorun dönmesine neden olur. İndüksiyon süreci boyunca, her sıcak elektrot, önceki toprak elektrotu tarafından elektriksel olarak nötralize edilen rotor segmentini çeker. Rotor, her bir elektrotun ön kenarı ile rotorun yüzeyi arasındaki elektrik alan gradyanını optimize etmek için bir sac metal desteğe sahiptir. Rotor üzerine iyon püskürten sıcak elektrotların, toprak elektrotlarıyla birleştiğinde temizleme ayrıntılarının hareketi, yüksüz türbinin endüstriyel sınıf bir iyonlaştırıcı kullanarak 3.500 RPM'ye ulaşmasını sağladı. Çizim, birbirine çok yakın yerleştirilmiş elektrotlar arasındaki dahili ark nedeniyle sefil bir başarısızlık olan 8 elektrotlu bir prototip EST'yi göstermektedir.

Çıkarım Dersi: Yüksek çıkışlı bir güç kaynağı kullanmadan önce elektrotların uygun şekilde yalıtıldığından ve/veya aralıklı olduğundan emin olun; aksi takdirde türbininiz dumanı tüten sıcak bir karmaşaya dönüşebilir!

Adım 2: Muhafaza ve Rotor için Plastik Tüpleri Bulun

Bu akrilik tüpleri yerel bir plastik mağazasının hurda kutusunda buldum. Onları türbin gövdesi ve rotor yapmak için kullandım. Kesin boyutlar önemli değil. Bir tüp, çevresinde birkaç cm boşluk kalacak şekilde diğerinin içine oturmalıdır. Vitamin kapları gibi üstleri ve altları kesilmiş sert plastik şişeler de işe yarayabilir.

Adım 3: Bir Hindi Tavasından Elektrotları Kesin

Bir akşam yemeğinden arta kalan, atılan bir alüminyum hindi teyel tepsisinden altı elektrot kesildi. (Yapısal İpucu: Büyük bir kuşu pişirmek için bir tava kullanın, metal daha ağırdır ve bükülme olasılığı daha düşüktür.) Her bir elektrotun uzunluğunu yaklaşık olarak rotor uzunluğuna eşit olarak kestim ve kenarları kıvrılarak ezmemeye çalıştım.

Adım 4: Elektrot Destek Çubuklarını Yerleştirin

Her bir elektrotun deliğinden 8-32 dişli bir çubuk parçası yerleştirdim (yerleşim yerindeydi!!). Segmentler türbin gövdesinden 3,0 cm daha uzundu.

Adım 5: Elektrotların Ön Kenarlarını Düzleştirin

Folyodaki olukları ve lekeleri merdane ile çıkardım.

Adım 6: Elektrot Kenarlarını Kırpın ve Yuvarlayın

Her elektrotun ön kenarları bir kağıt kesici kullanılarak 1.0 cm olacak şekilde budandı. Korona sızıntısını azaltmak için köşeler hobi eğesi ile yuvarlatılmıştır.

Adım 7: Muhafaza ve Rotor için Tespit Plakalarını ve Uç Kapaklarını Kesin

Muhafaza uç kapakları yapmak için 6 karton diskten oluşan bir set kestim; rotor uç kapakları için başka bir disk seti; ve son olarak, yataklar için tutucu plakalar yapmak için üçüncü bir disk seti kestim.

Adım 8: Uç Kapakları, Rotor ve Muhafazayı Kontrol Edin

Rotoru ve mahfaza uç kapaklarını, türbin şaftı görevi gören 1/4 inç çapında, sert ahşap dübelin üzerine kaydırdım. Daha sonra inşaatta, dübel, daha iyi bir görünüm için akrilik bir çubuğa yükseltildi. Uç kapağı yerleşimini doğruladım ve rotorun mahfaza içinde eşmerkezli olarak konumlandırıldığını kontrol ettim. (Yapım İpucu: Ahşap tutkalı bulaşmış kağıt bandı, tüplere sıkıca oturana kadar disklerin etrafına sarın.)

Adım 9: Yataklar için Muhafaza Uç Kapaklarını Yeniden Delin

Muhafazayı ve rotor uç kapaklarını birleştirmek için ahşap tutkalı kullandım. Daha sonra, dişli destek çubuklarını kabul edebilmeleri için mahfaza uç kapaklarının dış çevresi boyunca 60 derece aralıklarla delikler açılmıştır. 120 derece aralıklı ikinci bir delik halkası, dış halka ile merkez arasında ortada delinmiştir. Tespit plakalarından ilgili bir delik seti delinmiştir. Başlangıçta, metal yatakları kabul etmek için muhafaza uç kapaklarının merkezlerini deldim. Ancak türbin tam güce yaklaştıkça elektrotların uçlarından kıvılcımlar çıkardılar. Yataklar olarak 1/4 inç ID, iletken olmayan naylon ara parçaları içeren bir geçici çözüm buldum. Tespit plakasından geçirilen üç adet 8-32 naylon cıvata ile onları sabitledim. Rotoru elle döndürdüğümde bir miktar yuvarlanma direnci vardı, ancak türbin muhtemelen kavrulup bir SHM'ye dönüşmeyecekti (sıcak pislik dumanı).:>D

Adım 10: Muhafazada Montaj Delikleri Delme

Muhafaza borusunun her iki ucuna iki adet 1/4 inç montaj deliği açtım. Delikler, kilit rondelalı ve altıgen somunlu 1/4 inç naylon cıvataları kabul etti.

Adım 11: Bağlantı ve Destek Donanımını Elektrotlara Takın

Her topraklama çubuğunun üzerine gösterildiği gibi iki halka konektör kaydırıldı. Ayırıcı olarak lastik rondelalar (3/16 ID) kullandım. Bu prosedür türbinin elektrikli ucu için tekrarlandı. İyi oturduğunu kontrol etmek için her şey geçici olarak naylon meşe palamudu somunlarıyla sabitlendi. (Rotor bu yere takılmadı.) puan.)

Adım 12: Rotor Tertibatını Hazırlayın

İlk olarak, rotor tüpünü bir bira kutusundan kesilmiş bir metal levha ile kapladım ve ardından tüpün etrafına spiral olarak sarılmış plastik bantla kapladım. Daha sonra, türbini çalıştırırken, elektrotlardan gelen iç arkın bandı delip rotoru mahvetmesi çok uzun sürmedi -- !@#$, başka bir kızarmış türbin! (Düşük ışıklı resimde üç delinme yayı yıldız patlamaları olarak görünüyor). Daha iyi bir fikir, orijinal bandı çıkarmak ve sac levhayı daha yüksek dielektrik mukavemetine sahip daha kalın bir yalıtım malzemesiyle kaplamaktı. Bantla sabitlediğim bir köpek maması paketinden kesilmiş bir ağır hizmet tipi plastik levha kullandım.

Adım 13: Rotor Tertibatını Kurun

Türbinden topraklama ucu donanımını çıkardım ve tamamlanmış rotoru, mil yataklara tam olarak geçene kadar yerleştirdim. Güç girişi için saat 5:00 ve 7:00 konumlarına halka konektörler eklendi.

Adım 14: Elektrotları Onarın ve Yalıtın

Türbin düzgün çalışmıyordu çünkü rotor tertibatı yerleştirilirken birkaç ön kenar bükülmüştü. Benim geçici çözümüm türbini sökmek ve ardından destek kirişi olarak her elektrota bir kahve karıştırma çubuğu epoksilemekti. Çubuklar orta/ince zımpara kağıdı kullanılarak hazırlandı ve ardından gümüş bir boya kalemi ile renklendirildi. Destek çubuklarını yalıtmak için 12 renk kodlu hasır bölümü (0,5 cm ID x 3,5 cm) kullandım. Her bölüm, hem rondela hem de uç kapak deliklerinden geçerek bir destek çubuğunun üzerinden kaymıştır.

Adım 15: Türbini Yeniden Birleştirin ve Boşlukları Ayarlayın

Türbini tekrar bir araya getirdikten (tekrar!) ve sıcak ve toprak elektrotlarını seri bağladıktan sonra, giriş kablolarını bağlama direklerine bağladım. Boşluk mesafeleri, her çubuğun ucundaki meşe palamudu somunları, önde gelen kenarlar rotor yüzeyinin 1 mm yakınında olana kadar sıkılarak ayarlandı. 1/4 inçlik "Big Gulp" pipetinden bir manşon kestim ve yan yana rotor hareketini sınırlamak için aks uçlarının üzerinden geçirdim.

Adım 16: Test Çalıştırması

Türbin, 1.0 mAmp çekiş ile 13.5 kV'da vızıldıyordu; daha yüksek potansiyeller ark ve güç kaybına neden oldu. İşte EST'nin yüksek hızda çalıştığını gösteren bir video. İkinci bir video burada. EST'nin neler yapabileceğine dair güncellemeler için bizi takip etmeye devam edin!