Ηλεκτροστατικός κινητήρας Steam Punk Themed: 13 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Intro Εδώ είναι ένας ηλεκτροστατικός κινητήρας βασισμένος σε ένα θέμα Steampunk που κατασκευάζεται εύκολα. Ο ρότορας κατασκευάστηκε με ελασματοποίηση μιας λωρίδας φύλλου αλουμινίου μεταξύ στρωμάτων πλαστικής ταινίας συσκευασίας και κύλισης σε σωλήνα. Ο σωλήνας ήταν τοποθετημένος σε έναν άξονα χρησιμοποιώντας χάρτινα ακραία καλύμματα με επίπεδες ροδέλες στα κέντρα ως έδρανα. Τα σταθερά ηλεκτρόδια ή στάτορες κατασκευάστηκαν από έναν δακτύλιο καρφιών αναρτημένους ομοαξονικά σε σχέση με τον ρότορα και ενεργοποιημένους με αρνητικό, υψηλής τάσης DC. Ένα πλαίσιο φτιαγμένο από καλαμάκια, ταινία και πλαστικά καλύμματα από τενεκεδένια κουτιά διατηρούσε τους στάτορες σε σωστή ευθυγράμμιση γύρω από τον ρότορα.

Το έργο παρέχει μια ευκαιρία να μάθουμε για τον Νόμο του Κούλομπ που περιγράφει την ηλεκτροστατική έλξη/απώθηση μεταξύ φορτισμένων σημείων. Συγκεκριμένα, ο ρότορας περιστρέφεται επειδή οι αρνητικά φορτισμένες επιφάνειες του ρότορα απωθούνται αφού έρθουν σε επαφή με τους ηλεκτρικά θερμούς στάτορες. Κάθε φορτισμένη περιοχή στη συνέχεια εναποθέτει περίσσεια ηλεκτρονίων στον παρακείμενο, γειωμένο στάτορα στον δακτύλιο καθώς ο ρότορας γυρίζει. Ο κύκλος φόρτισης-εκφόρτισης επαναλαμβάνεται καθώς κάθε εξουδετερωμένη περιοχή του ρότορα πλησιάζει στον επόμενο στάτορα που ενεργοποιείται. Χρησιμοποίησα ανακυκλώσιμα ανακυκλώσιμα υλικά και κάποιο βασικό υλικό για αυτό το έργο για να μειώσω το κόστος κατασκευής στο ελάχιστο.

Προσοχή! Αυτό το έργο απαιτεί συνεχές ρεύμα υψηλής τάσης (HVDC), οπότε επιλέξτε μια πηγή ενέργειας που είναι κατάλληλη για το επίπεδο εμπειρίας σας.

Βήμα 1: Μέρη & εργαλεία

Έχω συμπεριλάβει μια λίστα με τα μέρη του έργου. αλλά αυτοσχεδιάστε και αντικαταστήστε όποτε είναι απαραίτητο. Φροντίστε να έχετε κατά νου τα ακόλουθα σημεία:

• Ο ρότορας πρέπει να έχει ελαφρύ βάρος.
• Ο ρότορας πρέπει να είναι ισορροπημένος.
• Οι στάτες πρέπει να είναι καλά μονωμένοι ο ένας από τον άλλον για να αποφεύγεται η εσωτερική τόξο.

Άξονας συναρμολόγησης στροφείου (1) - 15 cm x 0,3 cm κρεμάστρα παλτό dia. Ρουλεμάν αξόνων (2) - Επίπεδες ροδέλες από ανοξείδωτο ατσάλι με οπή ταυτότητας 0,3 cm. Μανίκια Axle (2) - 3 cm x 0,4 cm καλαμάκια κατανάλωσης (περιλαμβάνονται με μικρές συσκευασίες αναψυκτικών). Τερματικά καλύμματα (2)-δίσκοι διαμέτρου περίπου 4,0 cm (χρησιμοποιήστε τελικό κάλυμμα από χαρτόνι από συνδετικό 3 δακτυλίων). Λωρίδα επένδυσης (1) - λωρίδα 2,5 cm x 15 cm από φύλλο αλουμινίου. Στάδια (6) - καρφιά μήκους 5 cm. Ζάντες συγκροτήματος Stator (2) - Πλαστικά καπάκια από μικτά δοχεία παξιμαδιών. Υποστηρίγματα ζάντας (12) - Καλαμάκια κατανάλωσης Std μεγέθους (διαμέτρου 1/4 ιντσών). Ζώνες ανάρτησης (2) - Λαστιχένιες λωρίδες. Πλαστικό πέταλο με σκελετό ρότορα (1) - Βρήκα αυτό το καυτό ροζ πέταλο στο κουτί απορρίψεων στην αυλή του τοπικού σχολείου μετά την έκθεση της εκκλησίας της κοινότητας. ή, μπορείτε να κόψετε και στη συνέχεια να κολλήσετε φύλλα από χαρτόνι για να φτιάξετε το πλαίσιο. Βάση έργου Ακρυλικό ή φύλλο χαρτονιού (1) - Κόψτε στο κατάλληλο μέγεθος. Χώρος - καπάκι από πλαστικό μπουκάλι. Πηγή ισχύος (1) - Τυπικές πηγές HVDC στη χαμηλή κλίμακα μικροαμπροσιόν, όπως ιονιστές αέρα δωματίου, Van de Graaffs και Whimshursts μπορεί να είναι πολύ αδύναμες για να τροφοδοτήσουν αυτόν τον κινητήρα. Εξετάστε έναν μετασχηματιστή υψηλών δυνατοτήτων. Το CH-30 Chargemaster του Simco είναι ένα από τα κακά αγόρια των ηλεκτροστατικών γεννητριών. Μερικές φορές αυτές οι μονάδες διατίθενται μέσω ηλεκτρονικών πλειστηριασμών σε μεγάλες εκπτώσεις από πωλητές εκκαθάρισης που δεν ξέρουν τι μπορούν να κάνουν! /Ταινία αποστολής (πλάτος 5,0 εκ.) Χαρακτηριστικό υλικό σύνδεσης (μικρά μπουλόνια, ροδέλες κλειδαριάς & επίπεδης βάσης, παξιμάδια) Εργαλεία Πυξίδα Ηλεκτρικό τρυπάνι Χειροκίνητη τρύπα Διάτρηση Χόμπι Αρχείου Μπροστινό χάρακα Λείανση Μπλοκ Sharp Pencil Utility ψαλίδι

Βήμα 2: Φτιάξτε καπάκια περιστροφής

Κόψτε τέσσερις κύκλους διαμέτρου 4 εκατοστών από χαρτόνι. Τρυπήστε μια τρύπα 4 mm μέσα από τα κέντρα. Κόψτε τα σε ηλεκτρικό τρυπάνι και τρίψτε μέχρι να γίνουν στρογγυλά. Κολλήστε 2 δίσκους μαζί και στη συνέχεια κολλήστε μια επίπεδη ροδέλα πάνω από την κεντρική τρύπα κάθε δίσκου. Αφήστε να στεγνώσει. Αφαιρέστε τυχόν σκληρή κόλλα με ένα αρχείο.

Βήμα 3: Τυλίξτε την ταινία γύρω από τα καπάκια

Τοποθετήστε τον άξονα μέσα από τα ρουλεμάν και τυλίξτε προσεκτικά την ταινία συσκευασίας γύρω από τους δίσκους προς τα έξω από ένα σωλήνα. Οι επιφάνειες των δίσκων πρέπει να είναι παράλληλες!

Βήμα 4: Εφαρμόστε επένδυση φύλλου αλουμινίου & στροφέα ισορροπίας

Κόψτε μια λωρίδα φύλλου πλάτους 2,5 εκ. Η οποία πρέπει να τυλιχτεί στη μέση του ρότορα. Ασφαλίστε στη θέση του με μια σταγόνα κόλλας. Εφαρμόστε πολλά επιπλέον στρώματα ταινίας για να καλύψετε τη λωρίδα. Περιστροφικός ρότορας με άξονα. Προσθέστε κομμάτια ταινίας όπως απαιτείται για την εξισορρόπηση του ρότορα.

Βήμα 5: Προετοιμάστε ζάντες κατοικίας

Οικοδομήστε το περίβλημα κόβοντας περίπου 4 εκατοστά τρύπα πρόσβασης σε πλαστικά καπάκια για να κάνετε 2 ζάντες. Τρυπήστε 12 οπές σε απόσταση 30 βαθμών κατά μήκος της άκρης κάθε χείλους. Κόψτε μήκη ποτίσματος 8 εκατοστών για να φτιάξετε 12 σωλήνες στήριξης. Ευθυγραμμίστε τις τρύπες στις ζάντες και, στη συνέχεια, τοποθετήστε ένα καλαμάκι σε κάθε τρύπα. Συμβουλή κατασκευής: Κόψτε μια τομή κατά 0,5 εκατοστά κατά μήκος στην άκρη κάθε καλαμάκι για να διευκολύνετε την εισαγωγή.

Βήμα 6: Πλήρες πλαίσιο κατοικίας

Προχωρήστε στο χείλος εισάγοντας καλαμάκια καθώς πηγαίνετε για να σχηματίσετε πλαίσιο περιβλήματος. Διατηρήστε μια απόσταση περίπου 5,0 cm μεταξύ των ζαντών. Κόψτε το πλεονάζον μήκος άχυρου όταν ολοκληρωθεί το πλαίσιο.

Βήμα 7: Πλαίσιο κάλυψης

Τυλίξτε 2 έως 3 στρώσεις ταινίας συσκευασίας γύρω από το πλαίσιο. Κόψτε την περίσσεια ταινίας γύρω από τις άκρες με ψαλίδι.

Βήμα 8: Εγκατάσταση Stators

Τρυπήστε 12 τρύπες γύρω από την περιφέρεια του περιβλήματος που είναι αρκετά μεγάλες ώστε να δέχονται καρφιά. Κάθε τρύπα πρέπει να περνά μέσα από ένα καλαμάκι στο μεσαίο σημείο, ώστε να μπορεί να περιστραφεί σε μια μικρή γωνία όπως φαίνεται (η γωνία θα απαιτήσει περαιτέρω ρυθμίσεις πριν από την ενεργοποίηση του κινητήρα). Εισάγετε ένα λαστιχάκι μέσα από τα καλαμάκια που βρίσκονται στις θέσεις 12 και 6 η ώρα.

Βήμα 9: Προετοιμάστε υποστήριξη στροφείου, επισύναψη βάσης και αναρτήσεων

Οποιαδήποτε υποστήριξη διατηρεί τον ρότορα σε σταθερή θέση και του επιτρέπει να περιστρέφεται ελεύθερα είναι εντάξει. Χρησιμοποίησα αυτό το πέταλο παιχνιδιού. Εάν δεν μπορείτε να εντοπίσετε ένα πέταλο, απλώς φτιάξτε ένα στρώνοντας πολλά φύλλα χαρτονιού κομμένα στο κατάλληλο μέγεθος. Ανοίξτε προσεκτικά μια τρύπα για τον άξονα του ρότορα μέσω της άκρης κάθε πτέρνας πέταλου. Στη συνέχεια, ανοίξτε μια τρύπα στο δάχτυλο του ποδιού για να χωρέσει το μπουλόνι που συνδέει το πέταλο στη βάση του έργου. Τρυπήστε μια τρύπα μέσα από ένα καπάκι μπουκαλιού που θα λειτουργήσει ως αποστάτης. Συναρμολογήστε εξαρτήματα. Τέλος, ανοίξτε τρύπες στη βάση για στύλους σύνδεσης σύρματος.

Βήμα 10: Συναρμολόγηση εξαρτημάτων

Περάστε λαστιχένιες λωρίδες πάνω από τα τακούνια πέταλου για να αναρτήσετε το περίβλημα του στάτη στη θέση του. Τοποθετήστε τον άξονα μέσα από μια τρύπα στη φτέρνα, συρόμενους αποστάτες και τον ρότορα στη θέση τους, όπως φαίνεται στην εικόνα. Καρφιά περιστροφής, όπως απαιτείται, ώστε να αγγίζουν σχεδόν την επιφάνεια του ρότορα.

Βήμα 11: Συνδέστε καυτά και ουδέτερα στάτορα

Καλωδίστε κάθε άλλο στάτορα σε σειρά χρησιμοποιώντας μονωμένο σύρμα. Οι υπόλοιποι στάτορες συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας μονωμένο σύρμα διαφορετικού χρώματος. Συνδέστε ένα σετ στάτορες στη θέση σύνδεσης ζεστού τύπου. το άλλο σετ πηγαίνει στο έδαφος.

Βήμα 12: Ενισχύστε την "Ιπποδύναμη"

Ένα τροφοδοτικό 0,5 Watt δεν κουνήθηκε καν από τον ρότορα. Ωστόσο, το Chargemaster (βλ. Μέρη & Εργαλεία) περιστρέφει τον ρότορα στις 10 έως 12 σ.α.λ. Η βέλτιστη είσοδος ήταν περίπου 12 kV στα 100 μικροαμπέρ πριν το εσωτερικό τόξο μεταξύ ζεστών και γειωμένων στάτορων επιβραδύνει την ταχύτητα του κινητήρα.

Βήμα 13: Κοντινό πλάνο του Spark

Εδώ είναι μια λήψη ζουμ που δείχνει μια εκκένωση σπινθήρα στον ρότορα καθώς περιστρέφεται.

Δεύτερο Βραβείο στον 3ο Ετήσιο Διαγωνισμό Make It Stick

Πρώτο Βραβείο στο Διαγωνισμό Πρακτικής Μάθησης