Motor eletrostático com tema Steam Punk: 13 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Introdução Aqui está um motor eletrostático baseado em um tema Steampunk que é fácil de construir. O rotor foi construído laminando uma tira de folha de alumínio entre camadas de fita de embalagem de plástico e enrolando-a em um tubo. O tubo foi montado em um eixo usando tampas de papelão com arruelas planas nos centros como rolamentos. Eletrodos estacionários ou estatores foram feitos de um anel de pregos suspensos coaxialmente com relação ao rotor e energizados com CC de alta tensão negativa. Uma estrutura feita de canudos, fita adesiva e tampas plásticas de latas mantinham os estatores no alinhamento adequado ao redor do rotor.

O projeto oferece uma oportunidade de aprender sobre a Lei de Coulomb, que descreve a atração / repulsão eletrostática entre pontos carregados. Especificamente, o rotor gira porque as áreas da superfície com carga negativa do rotor são repelidas após entrarem em contato com os estatores eletricamente quentes. Cada área carregada deposita os elétrons em excesso no estator aterrado adjacente no anel conforme o rotor gira. O ciclo de carga-descarga se repete conforme cada área neutralizada do rotor se aproxima do próximo estator energizado. Usei recicláveis reaproveitados e algum hardware básico para este projeto para reduzir os custos de construção ao mínimo.

Cuidado ! Este projeto requer corrente contínua de alta tensão (HVDC), então escolha uma fonte de alimentação que seja apropriada para seu nível de experiência.

Etapa 1: Peças e Ferramentas

Incluí uma lista de peças para o projeto; mas improvise e substitua sempre que necessário. Lembre-se dos seguintes pontos:

• O rotor deve ser leve.
• O rotor deve ser equilibrado.
• Os estatores devem ser bem isolados uns dos outros para evitar o arco interno.

Eixo de montagem do rotor (1) - cabide de 15 cm x 0,3 cm de diâmetro. Rolamentos do eixo (2) - arruelas planas de aço inoxidável com orifício de 0,3 cm de diâmetro interno. Mangas de eixo (2) - canudos de 3 cm x 0,4 cm de diâmetro (incluídos com embalagens pequenas de refrigerantes). Tampas de extremidade (2) - discos de diâmetro de aproximadamente 4,0 cm (use a tampa da extremidade de papelão do fichário de 3 argolas). Tira de forro (1) - tira de 2,5 cm x 15 cm de folha AL. Estatores (6) - pregos de 5 cm de comprimento. Amos de conjunto de caixa do estator (2) - Tampas de plástico flip de recipientes de nozes mistas. Suportes de borda (12) - canudos de tamanho padrão (1/4 de polegada de diâmetro). Bandas de suspensão (2) - Bandas de borracha. Ferradura de plástico com estrutura de motor (1) - Encontrei esta ferradura rosa choque na caixa de descarte do pátio da escola local, após a feira da igreja da comunidade; ou você pode cortar e colar folhas de papelão juntas para fazer a moldura. Sucata Base do Projeto Folha de Acrílico ou Papelão (1) - Corte no tamanho apropriado. Espaçador - tampa de garrafa de plástico. Fonte de alimentação (1) - Fontes típicas de HVDC na faixa de baixa microamperagem, como ionizadores de ar ambiente, Van de Graaffs e Whimshursts podem ser muito fracas para alimentar este motor. Considere um transformador de alto potencial. O CH-30 Chargemaster da Simco é um dos "bad boys" dos geradores eletrostáticos. Às vezes, essas unidades estão disponíveis através de leilões eletrônicos com grandes descontos por fornecedores de liquidação que não sabem o que podem fazer! Itens diversos Postes de encadernação de arame codificados por cores (2) Fio HV codificado por cores (vermelho e preto) Colas (cianoacrilato) Embalagem / Fita de transporte (5,0 cm de largura) Ferragem de conexão típica (pequenos parafusos, arruelas de travamento e planas, porcas) Ferramentas Bússola Furadeira elétrica Furador manual Hobby Arquivo Transferidor Régua Bloco de lixar Lápis afiado Tesoura utilitária

Etapa 2: Faça as tampas das extremidades do rotor

Corte quatro círculos de 4 cm de diâmetro de papelão. Faça um furo de 4 mm nos centros. Jogue-os em uma furadeira elétrica e lixe até que fiquem redondos. Cole 2 discos juntos e, em seguida, cole uma arruela plana sobre o orifício central de cada disco. Deixe secar. Retire qualquer cola dura com uma lima.

Etapa 3: enrole a fita ao redor das tampas das extremidades

Insira o eixo através dos rolamentos e role cuidadosamente a fita de embalagem ao redor dos discos para a partir de um tubo. As superfícies dos discos devem ser paralelas!

Etapa 4: Aplicar o revestimento de folha e o rotor de equilíbrio

Corte uma tira de folha de 2,5 cm de largura que deve ser enrolada no meio do rotor. Prenda no lugar com uma gota de cola. Aplique várias camadas adicionais de fita para cobrir a tira. Rotor giratório manual no eixo. Adicione pedaços de fita conforme necessário para equilibrar o rotor.

Etapa 5: preparar os aros da caixa

Construa a caixa cortando um orifício de acesso de cerca de 4 cm de diâmetro em tampas de plástico para fazer 2 aros. Faça 12 furos com 30 graus de distância ao longo da borda de cada borda. Corte canudos de 8 cm de comprimento para fazer 12 tubos de suporte. Alinhe os orifícios nas bordas e insira um canudo em cada orifício. Dica de construção: corte uma fenda de 0,5 cm de comprimento na ponta de cada canudo para facilitar a inserção.

Etapa 6: Estrutura da carcaça completa

Trabalhe ao redor do aro inserindo canudos conforme você vai para formar a estrutura da caixa. Mantenha uma distância de aproximadamente 5,0 cm entre os aros. Corte o comprimento excessivo da palha quando o quadro estiver completo.

Etapa 7: moldura da capa

Enrole 2 a 3 camadas de fita de embalagem ao redor da moldura. Apare o excesso de fita em torno das bordas com uma tesoura.

Etapa 8: instale estatores

Faça 12 furos ao redor da circunferência da caixa, grandes o suficiente para aceitar pregos. Cada orifício deve passar por um canudo no ponto médio para que possam ser girados em um leve ângulo, conforme mostrado (o ângulo exigirá mais ajustes antes de energizar o motor). Insira um elástico através dos canudos localizados nas posições de 12 e 6 horas.

Etapa 9: Prepare o suporte do rotor, conecte a base e os postes

Qualquer suporte que mantenha o rotor em uma posição fixa e permita que ele gire livremente está OK. Usei esta ferradura de brinquedo. Se você não conseguir localizar uma ferradura, basta fazer uma sobrepondo várias camadas de papelão cortadas no tamanho apropriado. Faça um furo com cuidado para o eixo do rotor através da ponta de cada talão de ferradura. Em seguida, faça um furo no dedo do pé para acomodar o parafuso que prende a ferradura à base do projeto. Faça um furo na tampa de uma garrafa que funcionará como um espaçador. Monte os componentes. Finalmente, faça furos na base para os postes de ligação de arame.

Etapa 10: montar componentes

Deslize os elásticos sobre os calcanhares em ferradura para suspender a carcaça do estator no lugar. Insira o eixo através de um orifício no calcanhar, deslizando os espaçadores e o rotor no lugar conforme mostrado. Gire os pregos conforme necessário para que quase toquem a superfície do rotor.

Etapa 11: conectar os estatores quentes e neutros

Ligue todos os outros estator em série usando fio isolado. Os estatores restantes são ligados entre si usando um fio isolado de cor diferente. Conecte um conjunto de estatores ao posto de ligação quente; o outro conjunto vai para o solo.

Etapa 12: Aumente a "potência"

Uma fonte de alimentação de 0,5 Watt nem sequer moveu o rotor. No entanto, o Chargemaster (consulte Peças e ferramentas) girou o rotor de 10 a 12 RPM. A entrada ideal era de cerca de 12 kV a 100 microamperes antes que o arco interno entre os estatores quentes e aterrados diminuísse a velocidade do motor.

Etapa 13: close-up do Spark

Aqui está uma foto de zoom mostrando uma descarga de faísca para o rotor enquanto ele gira.

Segundo prêmio no 3º Concurso Anual Make It Stick

Primeiro prêmio no Concurso de Aprendizagem Prática