ปรับปรุงกังหันไฟฟ้าสถิตที่ทำจากวัสดุรีไซเคิล: 16 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

นี่คือเทอร์ไบน์ไฟฟ้าสถิต (EST) ที่สร้างรอยขีดข่วนโดยสมบูรณ์ ซึ่งแปลงกระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนด้วยความเร็วสูง โครงการของฉันได้รับแรงบันดาลใจจาก Jefimenko Corona Motor ซึ่งขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากบรรยากาศ:

กังหันถูกสร้างขึ้นจากรายการต่อไปนี้: หลอดพลาสติกและหลอดดูดดื่ม, สเปเซอร์ไนลอน, กระดาษแข็ง, แผ่นโลหะที่เชื่อมต่อและฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้ง รวมถึงแหล่งพลังงาน HVDC ที่ใช้แทนสนามไฟฟ้าของโลก กังหันมีตัวเรือนพลาสติกใสที่ช่วยลดความเสี่ยงของการสัมผัส HV โดยไม่ได้ตั้งใจ ในขณะเดียวกันก็ให้มุมมองด้านในของกังหันสำหรับการสาธิตในชั้นเรียนและการสาธิตทางวิทยาศาสตร์ เมื่อใช้งานกังหันในห้องที่มืดสนิท การปลดปล่อยโคโรนาจะทำให้เกิดแสงสีม่วงอมฟ้าที่น่าสยดสยองซึ่งจะส่องสว่างภายในตัวเครื่อง การเปรียบเทียบ EST เวอร์ชันก่อนหน้าแบบเคียงข้างกันจะแสดงโปรไฟล์ที่เล็กกว่าและคล่องตัวกว่า ฉันใช้เครื่องมือช่างธรรมดาและสว่านไฟฟ้าในการก่อสร้าง ข้อควรระวัง: โครงการนี้สามารถผลิตก๊าซโอโซนได้และควรดำเนินการในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศเพียงพอ แนะนำให้ใช้ถุงมือทำงานเมื่อทำงานกับแผ่นโลหะเนื่องจากมีขอบแหลมคม สุดท้ายนี้ HVDC ไม่ได้เป็นมิตรกับผู้ใช้เสมอไป ดังนั้นให้ดำเนินการตามนั้น!

ขั้นตอนที่ 1: EST-3 ทำงานอย่างไร

EST มีอิเล็กโทรดฟอยล์ 6 อันที่มีขอบคมกริบที่ล้อมรอบโรเตอร์พลาสติก มีอิเล็กโทรดร้อนแบบมีสาย 3 ชุดที่สะสมอนุภาคที่มีประจุไว้บนพื้นผิวของโรเตอร์ อิเล็กโทรดร้อนสลับขั้วด้วยโรเตอร์ 3 ตัวที่ต่อสายดิน (ในกรณีนี้คือ Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd) อิเล็กโทรดที่ร้อนจะพ่นโรเตอร์ด้วยประจุที่เหมือนกัน ซึ่งอิเล็กโทรดจะขับไล่ออกไป ทำให้โรเตอร์หมุน ผ่านกระบวนการเหนี่ยวนำ อิเล็กโทรดร้อนแต่ละอันจะดึงดูดส่วนโรเตอร์ที่ถูกทำให้เป็นกลางด้วยไฟฟ้าโดยอิเล็กโทรดกราวด์ก่อนหน้า โรเตอร์มีแผ่นรองโลหะแผ่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไล่ระดับสนามไฟฟ้าระหว่างขอบชั้นนำของอิเล็กโทรดแต่ละอันกับพื้นผิวของโรเตอร์ การกระทำของอิเล็กโทรดร้อนที่พ่นไอออนบนโรเตอร์ควบคู่ไปกับอิเล็กโทรดกราวด์ในรายละเอียดการทำความสะอาดทำให้เทอร์ไบน์ที่ยังไม่ได้โหลดสามารถเข้าถึง 3, 500 RPM โดยใช้ไอออไนเซอร์ระดับอุตสาหกรรม ภาพร่างแสดงต้นแบบ EST ที่มีอิเล็กโทรด 8 ตัว ซึ่งเป็นความล้มเหลวที่น่าสังเวชเนื่องจากการอาร์คภายในระหว่างอิเล็กโทรดที่วางชิดกันมากเกินไป

บทเรียนที่ต้องซื้อกลับบ้าน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วไฟฟ้ามีฉนวนหุ้มฉนวนอย่างเหมาะสมและ/หรือแยกจากกันก่อนที่จะใช้แหล่งพลังงานเอาต์พุตสูง มิฉะนั้น กังหันของคุณอาจลดลงจนกลายเป็นควันบุหรี่ที่เลอะเทอะได้!

ขั้นตอนที่ 2: ค้นหาท่อพลาสติกสำหรับตัวเรือน & โรเตอร์

ฉันพบหลอดอะคริลิกเหล่านี้ในถังขยะของร้านขายพลาสติกในท้องถิ่น ฉันใช้มันเพื่อสร้างตัวเรือนกังหันและโรเตอร์ ขนาดที่แน่นอนไม่สำคัญ ท่อหนึ่งควรพอดีกับอีกท่อหนึ่งโดยมีระยะห่างหลายซม. ขวดพลาสติกแข็ง เช่น ภาชนะใส่วิตามิน โดยที่ส่วนบนและส่วนล่างถูกตัดออกก็ใช้ได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 3: ตัดขั้วไฟฟ้าออกจากกระทะตุรกี

อิเล็กโทรดหกอันถูกตัดออกจากกระทะทุบไก่งวงอะลูมิเนียมที่ทิ้งเหลือจากงานเลี้ยงอาหารค่ำ (คำแนะนำในการก่อสร้าง: ใช้กระทะสำหรับทำอาหารนกตัวใหญ่ โลหะจะหนักกว่าและมีโอกาสโค้งงอน้อยกว่า) ฉันตัดความยาวของอิเล็กโทรดแต่ละอันให้เท่ากับความยาวของโรเตอร์โดยพยายามอย่าให้ถูกขอบรีด

ขั้นตอนที่ 4: ใส่แท่งรองรับอิเล็กโทรด

ฉันสอดส่วนแกนเกลียว 8-32 เข้าไปในรูของอิเล็กโทรดแต่ละอัน (พอดีตรงจุด!!) ส่วนต่างๆ ยาวกว่าตัวเรือนกังหัน 3.0 ซม.

ขั้นตอนที่ 5: แผ่ขอบชั้นนำของอิเล็กโทรด

ฉันเอารอยย่นและเศษเล็กเศษน้อยในกระดาษฟอยล์ออกด้วยหมุดเกลียว

ขั้นตอนที่ 6: ตัดแต่งและปัดเศษขอบอิเล็กโทรด

ขอบนำของอิเล็กโทรดแต่ละอันถูกตัดให้เหลือ 1.0 ซม. โดยใช้เครื่องตัดกระดาษ มุมโค้งมนด้วยตะไบงานอดิเรกเพื่อลดการรั่วของโคโรนา

ขั้นตอนที่ 7: ตัดแผ่นยึดและฝาปิดท้ายสำหรับตัวเรือน & โรเตอร์

ฉันตัดแผ่นกระดาษแข็ง 6 แผ่นเพื่อทำฝาปิดตัวเรือน แผ่นดิสก์อีกชุดสำหรับฝาปิดโรเตอร์ และในที่สุด ฉันก็ตัดแผ่นดิสก์ชุดที่สามเพื่อทำแผ่นยึดสำหรับตลับลูกปืน

ขั้นตอนที่ 8: ตรวจสอบ End Caps, Rotor & Housing

ฉันเลื่อนฝาครอบโรเตอร์และตัวเรือนไปบนเดือยไม้เนื้อแข็งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1/4 นิ้วซึ่งทำหน้าที่เป็นเพลากังหัน ต่อมาในการก่อสร้าง เดือยได้รับการอัพเกรดเป็นแท่งอะคริลิกเพื่อให้มีลักษณะที่ดีขึ้น ฉันตรวจสอบการจัดวางฝาปิดท้ายและตรวจสอบว่าโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งศูนย์กลางในตัวเรือนหรือไม่ (คำแนะนำในการก่อสร้าง: พันเทปกระดาษที่ทาด้วยกาวไม้รอบแผ่นจนแน่นในหลอด)

ขั้นตอนที่ 9: เจาะฝาท้ายตัวเรือนสำหรับตลับลูกปืน

ฉันใช้กาวไม้ประกอบตัวเรือนและฝาปิดโรเตอร์ ถัดไป รูถูกเจาะให้ห่างกัน 60 องศาตามเส้นรอบวงด้านนอกของปลอกหุ้มปลายตัวเรือน เพื่อให้สามารถรับแท่งค้ำแบบเกลียวได้ รูที่สองของรูห่างกัน 120 องศาถูกเจาะตรงกลางระหว่างวงแหวนรอบนอกกับศูนย์กลาง ชุดรูที่สอดคล้องกันถูกเจาะผ่านแผ่นยึด ตอนแรกฉันเจาะตรงกลางของฝาปิดตัวเรือนเพื่อรับตลับลูกปืนโลหะ อย่างไรก็ตาม พวกมันดึงประกายไฟจากปลายอิเล็กโทรดเมื่อกังหันเข้าใกล้กำลังเต็มที่ ฉันพบวิธีแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ ID 1/4 นิ้วซึ่งเป็นตัวเว้นวรรคไนลอนที่ไม่นำไฟฟ้าเป็นตลับลูกปืน ฉันยึดพวกมันด้วยสลักเกลียวไนลอน 8-32 สามตัวที่สอดผ่านแผ่นยึด มีแรงต้านการหมุนตัวอยู่บ้างเมื่อฉันหมุนโรเตอร์ด้วยมือ แต่เทอร์ไบน์อาจจะไม่ไหม้เกรียมและกลายเป็น SHM (ควันเลอะเทอะ):>ดี

ขั้นตอนที่ 10: เจาะรูยึดในตัวเรือน

ฉันเจาะรูยึดขนาด 1/4 นิ้วสองรูผ่านปลายแต่ละด้านของท่อตัวเรือน รูรับสลักเกลียวไนลอนขนาด 1/4 นิ้วพร้อมแหวนรองล็อคและน็อตหกเหลี่ยม

ขั้นตอนที่ 11: แนบอุปกรณ์เชื่อมต่อและสนับสนุนเข้ากับอิเล็กโทรด

ตัวต่อวงแหวนสองตัวถูกสอดไว้เหนือแกนกราวด์แต่ละอันดังที่แสดง ฉันใช้วงแหวนยาง (3/16 ID) เป็นตัวยึด ขั้นตอนนี้ถูกทำซ้ำสำหรับส่วนท้ายที่ใช้ไฟฟ้าของกังหัน ทุกอย่างถูกยึดไว้ชั่วคราวด้วยน็อตลูกโอ๊กไนลอนเพื่อตรวจสอบความพอดี (ไม่ได้ติดตั้งโรเตอร์ไว้ที่นี่ จุด.)

ขั้นตอนที่ 12: เตรียมการประกอบโรเตอร์

ตอนแรกฉันปิดท่อโรเตอร์ด้วยแผ่นโลหะที่ตัดจากกระป๋องเบียร์แล้วพันเทปพลาสติกพันรอบท่อ ต่อมาเมื่อเปิดเครื่องเทอร์ไบน์ ไม่นานก่อนที่อาร์กภายในจากอิเล็กโทรดจะเจาะเทปและทำลายโรเตอร์ -- !@#$ กังหันปิ้งอีกอันหนึ่ง! (ส่วนโค้งสามรูจะปรากฏเป็นแฉกแสงในภาพที่มีแสงน้อย) ความคิดที่ดีกว่าคือการแกะเทปเดิมออกและปิดแผ่นโลหะด้วยวัสดุฉนวนที่หนากว่าซึ่งมีความเป็นฉนวนที่สูงขึ้น ฉันใช้แผ่นพลาสติกสำหรับงานหนักที่ตัดจากห่อขนมสุนัขซึ่งฉันมัดด้วยเทป

ขั้นตอนที่ 13: ติดตั้งชุดโรเตอร์

ฉันถอดฮาร์ดแวร์กราวด์ออกจากเทอร์ไบน์และใส่โรเตอร์ที่เสร็จแล้วจนกระทั่งเพลาเข้าที่แบริ่งจนสุด เพิ่มขั้วต่อวงแหวนที่ตำแหน่ง 5:00 และ 7:00 นาฬิกาสำหรับอินพุตพลังงาน

ขั้นตอนที่ 14: ซ่อมแซมและหุ้มฉนวนอิเล็กโทรด

กังหันไม่น่าจะทำงานอย่างถูกต้อง โดยขอบชั้นนำหลายด้านโค้งงอขณะใส่ชุดโรเตอร์ วิธีแก้ปัญหาของฉันคือถอดชิ้นส่วนกังหันแล้วอีพ็อกซี่กวนกาแฟติดกับอิเล็กโทรดแต่ละอันเป็นคานรองรับ แท่งไม้ถูกเตรียมโดยใช้กระดาษทราย/ทรายละเอียดแล้วทาสีด้วยปากกาสีเงิน ฉันใช้ส่วนฟางรหัสสี 12 ส่วน (0.5 ซม. ID x 3.5 ซม.) เพื่อป้องกันแท่งค้ำยัน แต่ละส่วนลื่นไถลเหนือแกนค้ำ ผ่านรูทั้งวงแหวนและฝาปิดท้าย

ขั้นตอนที่ 15: ประกอบกังหันอีกครั้ง & ปรับช่องว่าง

หลังจากประกอบกังหันกลับเข้าด้วยกัน (อีกครั้ง!) และเดินสายอิเล็กโทรดแบบร้อนและแบบกราวด์ ฉันก็ต่อสายอินพุตเข้ากับเสายึด ระยะห่างของช่องว่างถูกปรับโดยการบิดน็อตลูกโอ๊กที่ส่วนท้ายของแกนแต่ละอันจนขอบนำอยู่ภายใน 1 มม. จากพื้นผิวของโรเตอร์ ฉันตัดแขนเสื้อจากหลอด ID "Big Gulp" ขนาด 1/4 นิ้ว แล้วสอดไว้เหนือปลายเพลาเพื่อจำกัดการเคลื่อนที่ของโรเตอร์จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 16: ทดสอบการทำงาน

กังหันส่งเสียงฟู่ที่ 13.5 kV ด้วยการดึง 1.0 mAmp; ศักยภาพที่สูงขึ้นทำให้เกิดประกายไฟและการสูญเสียพลังงาน นี่คือวิดีโอที่แสดง EST ที่ทำงานด้วยความเร็วสูง วิดีโอที่สองอยู่ที่นี่ คอยติดตามข่าวสารล่าสุดเกี่ยวกับสิ่งที่ EST สามารถทำได้!