Перевод статьи Electrostatic Motors, автор: А. C. M. Queiroz
Цель данной публикации значительно упростить анализ оригинальной страницы написанной на английском, кроме того автор оригинальных материалов умер, и для сохранения наследия будет оставлена здесь и переработана по усмотрению автора, мои мысли выделены курсивом.
Электростатические машины — машины, вырабатывающие статическое электричество, то есть преобразующие механическую энергию в электричество, при этом электричество высокого напряжения которое зачастую превышает 1000 Вольт и производит зримые электрические разряды.
Первые упоминания о том, что при трение янтаря об кошку последняя электризовалась открыли древние египтяне, но начало исследований электростатических машин пришелся на 17 век в виде машин трения, ныне известных как трибоэлектрических машин, а рассвет пришелся на 19 век, с созданием особо мощных машин влияния (другое название электростатических машин).
Стоит упомянуть и автора оригинальной статьи Антонио Карлоса М. Де Кейросе.
Де Кейрос начал эксперименты с электростатическими машинами в 1973 году, используя современные материалы пытался повторить все популярные машины 19го века, во времена их рассвета. Благодаря этому Де Кейрос сумел значительно продвинутся в области понимания электричества, ведь эти машины позволяют буквально кожей прочувствовать как происходит «магия» генерирования электростатики.
Машины Топлера, Бонетти, Фосса, Боненбергера и Никольсона
Машины разработанные Де Кейросе
Машина Вимшурста (Wimshurst)
Построена в 1974 году, вид спереди, сзади, с двумя Лейденскими банками, схематическая диаграмма. Принцип работы.
Машина Рамсдена (Ramsden)
Построена в 1975 году. Диск из аркила 18 см. Небольшая, но полезная машина трения для запуска электрофорных машин во влажные дни или с внешним возбуждением.
Подушечки вероятно из шелковой ткани или шерсти.
Машина Лебье (Lebiez)
Построена в 1975 году как разновидность машины Фосса (Voss) упрощенная и перестроена в 1996 году в этом же виде. Диаграмма работы машины с цилиндрами вместо дисков.
Вид спереди, вид сбоку, вид сзади, диаграмма работы
Эта машина эквивалентна «восстановителю» лорда Кельвина (см. ниже), но с лучшей изоляцией. Классическая машина Фосса, также известная как машина Теплера-Хольца, лучше и построена как на изображении слева, с раздельными коллекторами заряда и индукторными пластинами.
Возможный аналог настоящей машины Фосса показан ниже.
Машина Фосса (Voss) упрощенная
Небольшая машина, построенная в 1997 году, с той же конструкцией что и предыдущая машина. Она похожа на машину Дирода.
Машина Теплера (Toepler) с 2 дисками
Симметричная машина Теплера с 2 дисками с некоторыми модификациями, построенная в 1997 году.
Принципиальная схема, на которой диски показаны как цилиндры. Эта машина обладает превосходной производительностью и может генерировать более высокое напряжение и даже больший ток, чем обычная машина Вимшурста с тем же размером дисков.
В 1999 году я построил машину большего размера как на картинке слева.
Первая классическая машина Тепелра была сделана в 1865 году другим образом, с дисками только с двумя секторами,
Теплер также описал симметричную машину в 1866 году, которая очень похожа на машины сверху. На рисунке справа показана машина без секторов и похожее устройство, используемое в качестве умножителя напряжения.
По факту Де Кейрос описал целых три машины две из которых он построил, но все они выполнены по «топологии» Теплера.
Машина Бонетти (Bonetti)
Первая безсекторная машина Вимшурста разрабатанная Де Кейрос, другое ее названи — Бонетти. Построенная в 1997 году, с дисками диаметром 31 см, толщиной 2 мм сделанные из акрила. Способна генерировать искры длиной до 16,5 см между сферами диаметром 3 см.
Конструкция щеток для нейтразаторов иколлекторов вид поближе.
Как по мне плохой выбор дерева в качестве изолятора.
Виды разрядов полученных на этой машине. (Короткие. средние и длинные)
В оригинальной машине Бонетти разработанной в 1894 году, вместо гребенок в качестве нейтрализаторов использовались ряды щёток.
Внимание, машина плохо работает во влажном помещении и имеет плохой самозапуск.
Большая машина Бонетти (Bonetti)
Построена в 1999 года. Диски — старые эбонитовые, которые были вместе с отреставрированной Бонетти Радиге и Массио.
Конструкция щеток
Некоторые разряды могут достигать 20 сантиметров
Была модифицирована в апреле 2002 года на 3мм акриловые диски (старые ушли на помойку) выдавал гораздо больше тока, 45 мкА при 2 об\сек и создавал частые разряды длинной 20см. Диаметр дисков 54 сантиметра.
Машина Хольца (Holtz)
Машина Хольца первого рода. Была построена в 1997 году. 3D модель, древний чертеж, принцип работы.
Фотографии самой собранной машины c обоих сторон
Машина была первой действительно мощной машиной влияния, изобретенной в 1865 году, и была очень популярной, даже требуя внешнего возбуждения для запуска
Реальная модель машины Хольца (1865 года)
Несколько дополнительных фотографий из книг Х. Пеллата:
Примечание. Неподвижный диск находится в неправильном положении
Изображение получше
Двойная машина Хольца. Вращающийся диск расположен с обоих частей неподвижного
Машина Хольца с трибоэлектрическим пуском. То бишь путем трения. По сути две отдельные машины, в которой Хольца питается от Рамсдена. см. начало статьи.
Машина Хольца вид сбоку
Машина Хольца с более современной структурой. Нейтрализатор выполнен компактнее, улучшена структура неподвижного диска.
Машина Хольца многодисковая. Наверное это первые попытки создания достаточного мощного источника ВВ тока.
Машина Хольца второго рода, которая использует два диска, вращающихся в противоположных направлениях, аналогично как в машины Вимшурста и Бонетти
Возможный чертеж машины второго рода Хольца (см. предыдующую).
Машина Лейзера (Leyser)
Была построена в 1873 году, вариант машины Хольца, где выходной сигнал расположен под пластинами индуктора в обычной машине, а нейтрализующий стержень — там где располагалась исходная выходная цепь. На рисунках ниже 1) Машина Лейзера с бумажными индукторами 2) Схема работы с цилиндрами вместо дисков.
Другая конструкция разработанная Вайнхольдом (Weinhold) в 1887 году.
Схема работы машины Вайнхольда. См выше саму машину.
3D чертеж построенной машины Лейзера — Де Кейроси. Версия, которая действительно работала, несколько отличалась.
Двойная машина Фосса (Voss)
Другое название двойная машина Теплера-Хольца, классическая конструкция построена в 1998 году. Хорошая самовозбуждающаяся машина, впервые разработанная в 1880 году. С вращающимися дисками диаметром 27 см она создаёт искры длиной до 10 см и ток короткого замыкания более 50 мкА (10-15 ватт).
Машина Боненбергера (Bohnenberger)
Построена Де Кейросе в 1998 году. Изобретена в 1798 году. Старинная машина типа «удвоитель» (doubler), не очень мощная, но очень интересная.
Машина Ван де Графа, биполярная
Построена в 1999 году для экспериментов. Надежд Де Кейроси не оправдала, шумная маломощная, 100 кв, 350 мВт. Лучше построить триплексную Вимшурста или Бонетти они тише и генерируют гораздо больший ток.
Триплесная машина Вимурста (Wimshurst)
Это двойная машина Вимшурста, в которой близкое расположение центральных дисков увеличивает выходной ток за счет большей индукции и взаимного экранирования.
Машина выдает высокий ток, 100 мкА при вращении дисков диаметром 36,5 см со скоростью 16 оборотов в секунду, что в 4 раза больше, чем у одиночной машины Вимшурста с теми же дисками.
При первоначальной конструкции она достигала искровых разрядов длиной всего 8–12 см (1 рисунок), в конечном итоге достигая 14 (2 рисунок) или 15 см в сухие дни, поскольку при довольно малом разделении секторов она легко пробивала искру через них и нейтрализующие стержни. При удалении половины секторов (3 рисунок) она выдает стабильные искровые разряды длиной 15 см.
Удвоитель Беннета (Bennet’s)
Простая машина влияния, построенная в 2000 году, Де Кейросе. Для умножения зарядов используется ручной способ переноса пластин.
Из интересного удвоителем можно пользоваться одной рукой, а так же приведен график умножения напряжения.
Удвоитель Николсона (Nicholson’s)
Построенная Де Кейросе в августе 2000. Первая автоматическая машина влияния разработанная Уильямом Николсоном в 1788 году. Оригинальные чертежи Николсона ниже. Первая попытка автоматизировать умножитель Беннета (см. выше).
Стадии работы удвоителя Николсона
Оригинальный 3D чертеж, вид спереди и сзади
Двойная машина Воммельсдорфа (Wommelsdorf)
В январе 2001 года Де Кейросе закончил постройку двойной машины Воммельсдорфа, он следовал в точности оригинальному проекту 1920 года, но используя современные материалы.
Набор деталей, частичная сборка, сборка нейтрализатора
Сборка на 80%, нейтрализатора и других деталей
Сборка на 90%, задняя часть, диски, переключатели
Полностью собранная машина
Машина работает довольно хорошо (искры 13,5 см, ток 100 мкА) для двух дисков по 28 см в диаметре.
Половинная машина Вимшурста
Оригинальная конструкция которую изобрел Де Кейросе, законченная в марте 2001 года. Те же принципы что и Вимшурста, но диски сдвинуты относительно друг-друга на половину.
Реальная конструкция, из дисков 17см, толщиной 2мм.
Часто меняет полярность после нескольких оборотов, но для таких размеров выдавала искры длинной 5см и мощностью около 8 мкА.
Машина Верзена (Wersen)
Маленький прототип построенный Де Кейросе в апреле 2002 для того чтобы потом построить большую модель. Запатентована в 1903 году Альфредом Верзеном. Является разновидностью машины Хольца, но с впаянными секторами, доступ к которым осуществляется через кнопки.
Прототип почти готово, вид спереди, сзади
Готовится к сборке, набор деталей
В рабочем состоянии вырабатывала искры 11см и током 70 мкА для двух дисков по 30см (возможно меньше, диаметр не точный).
Разряд поближе.
Электростатический линейный двигатель
Это скорее потребитель, но в дань уважения Де Кейросе оставил здесь. Построен в январе 2002 года.
Большая машина Верзена (Wersen)
Была построена спустя 2 года начала ее строки, в августе 2003 года.
Почти завершена в июле 2003 года, испытания в августе 2003 года.
Вид сзади.
Первое испытание. Вращающийся диск диаметром 54см, собран из трех акриловых дисков 2.5мм
Машина так и не была доделана, имелись сложности с вращением и изоляцией диска. Была переделана в машину Хольца. С одним диском выдавала 18-20см при токе 100мкА.
Машина Теплера-Дирода
Диск Теплера заменен на диски Дирода. Собранная Де Кейросе в марте 2004 года. Слабая машина, но работает.
Удвоитель Беннета Боненбергера (Bohnenberger’s)
Маленькая машина построенная в апреле 2004 года. Изобретена в 1801 году Готлибом Кристофером Боненбергером, основанная на принципе работы дублера Беннета.
Оригинальный чертеж с тремя обернутыми в фольгу деревянными дисками.
3D чертеж. Изначальное положение, поза удвоения, поза копирования (накопления?)
Реальная модель c теми же позами.
Удвоитель Никольсона Боненбергера
Версия с возвратно-поступательным движением, построенная в мае 2004 года Де Кейросе. Не так хорош как другие удвоители.
Оригинальный чертеж 1801 года.
Реальная модель
Заключение первой части
Если продолжать накидывать изображения к статье, то у вас просто не загрузит все. Поэтому ждите вторую часть. Процентов 70 моделей я установил. Подписывайся чтобы не пропустить в ТГ https://t.me/noteValeriyN
Добавить комментарий