Motor electrostático con temática Steam Punk: 13 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Introducción Aquí hay un motor electrostático basado en un tema Steampunk que es fácil de construir. El rotor se construyó laminando una tira de papel de aluminio entre capas de cinta de embalaje de plástico y enrollando en un tubo. El tubo se montó en un eje usando tapas de cartón con arandelas planas en los centros como cojinetes. Los electrodos estacionarios o estatores se hicieron a partir de un anillo de clavos suspendidos coaxialmente con respecto al rotor y energizados con CC negativa de alto voltaje. Un marco hecho de pajitas, cinta adhesiva y cubiertas de plástico de latas mantenía los estatores en la alineación adecuada alrededor del rotor.

El proyecto brinda la oportunidad de aprender sobre la Ley de Coulomb, que describe la atracción / repulsión electrostática entre puntos cargados. Específicamente, el rotor gira porque las áreas de superficie cargadas negativamente del rotor son repelidas después de que entran en contacto con los estatores eléctricamente calientes. Luego, cada área cargada deposita el exceso de electrones en el estator adyacente conectado a tierra en el anillo a medida que gira el rotor. El ciclo de carga-descarga se repite a medida que cada área neutralizada del rotor se acerca al siguiente estator energizado. Usé materiales reciclables reutilizados y algunos herrajes básicos para este proyecto para reducir los costos de construcción al mínimo.

Precaución ! Este proyecto requiere corriente continua de alto voltaje (HVDC), así que elija una fuente de alimentación que sea apropiada para su nivel de experiencia.

Paso 1: Piezas y herramientas

Incluí una lista de partes para el proyecto; pero improvise y sustituya cuando sea necesario. Asegúrese de tener en cuenta los siguientes puntos:

• El rotor debe ser liviano.
• El rotor debe estar equilibrado.
• Los estatores deben estar bien aislados entre sí para evitar la formación de arcos internos.

Eje de montaje del rotor (1) - Perchero de 15 cm x 0,3 cm de diámetro. Cojinetes del eje (2) - Arandelas planas de acero inoxidable con orificio de DI de 0,3 cm. Mangas de eje (2) - Pajitas para beber de 3 cm x 0,4 cm de diámetro (incluidas con paquetes pequeños de refrescos). Tapas de los extremos (2): discos de aproximadamente 4,0 cm de diámetro (utilice la tapa de cartón de la carpeta de 3 anillos). Tira de revestimiento (1) - Tira de 2,5 cm x 15 cm de lámina AL Estatores (6) - Clavos de 5 cm de longitud Bordes del conjunto de la carcasa del estator (2) - Tapas de plástico de los recipientes de nueces mixtas. Soportes para llantas (12): pajitas para beber de tamaño estándar (1/4 de pulgada de diámetro). Bandas de suspensión (2) - Bandas de goma. Marco de rotor Herradura de plástico (1) - Encontré esta herradura rosa fuerte en la caja de descarte en el patio de la escuela local después de la feria de la iglesia comunitaria; o bien, puede cortar y luego pegar hojas de cartón juntas para hacer el marco. Base del proyecto Hoja de cartón o acrílico de desecho (1): corte al tamaño apropiado. Espaciador: tapa de plástico para botella Fuente de alimentación (1): las fuentes típicas de HVDC en el rango de microamperios bajos, como los ionizadores de aire de la habitación, Van de Graaffs y Whimshursts, pueden ser demasiado débiles para alimentar este motor. Considere un transformador de alto potencial. El Chargemaster CH-30 de Simco es uno de los chicos malos de los generadores electrostáticos que "patean amplificadores". ¡A veces, estas unidades están disponibles a través de subastas electrónicas con grandes descuentos por parte de proveedores de liquidación que no saben qué pueden hacer! / Cinta de envío (5,0 cm de ancho) Hardware de conexión típico (pernos pequeños, arandelas planas y de seguridad, tuercas) Herramientas Brújula Taladro eléctrico Perforadora de mano Lima de afición Transportador Regla Bloque de lijado Lápiz afilado Tijeras para uso general

Paso 2: Haga las tapas de los extremos del rotor

Corta cuatro círculos de cartón de 4 cm de diámetro. Taladre un agujero de 4 mm a través de los centros. Colóquelos en un taladro eléctrico y lije hasta que estén redondos. Pegue 2 discos juntos, luego pegue una arandela plana sobre el orificio central de cada disco. Deje secar. Escargue cualquier pegamento duro con una lima.

Paso 3: enrolle cinta alrededor de las tapas de los extremos

Inserte el eje a través de los cojinetes y enrolle con cuidado la cinta de embalaje alrededor de los discos desde un tubo. ¡Las superficies de los discos deben ser paralelas!

Paso 4: aplique el forro de aluminio y el rotor de equilibrio

Corte una tira de papel de aluminio de 2,5 cm de ancho que se debe enrollar alrededor del centro del rotor. Asegúrelo en su lugar con una gota de pegamento. Aplique varias capas adicionales de cinta para cubrir la tira. Rotor de giro manual en el eje. Agregue trozos de cinta según sea necesario para equilibrar el rotor.

Paso 5: Prepare las llantas de la carcasa

Construya la carcasa cortando un orificio de acceso de aproximadamente 4 cm de diámetro en las tapas de plástico para hacer 2 bordes. Haga 12 agujeros a 30 grados de distancia a lo largo del borde de cada borde. Cortar pajitas de beber de 8 cm de longitud para hacer 12 tubos de soporte. Alinee los agujeros en las llantas, luego inserte una pajita en cada agujero. Consejo de construcción: corte una hendidura longitudinal de 0,5 cm en la punta de cada pajilla para facilitar la inserción.

Paso 6: Marco completo de la carcasa

Trabaje alrededor del borde insertando pajitas a medida que avanza para formar el marco de la carcasa. Mantenga una distancia de aproximadamente 5,0 cm entre llantas. Corte el exceso de paja cuando el marco esté completo.

Paso 7: marco de la cubierta

Enrolle de 2 a 3 capas de cinta de embalaje alrededor del marco. Recorte el exceso de cinta alrededor de los bordes con unas tijeras.

Paso 8: Instale los estatores

Taladre 12 orificios alrededor de la circunferencia de la carcasa que sean lo suficientemente grandes para aceptar clavos. Cada orificio debe atravesar una pajita en el punto medio para que se puedan girar en un ligero ángulo como se muestra (el ángulo requerirá más ajustes antes de energizar el motor). Inserte una banda de goma a través de las pajitas ubicadas en las posiciones de las 12 y las 6 en punto.

Paso 9: Prepare el soporte del rotor, coloque la base y los postes

Cualquier soporte que mantenga el rotor en una posición fija y le permita girar libremente está bien. Usé esta herradura de juguete. Si no puede ubicar una herradura, simplemente haga una colocando varias capas de cartón cortadas al tamaño apropiado. Taladre con cuidado un orificio para el eje del rotor a través de la punta de cada talón de herradura. Luego, taladre un agujero a través de la punta para acomodar el perno que une la herradura a la base del proyecto. Haz un agujero a través de la tapa de una botella que actuará como espaciador. Ensamble los componentes. Por último, taladre agujeros en la base para los postes de unión de cables.

Paso 10: Ensamble los componentes

Deslice bandas de goma sobre los tacones de herradura para suspender la carcasa del estator en su lugar. Inserte el eje a través de un orificio en el talón, deslice los espaciadores y el rotor en su lugar como se muestra. Gire los clavos según sea necesario para que casi toquen la superficie del rotor.

Paso 11: Conecte los estatores neutros y calientes

Cablee cada dos estator en serie utilizando cable aislado. Los estatores restantes se conectan entre sí utilizando un cable aislado de un color diferente. Conecte un juego de estatores al poste de unión caliente; el otro conjunto va al suelo.

Paso 12: Aumente los "caballos de fuerza"

Una fuente de alimentación de 0,5 vatios ni siquiera movió el rotor. Sin embargo, el Chargemaster (ver Piezas y herramientas) hizo girar el rotor de 10 a 12 RPM. La entrada óptima fue de aproximadamente 12 kV a 100 microamperios antes de que el arco interno entre los estatores calientes y conectados a tierra redujera la velocidad del motor.

Paso 13: Primer plano de Spark

Aquí hay una toma de zoom que muestra una descarga de chispa en el rotor mientras gira.

Segundo premio en el 3er Concurso Anual Make It Stick

Primer premio en el concurso de aprendizaje práctico