Электростатические генераторы: Электростатический генератор — Все промышленные производители

Содержание

Электростатические генераторы. Технология электростатических генераторов.

Основным фактором, определяющим развитие материальной культуры людей, является создание и использование источников энергии. Сейчас в качестве основных энергетических ресурсов используются торф, уголь, нефть, природный газ. Установлено, что запасенная в них химическая энергия была накоплена в продолжение тысячелетий благодаря биологическим процессам. Статистические данные по использованию этих ресурсов показывают, что в ближайшие столетия они будут исчерпаны. Поэтому, на основе закона сохранения энергии, люди, если они не найдут других источников энергии, будут поставлены перед необходимостью ограничения ее потребления, и это приведет к снижению уровня материального благосостояния человечества [1].
Использование традиционных источников энергии грозит человечеству не только глобальным энергетическим кризисом, но и, что гораздо актуальнее, глобальной экологической катастрофой. В течении XX века научный мир и человечество связывали свои надежды с ядерной энергетикой.1010 кВт. Ещё в 1931 году вблизи Ялты была построена крупнейшая по тем временам ветроэнергетическая установка (ВЭУ) 100 кВт, а позднее разработан проект агрегата на 5 МВт. За рубежом, например, в США, ФРГ, Швеции, Дании и др., эксплуатируется большое количество больших и малых ВЭУ. В США, ещё в 1986 г., суммарная мощность 30 тыс. ВЭУ составляла 1500 МВт, в том числе 7 ВЭУ имели мощность 25-72 МВт, а себестоимость электроэнергии от ВЭУ составляла 0,03-0,06 долл/(кВт?ч) [2].
Сегодня на Украине суммарная мощность ВЭУ приближается к 40 МВт. Украина является единственной страной из бывшего СССР, в которой активно развивается ветроэнергетика. Налажено серийное производство лицензионных ВЭУ USW56-100 мощностью 107,8 кВт. К сожалению, ВЭУ USW56-100 разработана в 80-х годах и не позволяет получить коэффициент использования мощности для ветроэлектростанции (ВЭС) выше 0,15 (типичное значение для современных западных ВЭУ от 0,25 до 0,35). Авторы статьи “Ветроэнергетика Украины. Факты и комментарии” [3] видят решение проблемы в следующих подходах к развитию ветроэнергетики в Украине — в приобретении лицензий на производство более мощных ВЭУ, в импорте БУшных западных ВЭУ по остаточной стоимости и, что наиболее интересно, в конструировании ВЭУ украинской конструкции.
От себя могу добавить ещё один подход — в создании нетрадиционных конструкций генераторов, позволяющих преобразовывать энергию перемещения среды в электрическую энергию. До сих пор в ветроэнергетике доминируют те же способы использования энергии ветра, что и сотни лет назад в ветряных мельницах — напор ветра, при помощи ветроколеса с лопастями, преобразуется в крутящий момент, который, через систему передач, передаётся валу генератора, вырабатывающего электроэнергию. Чем выше мощность ветроагрегата, тем больше диаметр ветроколеса, но, так как на разной высоте скорость ветра различается по величине и направлению, то в этом случае не только не удается оптимально ориентировать агрегат по ветру, но и возникает опасность разрушения лопастей. Кроме того, концы лопастей крупной установки, двигаясь с большой скоростью, создают шум. Однако главное препятствие на пути использовании энергии ветра все же экономическая — мощность агрегата остается небольшой и доля затрат на его эксплуатацию оказывается значительной. В итоге себестоимость энергии не позволяет ветрякам оказывать реальную конкуренцию традиционным источникам энергии[4].
Существует класс генераторов, которые позволяют непосредственно преобразовать энергию перемещения среды в электрическую энергию — это электростатические генераторы. Одним из первых электростатических генераторов была электрофорная машина, так хорошо знакомая нам ещё со школьных уроков физики. Электростатические генераторы просты по конструкции и могут сразу давать высокое напряжения для линий электропередач. Ещё в 40-х годах академик А.Ф. Иоффе занимался разработкой оригинального электростатического генератора, который питал небольшую рентгеновскую установку. Этот генератор был прост по своей конструкции и неплохо работал. Тогда у Иоффе возникла идея заменить в широком масштабе электромагнитные генераторы на электростатические и перевести на них всю большую электроэнергетику страны [1]. Но идея так и осталась не воплощённой. Основными причинами, препятствующими промышленному применению электростатических генераторов, возможно, являются низкая плотность энергии, ограниченная электрической прочностью окружающей среды и высокое внутреннее сопротивление и неполное использование заряда, который частично уносится транспортирующей средой, что приводит к снижению КПД электростатического генератора и ионизации окружающей среды.
В электростатическом генераторе постоянное напряжение создаётся при помощи механического перемещения электрических зарядов определённого знака против сил электрического поля и собирания их в накопительном устройстве. Обычно в качестве накопительного устройства используется конденсатор. При этом работа, затраченная на перенос зарядов, превращается в электрическую энергию.
На рис.1 изображен электрогазо(гидро)динамический преобразователь энергии [5] (далее по тексту просто преобразователь энергии), который, по существу, является электростатическим генератором и способен преобразовывать энергию движения среды в электрическую энергию. Рассмотрим устройство и работу этого преобразователя энергии:

Внутри канала 1, с диэлектрическими стенками 2, размещена ступень преобразования. Самым древним способом разделения зарядов является электризация трением, при контактном взаимодействии движущихся твёрдых, жидких или газообразных тел. Такая электризация, например, происходит в электрофорной машине или при трении капелек дождя о воздух. В рассматриваемом преобразователе энергии среда ионизируется в зазоре между вытягивающим 3 и эмиттерным 4 электродами. Эмиттерный электрод имеет заострённую зарядообразовательную часть 5, вокруг которой электрическое поле имеет величину достаточную для ионизации среды. Разность потенциалов между вытягивающим и эмиттерным электродами создаётся при помощи источника высокого (ионизирующего) напряжения ИИН 6. Вытягивающий электрод, ИИН и сопротивление нагрузки Rн 8 подключены к потенциалу земли, при помощи заземления 7. Движущаяся среда, ионизированная в зазоре между вытягивающим и эмиттерным электродами, создаёт в канале объёмный заряд, потенциал которого снимается коллекторным электродом 9. Между вытягивающим и коллекторным электродами возникает электрическое поле, препятствующее движению ионизированной среды. Но так как ионизированная среда движется против сил поля, то это способствует дальнейшему увеличению электрического потенциала на коллекторном электроде. Через сопротивление Rн, включенное между коллекторным электродом и землёй, протекает выходной электрический ток преобразователя энергии. Юта-Компани – Строительные технологии
Недостатком описанного преобразователя энергии является то, что коллекторный электрод слабо связан с объёмным зарядом в канале преобразователя и поэтому часть заряда не используется, пролетая со средой через коллекторный электрод. Потеря заряда приводит к снижению КПД преобразователя энергии, а так же, если преобразуется энергия ветра, к недопустимой ионизации окружающей среды.

На рис. 2 изображён первый вариант электрогазогидродинамического генератора (ЭГГДГ) [6]. Генератор так же имеет канал 1 с диэлектрическими стенками 2, вытягивающий электрод 3, эмиттерный электрод 4 с заострённой зарядообразовательной частью 5, ИИН 6, включенный между вытягивающим и эмиттерным электродами. В отличие от преобразователя энергии [5] нагрузка Rн 8 генератора включена между потенциалом земли 7 и вытягивающим электродом, который от земли изолирован. Благодаря такому включению исключается потеря заряда, т.к. в качестве коллекторного электрода теперь используется земля.
Однако и этот генератор, преобразуя энергию ветра, будет недопустимо ионизировать окружающую среду. Выход может быть в том, чтобы заставить генератор вырабатывать переменное напряжение. В этом случае, в отдельные моменты времени, среда будет ионизироваться в противоположной полярности и разнополярные ионы рекомбинируются. Заставить генератор вырабатывать переменное напряжение можно, управляя величиной и полярностью напряжения формируемого ИИН. Но в этом случая, в различные фазы формирования переменного напряжения, на входе и выходе канала генератора будет изменяться перепад давления, что приведёт к нежелательным акустическим эффектам. Выход может быть в одновременном использовании нескольких генераторов, формирующих многофазное (например трёхфазное) напряжение, каналы которых подключены к общим впускным и выпускным коллекторам.

На рис. 3 изображён второй вариант электрогазогидродинамического генератора (ЭГГДГ) [6]. Во втором варианте генератора используются два генератора первого варианта, каждый из которых имеет канал 1 и 9 с диэлектрическими стенками 2, вытягивающий электрод 3 и 10, эмиттерный электрод 4 и 11 с заострённой зарядообразовательной частью 5 и 12, ИИН 6 и 13, включенный между вытягивающим и эмиттерным электродами. Генераторы первого варианта работают на общий выпускной коллектор 14 и ионизируют среду в противоположной полярности. Благодаря этой особенности генератор второго варианта может вырабатывать как переменное, так и постоянное напряжение, не ионизируя окружающую среду. Нагрузка генератора Rн подключается между вытягивающими электродами 3 и 10 разнополярных генераторов первого варианта.

На рис. 4 изображён третий вариант электрогазогидродинамического генератора (ЭГГДГ) [6], который имеет плоскую конструкцию. Генератор содержит перфорированные вытягивающие электроды 3, 10 с отверстиями 15, в которые входят заострённые зарядообразовательные части 5, 12 эмиттерных электродов 4, 11. Работа этого электрогазо-гидродинамического генератора происходит аналогично работе генератора, изображённого на рис. 3. Для ориентации электрического поля, возникающего между вытягивающими электродами 3 и 10, вдоль потока среды служит выравнивающий электрод 16, который выполнен в виде сетки. При необходимости выравнивающий электрод может быть подключен к заземлению 7.
Третий вариант электрогазогидродинамического генератора, в принципе, является вариантом компоновки, предназначенным для использования в ветроэнергетике. Отдельные секции, выполненные по этому варианту, могут быть объединены между собой до получения более крупной панели, похожей на парус. По подобному принципу можно строить и генераторы, вырабатывающие переменный многофазный ток. В этом случае количество каналов отдельной секции будет равно или кратно количеству фаз.

(с) Володин Валентин Яковлевич

Литература:
1. Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 34-43.
2. Харченко Н. В. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энергоатомиздат 1991г. С. 8-15.
3. Конеченков А. Е., МатвеевЮ. Б. Ветроэнергетика Украины. Факты и комментарии. Журнал Электрик №2 за 2002 г. С. 21,22.
4. Лаврус В. С., Источники энергии
5. Савинов А.Е. и др. Электрогазо(гидро)динамический преобразователь энергии. Патент России №2119232, МПК H02N3/00.
6. Володiн В. Я. Електрогазогiдродинамiчний генератор /варiанти/. Патент Украiны №44503А, МПК H02N3/00

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — это… Что такое ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР?

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ Генератор — устройство, в котором напряжение создается при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортером. Генератор с гибким транспортером из диэлектрической ленты называется генератором Ван-де-Граафа. Наибольшее напряжение электростатического генератора ок. 20 МВ (строятся электростатические генераторы на напряжение до 30 МВ).

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ
  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРИБОР

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР» в других словарях:

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — устройство, в к ром высокое пост. напряжение создаётся при помощи механич. переноса электрич. зарядов. Различают Э. г. с диэлектрич. транспортёром зарядов и с транспортёром, состоящим из металлич. цилиндров или стержней, разделённых изоляторами… …   Физическая энциклопедия

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, см. ГЕНЕРАТОР ВАН ДЕ ГРААФА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР — устройство, в к ром высокое постоянное напряжение (до нескольких MB) создаётся при помощи механич. переноса электроста тич. зарядов. Цикл работы Э. г. можно представить диаграммой (рис. 1). На нек рую ёмкость C1, состоящую из подвижного и… …   Физическая энциклопедия

  • электростатический генератор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN electrostatic generator …   Справочник технического переводчика

  • электростатический генератор — устройство, в котором напряжение создаётся при помощи механического переноса электрических зарядов механическим транспортёром. Генератор с гибким транспортёром из диэлектрический ленты называется генератором Ван де Граафа. Наибольшее напряжение… …   Энциклопедический словарь

  • электростатический генератор — elektrostatinis generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Statinės elektrinės įtampos generatorius, pvz., Van de Grafo generatorius. atitikmenys: angl. electrostatic generator; statitron vok. elektrostatischer… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • электростатический генератор — elektrostatinis generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrostatic generator; statitron vok. elektrostatischer Generator, m rus. статитрон, m; электростатический генератор, m pranc. générateur électrostatique, m; statitron, m …   Fizikos terminų žodynas

  • электростатический генератор напряжения ускорителя

    — Устройство ускорителя заряженных частиц, в котором ускоряющее напряжение создается механическим переносом электрических зарядов на высоковольтный электрод ускорителя. [ГОСТ Р 52103 2003] Тематики ускорители заряженных частиц EN electrostatic… …   Справочник технического переводчика

  • Электростатический генератор — Генератор Ван де Граафа Генератор Ван де Граафа генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 …   Википедия

  • Электростатический генератор напряжения ускорителя — 41. Электростатический генератор напряжения ускорителя кочастотным разрядом Устройство, в котором ускоряющее напряжение создается механическим переносом электрических зарядов на высоковольтный электрод Источник: ГОСТ 22491 87: Ускорители… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

5. Электростатические генераторы

Тем обстоятельством, что заряды распределяются на внешней поверхности проводника, часто пользуются на практике, когда желают полностью перевести заряд какого-нибудь проводника на другой проводник.

Рассмотрим устройство электростатических генераторов, предназначенных для накопления больших зарядов и достижения разности потенциалов в несколько миллион вольт. Электростатический генератор, впервые изобретенный американским физиком Р. Ван-де-Граафом (1901 1967), состоит из шарообразного полого проводника 1 (рис. 3), укрепленного на изоляторах 2. Движущаяся замкнутая лента 3 из прорезиненной ткани заряжается от источника напряжения с помощью системы остриев 4, соединенных с одним из полюсов источника, второй полюс которого заземлен. Заземленная пластина

5 усиливает стекание зарядов с остриев на ленту. Другая система остриев 6 снимает заряды с ленты и передает их полому шару, и они переходят на его внешнюю поверхность. Таким образом, сфере передается постепенно большой заряд и удается достичь разности потенциалов в несколько миллионов вольт. Электростатические генераторы применяются в высоковольтных ускорителях заряженных частиц, а также в слаботочной высоковольтной технике.

Рис.3 – Схематическое изображение генератора Ван-де-Граафа

6. Нейтральный проводник во внешнем электрическом поле

Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные — по полю, отрицательные — против поля (рис. 4). На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительного заряда, на другом — избыток отрицательного. Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а -линии напряженности вне проводника — перпендикулярными его поверхности. Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности; они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется

электростатической индукцией.

Рис. 4 – Нейтральный проводник во внешнем

электростатическом поле

Из рис. 4 следует, что индуцированные заряды появляются на проводнике вследствие смещения их под действием поля, т. е.  в этом случае является поверхностной плотностью смещенных зарядов. Как было выяснено выше, электрическое смещение вблизи проводника численно равно поверхностной плотности смещенных зарядов. Поэтому вектор получил название

вектора электрического смещения.

7. Электрическая емкость уединенного проводника

Рассмотрим уединенный проводник, т. е. проводник, который удален от других проводников, тел и зарядов. Его потенциал, прямо пропорционален заряду проводника:

.

Из опыта следует, что разные проводники, будучи одинаково заряженными, принимают различные потенциалы. Поэтому для уединенного проводника можно записать

.

Величина

(2)

является коэффициентом пропорциональности, зависящим от свойств проводника и называется электроемкостью (или просто емкостью) уединенного проводника. Емкость уединенного проводника определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу. Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника. Это связано с тем, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциала. Сказанное не противоречит формуле (2), так как она лишь показывает, что емкость уединенного проводника прямо пропорциональна его заряду и обратно пропорциональна потенциалу.

Единица электроемкости — фарад (Ф): 1 Ф — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда в 1 Кл.

Потенциал уединенного шара радиуса R, находящегося в однородной среде с диэлектрической проницаемостью , равен

.

Используя формулу (2), получим, что емкость шара

. (3)

Отсюда следует, что емкостью в 1 Ф обладал бы уединенный шар, находящийся в вакууме и имеющий радиус 9106км, что примерно в 1400 раз больше радиуса Земли (электроемкость Земли С0,7мФ). Следовательно, фарад — очень большая величина, поэтому на практике используются дольные единицы — миллифарад (мФ), микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пикофарад (пФ). Из формулы (3) вытекает также, что единица электрической постоянной 0  фарад на метр (Ф/м).

Развитие электростатических генераторов | Высоковольтное испытательное оборудование и измерения

Страница 9 из 41

Электростатические генераторы являются самыми древними источниками электрического напряжения.
Первые данные об электричестве (электризации тел трением) были описаны еще Фалесом Милетским (VI— VII вв. до н. э.), но только лишь в 1650 г. опыты по статическому электричеству привели к сооружению первой электростатической машины — машины трения Герике. Опа состояла из большого, отлитого из серы и насаженного на ось шара, натираемого руками при его вращении. С натертого таким способом шара проскакивали искры на ближайшие проводники.

Строго говоря, машину Герике еще нельзя было назвать электростатическим генератором, так как в ней отсутствовал изолированный металлический электрод, способный собирать электрические заряды и питать внешнюю электрическую цепь. Собирающий электрод был введен лишь через столетие в 1743 г. Бозе. Он состоял из металлической трубки, к внутренней поверхности которой прикреплялся пучок конского волоса, трущегося о шар из серы.
Свойство полого металлического тела накапливать на своей внешней поверхности электрический заряд использовал М. В. Ломоносов, создавший оригинальную электростатическую машину, состоявшую из неподвижного полого металлического шара, внутри которого производилась электризация трением с помощью вращающейся кисти. Заряды, образовавшиеся при трении, переходили на внешнюю поверхность шара и накапливались там до определенного потенциала.
Изобретением собирающего заряды электрода были окончательно установлены принципы конструирования электростатических машин трения. Дальнейшие улучшения касались отдельных элементов конструкции. Так, вместо шаров из серы стали применять стеклянные шары, затем цилиндры и диски. Для натирания стеклянной поверхности были введены кожаные подушки, покрытые амальгамой олова или цинка, что увеличивало мощность машин. Размеры стеклянных дисков достигали 2 м в диаметре. Подобная машина типа Ван-Марум (1789 г.) находится в музее Тейлора в Лейдене. Получаемые с ее помощью искры имели длину до 2 м при диаметре шара около 30 см.
В 1784 г. Валкирсом была построена машина трения новой модификации. В ней для переноса зарядов использовалась бесконечная изоляционная лента, укрепленная на двух вращающихся шкивах.
Основным преимуществом машин трения является их способность к самовозбуждению, обусловленному способом получения зарядов.
При этом полярность высокого напряжения всегда строго определения для данной пары трущихся материалов, используемых в машине. Однако мощность машин трения оставалась незначительной, составляя несколько ватт у крупнейших машин, к.п.д. их был также невысок из-за больших потерь на трение. Поэтому машины трения сразу же были вытеснены электрофорными машинами (машинами влияния) после появления последних.
Электрофорные машины появились в результате изобретения акад. Эпинусом в 1775 г. электрофора — простейшего устройства для возбуждения зарядов методом индукции. Электрофор — совокупность двух пластин, одна из которых сделана из диэлектрика, а другая — из металла. Если первая из них предварительно заряжена, то, накладывая на нее металлическую пластину и заземляя последнюю в момент соприкосновения с первой, получим на металлической пластине свободный заряд противоположного знака, который можно затем передать собирающему электроду. Многократное перемещение металлической пластины между заряженным диэлектриком и собирающим электродом позволяет зарядить последний до высокого потенциала. Однако мощность машин, построенных на этом принципе, оказалась меньше мощности равновеликих машин трения, и они скорее являлись лишь иллюстрацией метода, чем его воплощением.
Действительные машины влияния, мощность которых оказалась больше мощности машин трения, появились лишь в 1865 г. в результате почти одновременных работ Гольца и Теплера. Эти машины явились прототипами двух больших классов машин влияния: машин с транспортерами- проводниками (типа Теплера) и машин с транспортерами- диэлектриками (типа Гольца).
В машине Гольца, как и в машинах трения, заряд переносится стеклянным диском. С одной стороны диска располагается металлическая заземленная гребенка. При поднесении с другой стороны диска заряженного тела гребенка начинает коронировать, заряды движутся в сторону диска, перехватываются им и уносятся к другой щетке, которая снимает их и отдает во внешнюю цепь.
В машине Теплера стеклянный диск снабжен токопроводящими (металлическими) секторами, а гребенки заменены скользящими контактами. Возбуждение машины осуществляется методом электрофора с помощью металлического индуктора, на который подается постороннее возбуждающее напряжение. Применяя в качестве источника возбуждения вторую такую же машину, получают самовозбуждающийся агрегат, не требующий постороннего возбуждения. Это объясняется тем, что в электрофоре для возбуждения теоретически необходимы бесконечно малые заряды, поэтому даже контактной разности потенциалов достаточно для того, чтобы возбудить агрегат Теплера.
Обладая преимуществом самовозбуждения, машина Теплера при равном диаметре диска уступала по мощности машине Гольца, и о ней вскоре забыли. Машину же Гольца, наоборот, начали усиленно совершенствовать. Появляется так называемая машина второго рода того же изобретателя, в которой два стеклянных диска вращаются в противоположные стороны. Однако преимущество машин с транспортерами-проводниками не могло не сказаться на дальнейшем развитии электростатических машин. Появляются смешанные машины, в которых перенос зарядов осуществляется изоляционным диском, снабженным гребенками, но для обеспечения самовозбуждения на диске закрепляется несколько металлических полосок, соединяемых со скользящими контактами. Такова, например, демонстрационная машина Уимшерста — Гольца.
В дальнейшем с целью уменьшения утечек тока металлические секторы уже не наклеивались, а впрессовывались в диск. Развитие конструкции подобных машин привело в 1907 г. к появлению так называемой конденсаторной машины типа Воммельсдорфа. Секторы, впрессованные в диск, при вращении последнего проходили между возбуждающими пластинами, как обкладки в переменном конденсаторе, в результате чего машина уподоблялась непрерывно заряжающемуся и разряжающемуся конденсатору. Вследствие недостаточной стабильности работы и сложности конструкции эта машина технического применения не нашла.
Можно видеть, таким образом, что усовершенствование электростатических машин, длительное время проводившееся после их появления, не привело к каким-либо значительным практическим результатам. Изобретение выпрямителей, сделавшее возможным преобразование высокого переменного напряжения в постоянное, значительно затормозило их развитие. Этот период развития электростатических генераторов характерен поисками возможных улучшений геометрических форм машин. Строгая физическая теория процесса работы машин отсутствовала. Никто не задавался целью выяснить физические факторы, определяющие мощность машин, которые, впрочем, в то время и не были ясны. Такие факторы определились лишь после 1911 г.            после исследований Таунсендом и Пашеном явлений ионизации в газах и влияния давления на электрическую прочность газов. Единственной попыткой выйти за рамки представлений своего времени был опыт Темнели в 1885 г., поместившего электрофорную машину в сжатый газ и добившегося улучшения ее характеристик. Однако его нововведение не было понято и вскоре забыто: изобретение оказалось преждевременным.
Второй более быстрый период развития электростатических машин начинается с 20-х годов нашею столетия после появления теоретической работы Оллендорфа, в которой впервые дана достаточно глубокая математическая теория электростатических машин с транспортерами-про- водниками. Теоретически были предсказаны различные типы емкостных машин, проведена аналогия с электромагнитными машинами, выведен принцип обратимости электростатических вращающихся машин. Дальнейшее развитие теории емкостных машин дано А. Е. Каплянским.
Интерес к электростатическим машинам возник в связи с проблемой получения высоких постоянных напряжений, необходимых при исследовании в области ядерной физики, а именно для ускорения заряженных частиц. Так как ток в пучке ускоренных заряженных частиц требовался небольшой, то электростатический принцип получения высокого напряжения при небольшой мощности соответствовал поставленной задаче.
Характерно, что в то время, как теория касалась ЭСГ с транспортерами-проводниками, практические конструкции разрабатывались с транспортерами-диэлектриками. В 1925 г. проф. Б. И. Угримов, а независимо от него Ван-де-Грааф в 1929 г. вновь использовали идею передачи зарядов с помощью бесконечной изоляционной ленты. Нанесение и снятие зарядов производилось с помощью коронирующих гребенок. Первые генераторы с движущейся лентой были рассчитаны на работу в свободной атмосфере. При 80 кВ генератор Б. И. Угримова давал ток до 2 мА. В 1938 г. Ван-де-Грааф получил уже 1,5 Мв. И хотя желаемые напряжения были, таким образом, сразу же получены, генератор с движущейся лентой еще не превратился в практическую конструкцию. Потребовалось несколько лет работы с генераторами по исследованию физических пределов развиваемого напряжения и тока, прежде чем появились научные основы для разумной оценки энергетических возможностей ленточных генераторов. Применение сжатого газа и устройств для правильного распределения электрического поля и устранения короны привело к созданию современных, более компактных по сравнению с предыдущими генераторов с движущейся лентой на напряжение в несколько миллионов вольт. Однако генератор с движущейся лентой следует рассматривать лишь как специальную конструкцию электростатических машин, но никак не их наилучшую форму, по причине низких экономических показателей. До сих пор с ними успешно конкурируют трансформаторно-выпрямительные устройства, также развивающие напряжение в несколько миллионов вольт.
Впервые идея разработки электростатических машин с характеристиками, сравнимыми с характеристиками электромагнитных машин но мощности и к. п. д., была высказана Трампом в 1933 г., предложившим емкостную машину в вакууме. В ориентировочном расчете синхронного емкостного генератора на 100 Мвт и 2 Мв, приведенным А. Е. Каплянским в его книге, получено удельное значение веса на единицу мощности 0,155 кг/кВт, тогда как для обычного электромагнитного турбогенератора на эту же мощность эта характеристика имеет почти в 10 раз большее значение. Как видно отсюда, возможные преимущества мощных электростатических генераторов перед электромагнитными очень велики. Однако применение вакуума в больших аппаратах до сих пор остается еще нереальным.
С 1934 г. акад. А. Ф. Иоффе и проф. Б. М. Гохберг начали разработку генераторов с большой удельной мощностью с применением в качестве изолирующей среды сжатого газа и хорошо очищенного керосина. Было построено несколько типов роторных ЭСГ с транспортерами-проводниками на напряжение от 80 до 1 000 кВ. Результаты их исследований опубликованы в 1939—1941 гг. В этих работах впервые были изложены основные принципы конструирования роторных электростатических машин. Тем не менее практические данные, полученные с действующими установками, были ниже теоретически ожидаемых в несколько раз. Это объяснялось некоторыми конструктивными недостатками машин в результате еще недостаточно разработанной теории.
Дальнейшее развитие теории и практики конструирования электростатических машин с большой удельной мощностью проводилось школой проф. Фелиси во Франции (1942 г). Рассматривались оба класса электростатических машин — с транспортерами-проводниками и транспортерами-диэлектриками. Вначале предпочтение было отдано машинам с транспортерами-проводниками, потому что казалось, что в машинах с транспортерами-диэлектриками невозможно развить достаточно большие силы, действующие на заряженную поверхность, вследствие скольжения зарядов по транспортеру.
В результате разработки многих конструкций роторных генераторов с транспортерами-проводниками получили удовлетворительное согласие теоретических положений с практическими результатами. Так, увеличивая давление воздуха в одном из генераторов с 1 до 37 ат, получили увеличение мощности в 240 раз. Это почти равно отношению квадратов электрической прочности воздуха при 37 и 1 ат, предсказываемое теорией. Были сконструированы машины мощностью примерно до 1 кВт. Однако при конструировании подобных машин натолкнулись на ряд практических трудностей (точность изготовления и сборки и сохранение симметрии металлических секторов), поэтому практическое использование таких машин оказалось затруднительным.
Тогда вновь обратились к машинам с транспортерами- диэлектриками. Оказывалось, что упомянутая выше теория «скольжения» зарядов в ленточных генераторах неверна. В действительности, в результате неравномерного распределения потенциала вдоль и поперек транспортера возникают сильные местные электрические поля, напряженность которых превышает электрическую прочность среды, что приводит к стеканию зарядов с транспортера. Используя идею сплошного статора из полупроводящего материала, предложенную акад. А. Ф. Иоффе, и применяя цилиндрический ротор из хорошего диэлектрика, пришли к конструкции ЭСГ, допускающей большую плотность зарядов на транспортере-диэлектрике.
В качестве рабочей среды применили сжатый чистый водород вместо считавшихся ранее незаменимыми высокопрочных газов типа фреона или смеси кислорода с азотом. Построены десятки машин роторного типа с транспортером- диэлектриком. В конструктивном отношении они оказались более простыми по сравнению с предшествовавшими типами машин, а их срок службы под полной нагрузкой с минимальным износом исчисляется тысячами часов.
Но целиком отказываться от дальнейшей разработки улучшенных машин с транспортерами-проводниками нет достаточных оснований, поскольку за ними остается преимущество в отношении самовозбуждения. В ряде случаев, когда требуются небольшие мощности и вопросы экономичности отодвигаются на второй план, предпочтительнее машины с транспортерами-проводниками.
Из других типов электростатических генераторов в ряде случаев имеют применение ядерные генераторы.
Предложенные в 30-х годах Р. П. Жижериным и Г. И. Бабатом ионно-конвекционные генераторы, в которых перенос зарядов осуществлялся потоком ртутного пара, из-за сложности конструкции и неудобства работы с ними, так же как и генераторы пыли типа Потенье, имеющие малый к. п. д., распространения не получили.

Электростатические генераторы: история статического электричества

Главная >> Машины >> Электростатические генераторы: история статического электричества

История науки и техники — это постоянная эволюция открытий и улучшений. Прекрасным примером этого являются электростатические машины или генераторы. В этом коротком эссе мы рассмотрим историю электричества в хронологическом порядке. открытия, связанные с электростатикой и ее техническим применением, особенно в форме генераторов, поскольку было обнаружено, что натирание янтаря привлекает определенные объекты, и не было хорошо известно, почему даже самые современные генераторы, которые сейчас являются устаревшими машинами, используются в обучающих и развлекательных играх по физике.

Электростатический генератор способен генерировать высокое напряжение, но с очень малым током.. Они основаны на трении, на механической энергии, которую мы должны внести для достижения трения в двух материалах: одна часть преобразуется в тепло, а другая в электростатическую энергию.

Древняя Греция. Начала.

Есть упоминания о притяжении предметов янтарем после протирания его тканью или кожей, но дальше этого дело не пошло. Никто не думал, что это влечение можно непрерывно создавать и применять на практике.

Как я уже сказал, эффект описан, но не исследуется. В этой области не будет значительных достижений до семнадцатого века с Уильям Гилберт и Отто фон Герике и особенно в XNUMX веке благодаря работам Франклина, Пристли и Кулона.

Природные явления

Эффекты, связанные с электричеством, от разрядов рыбы до молнии, были подробно описаны еще в Древнем Египте, но никто не понимал эти явления и не связывал их. Они были загадкой.

В 585 г. до н.э. греческий философ Фалес Милетский изучал свойства магнитного камня, притягивающего железо, сравнивая его со свойствами янтаря, притягивающего многие типы предметов.. Он был первым, кто указал на это свойство янтаря. По-гречески янтарь — это электрон.

XNUMX век начинается революция

Вот тут дело и пошло наперекосяк. Во второй половине XNUMX века они начинают делать все больше и больше открытий, связанных с электричеством.

Уильям Гилберт (1544 — 1603)

Уильям Гилберт в 1600 году обнаружили, что горный хрусталь и некоторые драгоценные камни также притягивают такие предметы, как янтарь, когда их натирают. Он назвал все эти вещества электрическими, потому что они обладали теми же свойствами, что и янтарь. как мы сказали по-гречески, это было сказано «Электрон», и это явление было названо электричеством.. Это выражение встречается в его знаменитой книге De Magnete.

У нас здесь уже есть любимое электричество. Поскольку это электричество, казалось, оставалось в телах, если не было изменений, которые могли бы их изменить, его назвали статическим электричеством.

Уильям Гилберт также изобрел электроскоп. инструмент, который позволяет узнать, загружено тело или нет

В блоге Как сделать самодельный электроскоп

Серный шар Отто фон Герике

В 1660 году Отто фон Герике (1602–1686), известный своими экспериментами с вакуумом и изобретением воздушного насоса в 1645 году, изобрел первый простой электростатический генератор. Он состоял из шара или шара из серы, который вращался вокруг оси с помощью рукоятки и вырабатывал электричество, трясь о руку.

Его можно было заряжать и разгружать бесконечно долго, и он мог даже производить искры с помощью своего наэлектризованного шара.

Герике сделал шар, вылив расплавленную серу в полую стеклянную сферу. После охлаждения серы стеклянная форма была разбита. Позже они обнаружили, что стеклянная сфера сама по себе достигла тех же результатов.

Ртутная газоразрядная лампа и генератор Hauksbee

Научные исследования продолжаются, и появляется первое действительно практическое применение.

В 1706 году этот английский физик построил кристаллическую сферу, которая вращалась с помощью кривошипа и за счет трения генерировала электрический заряд, превышающий заряд серного шара.

Было замечено, что если ртутный барометрический прибор, изобретенный Евангелистой Торричелли, встряхнуть, а пустую часть посмотреть в темноте, он испускает свет. Итак, в 1730 году Фрэнсис Хоксби изобрел первую ртутную газоразрядную лампу. Он сконструировал машину, которая состояла из ротора, чтобы натереть небольшой янтарный диск в вакуумной камере, и когда в этой камере были пары ртути, он воспламенился.

Как я уже говорил в разделе о серном шаре, стеклянная форма работала так же хорошо, как сера, для создания электростатического генератора. Поэтому Винклер установил свою электростатическую машину, используя пивные бокалы в качестве ротора (я нашел этот анектод только в сеть и я не смог сопоставить информацию. Я оставляю это, потому что мне это кажется любопытным и правдоподобным, но отнеситесь к этому внимательно)

Электростатическое электричество и его машины стали игрушкой, с которой люди хотели экспериментировать в XNUMX веке. Людям хотелось почувствовать поражение электрическим током и такие устройства, как «электрический поцелуй«, Где пара размещалась на платформах так, чтобы они заряжались статическим электричеством и при поцелуях выскакивала искра.

И, как всегда, появились шарлатаны, которые воспользовались утверждениями людей, что они могут лечить болезни электрическим током. Так же, как они поступили с магнитными свойствами, а сейчас они поступают со всеми видами продуктов, камнями, отбеливателем и прочим. Человечество никогда не спасалось от пикаресков и мошенников.

Бутылка лейдена

В 1745 году Эвальд Юрген фон Клейст (1700-1748) изобрел лейденскую бутылку или лейденскую банку. Пытаясь найти способ хранить электрическую энергию, ему пришло в голову использовать бутылку, наполненную водой или ртутью. В следующем году физик Кунней независимо от этого пришел к такому же решению в Лейдене, Нидерланды. Это имя, которое мы знаем в настоящее время для изобретения.

Лейденская бутылка — предшественник конденсаторов и из его изучения и нововведений возникли эти элементы. Изучив, какие вещества лучше хранить энергию внутри бутылки, они поняли, что если оставить бутылку пустой и добавить слой металла внутри и снаружи бутылки, электростатическая энергия также будет накапливаться.

И это уже конденсатор Текущий. Два металлических листа, разделенных диэлектриком.

Итак, мы подошли к первая известная жертва и записиот электрического тока (конечно, не считая людей, погибших от ударов молнии). Чтобы добиться более высоких зарядов, они начали соединять несколько бутылок Лейдена, формируя батарею.

И хотя французский аббат Нолле показал, что мелкие животные, такие как птицы и рыбы, были мгновенно убиты выстрелом из лейденского кувшина, никто не мог представить себе опасность, которую могла повлечь за собой эта новая энергия, с которой они играли.

6 августа 1783 года в Санкт-Петербурге профессора Рихмана и его помощников ударила молния от зарядных конденсаторов. С ассистентом ничего не случилось, но Ричман умер сразу же. В медицинском заключении говорилось:

У него была только небольшая дырочка на лбу, обгоревший левый ботинок и синее пятно на ноге. […] Мозг был в порядке, передняя часть легкого была здоровой, а задняя часть была коричневой и черной от крови.

Как построить бутылка домашнего Лейдена.

Бенджамин Франклин и громоотвод

Возможно, самая известная история электростатики — это история Бенджамина Франклина и его комет бурного дня. Бенджамин Франклин был поклонником лейденских бутылок.

Он предложил, чтобы при превышении электрическая жидкость это будет называться положительное электричество и когда был дефицит, отрицательное электричество.

Наблюдая за тем, как разряжались лейденские бутылки, он заметил, что, когда они закончились, они испускали искру, очень похожую на звук, щелчок, похожий на гром.

В 1745 году он начал свои эксперименты с электричеством. У него была интуиция, что молния — это электрический заряд, и он хотел доказать это..

В 1751 году он запустил в шторм воздушного змея с металлическим наконечником, он был прикреплен к шелковой нити. В конце, около Франклина, была вторая струна с металлическим ключом. Он пришел хранить энергию от молнии в лейденских бутылках.

Он быстро нашел практическое применение своему опыту, молниеотвод. Он заметил, что бутылки разряжались раньше, если у них была игла, и, поскольку он пришел к выводу, что лучи попадают в здания и заряжаются, он подумал о том, чтобы поставить заостренный металлический стержень и соединить его с землей, чтобы он мог быть выписанным.

В 1752 г. он опубликовал свои идеи в Альманах бедного Ричарда и это имело успех, поскольку в зданиях устанавливали громоотводы.

Лей де Кулон

В 1785 году он провозгласил свой знаменитый закон.

Из их опыта был сделан вывод, что сила, действующая между два электрических заряда в состоянии покоя (электростатический разряд), находящиеся в вакууме и размеры которых малы по сравнению с расстоянием, которое их разделяет, имеют следующие характеристики (для своевременных грузов):

  1. Он действует в направлении линии, соединяющей оба заряда.
  2. Привлекательно, если заряды отличительные, и отталкивающие, если они одинаковые.
  3. Он пропорционален произведению количества грузов.
  4. Оно обратно пропорционально квадрату расстояний, разделяющих их.

В Международной системе единиц единицей электрического заряда является кулон (C), который определяется, начиная с основной единицы силы тока I, которая является ампером (A).


Дисковый ротор и стек

В 1800 г. первые дисковые генераторы. Твой яnventor был Winter, рука заменена кожаной подушкой, обработанной ртутью для трения, что обеспечивает более стабильный результат.

При этом около 1799 г. были проведены первые электролитические опыты на Дону.Был получен такой же или лучший результат, чем при использовании бутылок Leyden.

En 1800 Алессандро Вольта представил первую электрическую батарею, гальваническую батарею. Это была полная революция, поскольку она решила многие проблемы электростатики и позволила генерировать энергию непрерывно и по желанию. Я рассмотрю хронологию истории химических батарей в другом эссе.

Электрический генератор и клетка Фарадея

В 1836 году Фарадей открыл это явление, с помощью которого электромагнитное поле внутри проводника в состоянии равновесия равно нулю.

Сегодня эта концепция используется в качестве защиты от перенапряжения. во многих радиоприемниках, жестких дисках, телевизорах, ретрансляторах, а также для защиты электронного оборудования в самолетах от молнии.

предварительно в 1831 году он изобрел электрогенератор постоянного тока., А динамо. Он обнаружил, что если мы перемещаем замкнутый контур в магнитном поле, создается электродвижущая сила.

Машина Вимшерста

Это самые современные электростатические дисковые генераторы. и они представляют собой вершину этого типа машин, которые постепенно превращались в научное любопытство и игрушки для детей.

Это генератор электрических зарядов за счет электростатической индукции. В этом разделе генераторы этого типа были разработаны Вильгельмом Хольцем (1865 и 1867), Августом Топлером (1865) и Дж. Робертом Воссом (1880). Но они были менее эффективными машинами и имели тенденцию сильно менять полярность.

Машина Вимшерста решила все эти проблемы. Достигается напряжение от 200.000 300.000 до XNUMX XNUMX вольт.

Были получены очень хорошие результаты, и они были использованы для питания рентгеновских трубок.

В блоге Как сделать машину Вимшерста


Индукционная катушка Румкорфа

В 1857 году Генрих Даниэль Румкорф изобрел индукционную катушку., своего рода трансформатор, позволяющий посылать импульсы высокого напряжения из постоянного тока низкого напряжения.

Это открытие стало одним из тех, которые низводили все электростатические машины. Это сделало их устаревшими.


Генератор Ван де Граафа De Затоньи Шандор, (ifj.) Fizped — Собственная работа, CC BY 3.0,

Берем таймскип и переходим в 1931, Роберт Ван де Грааф изобретает генератор, носящий его имя, для генерации высокого напряжения порядка 20 миллионов вольт. для ускорения частиц в лаборатории .. В своей первой модели он сообщил 1,5 миллиона вольт.

Это генератор постоянного тока. Отправляет заряды по ремню в полый элемент, обычно в сферу.

Наивысший потенциал, поддерживаемый ускорителем Ван де Граффа, составляет 25.5 МВ, достигнутый тандемом на «установке пучка радиоактивных ионов Холифилда» в «Национальной лаборатории Ок-Ридж».

В Иккаро Как сделать генератор Ван де Грааф


Электростатический парогенератор

Я хочу процитировать этот генератор, потому что его работа основана на другом принципе, чем то, что мы видели до сих пор.

Влажный пар, продавленный через сопло, вызывает электрический заряд. Это были сложные в обслуживании и очень дорогие машины, но в свое время они давали хорошие результаты.

Заключение

Электричество пережило большие технические и теоретические успехи с семнадцатого века до наших дней. Вторая половина XIX века — апофеоз инженерной мысли с сотнями усовершенствований и модификаций.

В этом тесте мы проследили эволюцию статического электричества в электростатических генераторах, которые были изготовлены. От его открытия до последних генераторов.

Как вы могли заметить, хотя я уже упоминал об этом, я не касался электрических батарей, электролиза или генерации постоянного и переменного тока, войны токов или большого разнообразия тем, связанных с историей электричества., но это настолько широкая тема, что я хотел сузить ее, сосредоточив внимание на электростатике, которая, скажем так, является первым этапом с момента открытия электричества.

Если вы видите, что я оставил важный пункт в области электростатики или изобретателей, инженеров и ученых, которые его изучали, не стесняйтесь оставлять мне комментарий.

Источники

EMC Partner — Генератор электростатических разрядов ESD3000

Описание
ESD3000 — это компактный, модульный генератор электростатических разрядов (ЭСР). Базовая версия генератора позволяет генерированть воздействия с напряжением до 16 кВ, но, опционально, возможности генератора могут быть расширены до 30 кВ. Конструкция генератора позволяет использовать различные разрядные модули, поэтому данный генератор может использоваться для подтверждения соответствия технических средств требованиям множества стандартов, таких как IEC 61000-4-2/ ГОСТ 30804.4.2-2013, RTCA/DO-160, MIL-STD-883, MIL-STD-331, MIL-STD-750, MIL-STD-464, MIL-STD-1541 и других национальных и отраслевых стандартов. Разрядные модули не входят в комплект поставки и заказываются отдельно в виде опций. Питание генератора осуществляется от 10 аккумуляторных батарей типа АА, при необходимости могут быть использованы обычные батареи такого же типа. На корпусе генератора имеется посадочное гнездо для крепления к стандартным штативам для фото и видео аппаратуры. Генератор поставляется в специальном кейсе для хранения и переноски. Удаленное управление генератором осуществляется с помощью программного обеспечения TEMA (не входит в комплект поставки).
Модули
  1. ESD3000DM1 — 150 пФ/ 330 Ом; контактный разряд: 0,2 — 10 кВ; воздушный разряд: 0,2 — 16 кВ;
    стандарты: IEC 61000-4-2/ ГОСТ 30804.4.2-2013, ITU-T K20
  2. ESD3000DM2 — 330 пФ/ 2000 Ом; контактный разряд: 0,2 — 10 кВ; воздушный разряд: 0,2 — 16 кВ;
    стандарты: ISO TR10605, PSA Peugeot-Citroën B21 7110
  3. ESD3000DM4 — 100 пФ/ 1500 Ом; контактный разряд: 0,2 — 10 кВ; воздушный разряд: 0,2 — 16 кВ;
    стандарты: MIL-STD-883, GR78-CORE
  4. ESD3000DM5 — 150 пФ/ 330 Ом; контактный разряд: не доступен; воздушный разряд: 1 — 30 кВ;
    стандарты: RTCA/DO-160
  5. ESD3000DM6 — 100 пФ/ 1500 Ом; контактный разряд: 0,2 — 8 кВ; воздушный разряд: не доступен;
    стандарты: IEC 61340-3-1, JEDEC 22-A114, MIL-STD-750D
  6. ESD3000DM7 — 200 пФ/ 0 Ом; контактный разряд: 0,1 — 2 кВ; воздушный разряд: не доступен;
    стандарты: IEC 61340-3-2, JEDEC 22-A115
  7. ESD3000DM8 — форма импульса: <0,05/0,1 мкс; контактный разряд: 0,2 — 10 кВ; воздушный разряд: 0,2 — 16 кВ;
    стандарты: IEC 60571, EN 50155
  8. ESD3000RM32 — релейный модуль, необходим для работы со всеми модулями типа DN;
    контактный разряд: 1 — 30 кВ; воздушный разряд: 1 — 30 кВ
  9. ESD3000DN1 — 150 пФ/ 330 Ом; контактный разряд: 1 — 30 кВ; воздушный разряд: 1 — 30 кВ;
    стандарты: IEC 61000-4-2/ ГОСТ 30804.4.2-2013, RTCA/DO-160, PSA Peugeot-Citroën B21 7110, GMW 3100
  10. ESD3000DN2 — 330 пФ/ 2000 Ом; контактный разряд: 1 — 30 кВ; воздушный разряд: 1 — 30 кВ;
    стандарты: ISO TR10605, SAEJSSI-IS, FORD AB/AC, GMW 3097
  11. ESD3000DN3 — 150 пФ/ 2000 Ом; контактный разряд: 1 — 30 кВ; воздушный разряд: 1 — 30 кВ;
    стандарты: ISO TR10605, SAEJSSI-IS, FORD AB/AC, GMW 3097
  12. ESD3000DN4 — 500 пФ/ 5000 Ом; контактный разряд: 1 — 30 кВ; воздушный разряд: 1 — 30 кВ;
    стандарты: STANAG 4239, ISO 14304, MIL-STD-151
  13. ESD3000DN5 — 500 пФ/ 500 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты: MIL-STD-331C, MIL-DTL-23659D, STANAG 4239
  14. ESD3000DN6 — 330 пФ/ 330 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты: ISO TR10605
Модули специального назначения
  1. ESD3000DN32-CAR1 — 150 пФ/ 500 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты:  JASO D 001-94

  2. ESD3000DN32-CAR5 — 330 пФ/ 0 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты:  Renault 32-10-001/D (не требует наличия модуля ESD3000RM32)

  3. ESD3000DN32-IND1 — 150 пФ/ 150 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты: IEC801-2

  4. ESD3000DN32-MIL2 — 400 пФ/ 150 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты:  Special Military

  5. ESD3000DN32-MIL3 — 500 пФ/ 0 Ом; контактный разряд: 2 — 30 кВ; воздушный разряд: 2 — 30 кВ;
    стандарты:  MIL-STD-1576

Аксессуары
  1. ESD-TARGET2 — мишень калибровочная 2 Ом для определения параметров разрядного тока генераторов ЭСР (до 16 кВ)

  2. ESD-VERI-V — мишень для определения параметров импульсов напряжения контактных ЭСР до 25 кВ

  3. ESD-VCP50 — вертикальная пластина связи 0,5 × 0,5 м для непрямой подачи ЭСР

  4. ESD-TARGET2-DN — мишень калибровочная 2 Ом для определения параметров разрядного тока генераторов ЭСР (до 30 кВ)

  5. ESD-TARGET2-50 — мишень калибровочная 50 Ом для определения параметров разрядного тока генераторов ЭСР в соответствии с  IEC61340-3-1 и IEC61340-3-2

  6. ESD-TARGET2-500 — мишень калибровочная 500 Ом для определения параметров разрядного тока генераторов ЭСР в соответствии с  IEC61340-3-1 и IEC61340-3-2

  7. ESD3000 SAFETY-S — устройство для снятия заряда с разрядного модуля

  8. ESD3000DM-EXT — приспособление, позволяющее соединить разрядный модуль с генератором через кабель длиной 1 м

  9. CNh22 — магнитная рамочная антенна для генерации быстроизменяющихся магнитных полей

  10. ESD-STAND Ed2 — штатив для генератора ЭСР

  11. TC-MIG24 ED — защитный кожух для испытаний взрывоопасных изделий

  12. ESD3000-OPTOLINK — оптоволоконная линия для удаленного управления генератором

  13. USB-RS232 Adapter — переходник USB-RS232

  14. TEMA Software — управляющее программное обеспечение

Детальная информация по опциям, аксессуарам и техническим характеристикам приведена в спецификации

Что такое электростатический генератор?

Электростатический генератор — это устройство, которое генерирует высокие напряжения путем постепенного накопления заряда через ток малой мощности, который затем может быть сохранен для последующего использования. Эти устройства преобразуют механическое воздействие в электрический заряд, производя так называемое статическое электричество, подобное тому, которое генерируется, когда вы гладите кошку или натираете воздушный шар на свои волосы, но в гораздо больших количествах. Считается, что первый электростатический генератор был изобретен Отто фон Герике в конце 17 века.

Устройства этого типа обычно делятся на две категории: трибоэлектрические или фрикционные машины и электростатические индукционные машины. Оба типа машин генерируют один и тот же тип электрического тока, но по-разному. Первый электростатический генератор был фрикционной машиной, но последующие усовершенствования представили более совершенные машины типа электростатической индукции.

Электростатические генераторы фрикционного типа основаны на трибоэлектрическом эффекте, который является генерацией небольшого электрического тока, когда два материала трутся друг о друга. У первой машины был вращающийся шар серы, который накапливал электростатический заряд, потирая руку об руку. Более поздние исследования показали, что другие материалы, такие как стекло, также могут быть использованы.

Электростатические индукционные машины, также называемые машинами воздействия, работают по принципу заряда по индукции. Посредством этого процесса заряженный объект может передавать противоположный заряд другому объекту, просто помещаясь рядом со вторым объектом. Этот процесс связан с некоторой механической операцией, такой как вращающийся стеклянный диск, для непрерывного добавления заряда к объекту хранения.

Генератор Ван де Граффа — это усовершенствованный электростатический генератор индукционного типа. Некоторые из крупнейших электростатических генераторов могут производить заряд до 10 миллионов вольт. Этот тип электростатического генератора, впервые введенный исследователями в Массачусетском технологическом институте в 1929 году, является наиболее известным, поскольку во многих фильмах и телевизионных шоу он часто используется в лабораториях «сумасшедших ученых». Однако эти устройства имеют большое законное научное значение.

Такие машины, как генератор Ван де Граффа и другие электростатические генераторы, широко распространены в учебных и демонстрационных установках, таких как физические лаборатории или музеи. Они обычно используются для демонстрации свойств статического электричества и явлений, связанных с высоковольтным электрическим током. Они также нашли применение в рентгеновских трубках и других медицинских приложениях, а также в физических исследованиях, промышленности и пищевой промышленности.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Электростатические машины

Электростатические машины

Электростатические машины


Машины электростатические электромеханические устройства, производящие «статическое электричество» или электричество в непрерывном режиме. (постоянный ток) высокое напряжение. Они были основополагающими в ранних исследованиях о электричество, начатое в XVII веке, в виде «трения машин», а их развитие достигло кульминации в конце XIX в. с развитием мощных «машин влияния».Сегодня некоторые специализированное использование для них продолжает существовать, но в основном они рассматриваются как демонстрационные устройства в физических лабораториях, с большей частью своей истории забыл.

Я начал экспериментировать с этими машинами к 1973 году построив первую серию машин. Благодаря этому я многому научился об электричестве, и я до сих пор думаю, что все люди, интересующиеся электричество или электроника должны попробовать эти машины, чтобы получить реальное ощущение предмет.По крайней мере, статическое электричество высокого напряжения — это то, что вы можете видеть и чувствовать. В конце концов я оставил эту тему на несколько лет, но в 1996 году я возобновил интерес к этому предмету, начал изучать и строить новые машины, и настраивать эти страницы.

Ниже приведены фотографии и описания моих старые машины, машины, которые я построил совсем недавно, машины, построенные другие, картинки из старых книг и статей, связанные с электростатическим электричеством. машин и других высоковольтных устройств, а также некоторые фотографии из музеи.Есть также обширные ссылки, охватывающие классические и новые материалы. Этот сайт всегда находится в разработке. Я планирую добавить больше деталей об изображенных машинах и историческом материале, как только найду или получать больше данных от заинтересованных людей, строить и экспериментировать с новыми машины, и успеть.

Est tambm disponvel uma seo em portugus.

Для эффективной навигации по этому сайту, используйте функцию «открыть ссылку в новом окне» вашего браузера, чтобы увидеть изображения в ссылках, и используйте его функцию поиска для поиска.Недавние изменения.

«Ignis ubique latet, naturam amplectitur омнем»

Машины Топлер, Бонетти, Восс, Боненбергер и Николсон

Мои машины
  • А Вимшерст машина [1][2] которую я построил в 1974 году. Спереди вид, вид сзади и с двумя лейденскими банки. Схематическая диаграмма с дисками представлены в виде цилиндров, и описание того, как работает машина Вимшерста.
  • Машина трения Рамсдена [2], встроенная 1975. Небольшой (18 см акриловый диск), но полезный для проверки изоляции материалов и для запуска машин воздействия во влажные дни.
  • Машина Лебье, или упрощенная машина Восса [p31], спереди вид и вид сзади. Построен в 1975 году как своего рода машина Voss, и перестроенная в 1996 году в таком виде. Схема схема, с цилиндрами вместо дисков для моей машины.Эта машина эквивалентно «пополнителю» лорда Кельвина (см. ниже), с лучшим изоляция. Классическая машина Фосса, также известная как Топлер-Хольц. машина лучше и устроена таким образом, с разделенными коллекторами заряда и пластинами индуктора. Возможное подобное настоящая машина Voss показана здесь и здесь.
  • Малый цилиндр упрощенная машина Восса 1997 года постройки, с той же конструкцией предыдущая машина.Вид сбоку и еще Посмотреть. Она аналогична машине Дирода [10].
  • Симметричный 2 дисковая машина Теплера [4], с некоторыми доработками, 1997 года постройки. Вид сбоку, другой Посмотреть. Чертеж. Схема схема с дисками, показанными в виде цилиндров. У этой машины отличные производительность и может генерировать более высокое напряжение и даже больший ток, чем обычная машина Вимшерста с тем же размером диска.В 1999 году я построил большую машину. Посмотрите на дно страницы здесь для описания.
    Первая классическая машина Теплера (1865 г.) построенный таким образом [4][9], с другим взаимосвязь и диски только с двумя секторами. Топлер описал также симметричная машина (1866 г.), которая очень похож на мою машину (на картинке показана бессекторная машина и аналогичное устройство, используемое в качестве умножителя напряжения).схематический диаграмма [стр. 39].
  • Моя первая бессекторная машина Вимшерста, или машина Бонетти [4][5][8] (трассировка лучей чертеж), 1997 года постройки, с дисками 31 см. Чертеж. Другая точка зрения. Фотографии реальной машины, вид спереди и сзади Посмотреть. Деталь коллекторов заряда и нейтрализаторы. Фото (видеокадр) искр с этой машины: Короткая искра, длинная искра с петлей, и более длинная.Оригинал Машина Бонетти (1894 г.) [31] использовала серию щеток в качестве нейтрализаторов. вместо расчески.
  • Станок Хольца [2][4]-[7] первого вида, построенного мной в 1997 году. Чертеж. Другой вид и схема диаграмма. Фотографии реальной машины спереди вид, и вид сзади. Эта машина была первая действительно мощная машина влияния, изобретенная в 1865 г. очень популярны, даже требующие внешнего возбуждения для запуска.Очевидно полная актуальная машина. здесь. Немного дополнительные картинки из книг Х. Пеллата: Хольц машина [6] (неподвижный диск находится в неправильном положении), лучше рисунок [7], двойная машина Хольца [6][7], и машина с нейтрализатором и фрикционным пускателем [6][7]. И еще одна хорошая картинка [14]. Этот на фото изображена машина с более современным структура [22]. Многоцелевая машина [24]. Здесь это изображение машины Хольца второго тип, в котором используются два диска, вращающихся в противоположных направлениях, как Wimshurst и Машины Бонетти.Рисунок возможного машина.
  • Машина Лейзера (1873) [4] [19] — это вариант машины Хольца с выходом в положениях, которые были бы под пластинами индуктора в обычном машина и стержень нейтрализатора, где исходная выходная цепь быть. Это принципиальная схема машины, с цилиндром вместо диска. это другое конструкция по Вейнхольду (1887 г.), с деревянными индукторами и без изоляционная пластина [19].Эта диаграмма [19] показывает, как он работает. Первоначальные планы на машину, которую я построил, таковы: здесь, вид спереди и сзади Посмотреть. Версия, которая действительно работала, была несколько иной.
  • Двойная машина Восса, или двойная машина Теплера-Гольца классической конструкции, встроенная в 1998. Рисунок и фото. машины. Это хорошая самовозбуждающаяся машина, изобретенная в 1880. С вращающимися дисками 27 см он производит искры до 10 см и ток короткого замыкания более 50 мкА.
  • А Боненбергер машина (1798 г.)[4], которую я построил в 1998 г. Чертеж, и фото машины. Древний машина типа «дублер», это не мощная машина, но очень интересно. Подробнее о «двойниках» смотрите в разделе о влиянии машины ниже.
  • В июне 1999 года я провел эксперименты с биполярным генератором Ван де Граафа, (рисунок) похоже на оригинал машина, но меньше.
  • Это большой Машина Бонетти, которую я начал строить в декабре. 1999. Диски — старые эбонитовые диски, которые идут в комплекте с Radiguet. & Massiot Bonetti машина, которую я недавно восстановил. Чертеж этого. Вид спереди и сзади Посмотреть. Еще один взгляд на него, и еще. Некоторые искры, которые могут достигать 20 см.
  • В апреле 2000 года я закончил Вимшерст машина триплекс. (рисунок).Это двойная машина Wimshurst, используя непосредственную близость между центральным диски для увеличения выходного тока за счет большей индукции и взаимное экранирование. Фото машины спереди вид, вид сзади и сбоку Посмотреть. Машина производит большой ток (100 мкА при длине волны 36,5 см). диски, вращающиеся со скоростью 16 оборотов в секунду, что в 4 раза больше, чем одиночный Вимшерст машина с такими же дисками). Благодаря оригинальному дизайну он достигали только 8-12 см искры, в итоге достигая 14 или 15 см в засушливые дни, потому что при довольно маленьком разносе секторов легко загорался через них и стержни нейтрализатора.С половиной секторов удаленный, он производит последовательные 15-сантиметровые искры.
  • В то же время я сделал также рабочую версию удвоителя Беннета, любопытное простое влияние машина.
  • В августе 2000 года я сделал версию Николсона. удвоитель, первая автоматическая машина воздействия (1788 г.).
  • В январе 2001 года я выполнил двойную Воммельсдорф машина, внимательно следящая за оригиналом дизайн [p84] (1920), но с современными материалами.Передний вид, и вид сзади. Коллекция частей. Частичная сборка. Сборка нейтрализатора. Нейтрализатор и другие детали в сборе. Назад Посмотреть. Машина, почти полная. Назад. Диски и переключатели. Полная машина. назад вид, вид сбоку, прочее сбоку и еще один вид, только картина отсутствует. Аппарат работает достаточно хорошо (искра 13,5 см, 100 мкА). тока) для двух дисков по 28 см.
  • В марте 2001 года я сделал любопытный АС электростатическая машина, по-видимому, новая, которую я назвал «половина машины Вимшерста».
  • А к апрелю 2001 года я распространил ту же идею на трехдисковый машина, которую я назвал «развернутой Машина Вимшерста».
  • Машина Версена, завершено в апреле 2002 г. Это прототип большой машины Верзена. (см. ниже), который я начал строить в августе 2001 года.Некоторые части для этого в начале строительства. Почти завершено к марту 2002 г. Вид сзади. Работая, он работает довольно хорошо, с 11 см искр и 70 А тока короткого замыкания.
  • Электростатический линейный двигатель, завершен в январе 2002 г.
  • Большой Версен машина, впервые испытанная к августу 2003 года. Почти завершено к июлю 2003 г. Другой вид, вид сзади. Изображение с трассировкой лучей.Как раз перед первым испытанием. Первый тест. Машина все еще без окончательного вращающегося диска из-за сложности со строительством и утеплением.
  • Это машина Теплера-Диро, которой я был здание к марту 2004 г., все еще без искровых клемм и с терминалы. Он подключен как симметричная машина Теплера, но использует тип Дирода. диски. Чертеж финальной машины. машина работает, но слабовата.
  • Боненбергер Дублер Беннета. Любопытная маленькая машина, которую я построил в апреле 2004.
  • Боненбергер Дублер Николсона. Вариант дублера Николсона с возвратно-поступательное движение, построенное в мае 2004 года. Пока не так хорошо, как другие дублеры.
  • А вращающийся Дублер Беннета новой конструкции с использованием секторных дисков, построен в 2006 году.Фото машины. Другая Посмотреть.
  • Машина Уилсона, самая старая машина влияния с симметричным выходом, репродукция 2007 года выпуска. Хорошая и интересная машинка.
  • Ван де Грааф генератор с внешним ремнем. Большая машина для «поднятия волос» демонстраций, завершенных в 2007 г.
  • Беннета дублер с возвратно-поступательными рычагами. Новая структура для Bennet’s дублер на базе машины Уилсона, построенный в 2007 году.
  • «Электростатический оррерий». классический демонстрационное устройство, построенное в январе 2009 года. Оно достаточно тяжелое, но работает. Этот сайт показывает некоторые подобные старые устройства. Видео.
  • электрометров Henley, построенных в 2009 году. Классические инструменты впервые описаны в 1772 году. Видео из них работающие с электрофором. Видео экспериментов с электрофор: 1, 2.
  • А Вимшерст машина с изолированными секторами, 2008-2009 г.в.Эта машина очень нечувствителен к влажности.
  • См. также комментарии о машинах, которые я восстановил, в раздел о машинах влияния ниже. Особый интерес представляют машины Дюкрете и Роже, а также машины Радиге и Массио.
  • Электронная версия дублера Беннета. Электростатический генератор подходит для сбор электростатической энергии.
  • Пфафф и Сванберг множитель.Сложный умножитель с четырьмя пластинами, описанный 1846 г. Построен в 2011 г.
  • Пополнение машина. Простая симметричная машина, описанная лордом Кельвином в 1867 г. Построен в 2011 г.
  • Эксперименты с закрытым спиннеры и пламя. В 2011г.
  • Машина Glser, это на некоторое время цилиндрическая машина Вимшерста. Построен в декабре 2011.
  • Некоторые простые высоковольтные измерения.
  • Дублер Белли и комментарии о машинах, разработанных Джузеппе Белли.
  • A большая машина Half Wimshurst , завершено в январе 2014 г.
  • Детекторы полярности. Простые электронные электроскопы. Завершено в апреле 2014 г.
  • Трубчатый электронный удвоитель электроэнергии, изготовлен в январе 2015г.
  • Двойной электрофорус машина, сделана в апреле 2015.
  • Электронная версия машины Вильсона , сделано в мае 2015.
  • Электронные электростатические машины, напечатанные на 3D-принтере , с 2015 года.
Машины, произведенные другими
  • Большая машина Вимшерста, построенная Джимом Бананы.
  • Бессекторная машина Вимшерста с 60 см диски. Эта машина была построена Эдом Вингейтом.Искра от этой машины. Еще один бессекторный Вимшерст машина, с дисками 30 см. Подобно описанному R.A. Форд в [8]. Более свежая картина. Сторона и базовый вид. Нейтрализаторы, заряд коллекционеры. Другая точка зрения. Эта машина был построен Дж. Хардести и Эд Вингейт. Фотографии прислал Стив Коул.
  • Старая машина Wimshurst, отремонтированная Йоханнесом Золком в 1996 году, с оригинальные сломанные диски заменены пластинками с хорошими результатами.Передний вид, и вид сзади. Фотографии прислал Дж. Золк.
  • Машина «трясущаяся сфера» [10], построенная Иоахимом Больцем и его учениками в 1997. Это машина влияния, использующая два шарика в трубке, приводимых в движение встряхивание трубки, вместо дисков. Он работает как мой Топлер машина выше. Схематическая диаграмма Это. Фото и рисунок Дж. Больца. Операция машины.
  • Полные чертежи прекрасной машины Вимшерста, построенной Дж.М. С. ван Гельдерен в 1997 г. Планы дисков, вид сверху, спина вид, вид сбоку и детали клеммы и лейденские банки. Фотографии машины, вид спереди и с тыльной стороны, и сверху здесь и тут.
  • Рикардо «Рике» построен эта машина Wimshurst в 1997 году с использованием LP записи для дисков. Он производит 7-сантиметровые искры. Другая Посмотреть.
  • Красивая большая машина Вимшерста (диски 40 см), построенная Джеймсом. Т. Гаравузо в 1998 г. Вид спереди, другой, вид сбоку, вид сзади с клеммами в положении хранения, еще один, и вид сверху. Подробности, если плата коллекторы, нейтрализаторы и вторичные разрядник. Эта машина производит 12-сантиметровые искры.
  • Машина Теплера, построенная Максимилиано. Гусман из Испании, 1998 год.Диски имеют диаметр 27 см. А в более поздней версии использовались щиты большего размера и множитель скорости в кривошипе.
  • Машина Вимшерста, построенная Рэймондом. Заборский из США, 1999 г. Малое межсекторное расстояние а нейтрализаторы под малым углом приводят к интенсивному току и легкому самовозбуждение, но относительно небольшая длина искры.
  • Большая моторизованная машина Бонетти, построенная Эмери Уэйманом из США, в 1999.Машина имеет диски диаметром 61 см и производит искры длиной до 28 см. Некоторые искры от машины: 1, 2, 3. Клеммы шарики имеют диаметр 7,5 см. Г-н Уэйман построил аналогичный, меньшего размера, машина с двигателями, приводящими в движение непосредственно диски.
  • Моторизованная двухдисковая машина Теплера, встроенная Роджер Магнусон 1999 г. Диаметр дисков 20 см. Другая Посмотреть.Обратите внимание на маленькие лейденские банки, встроенные в концевые опоры.
  • Классическая машина Вимшерста, построенная Рональдом. Коулман в 1999 году. Деталь кривошипа и коллекторов заряда. Машина подготовлен для обновления с большими дисками.
  • Конденсаторная машина Воммельсдорфа с двойным вращением, построен Бертом Пулом по планам в диссертации, написанной Воммельсдорфом в 1904 году. Посмотреть.Эта машина представляет собой сжатую версию нескольких Wimshurst. машина, с секторами, установленными между парами изолирующих колец, соединены между собой через внешние или внутренние края колец. Один комплект колец/секторов держится за внутреннюю сторону, а другой за внешней стороной, и оба поворачиваются в противоположных направлениях.
  • Хорошо сложенная небольшая машина Wimshurst, сделанная Гарри Бонэм из Канады. Опорная конструкция была изготовлена ​​из алюминий, с дисками на 18.5 см в диаметре. Другая Посмотреть.
  • Машина Вимшерста, построенная Терри. Baines, из Англии, 1999 г. С дисками 30 см производит искры с 3 см.
  • Машина Вимшерста, построенная Алексом. Райс, из Англии, 1999 г. На машине установлены диски 32 см, и дает искры длиной 10-11 см. Искра — это двойная экспозиция. Искра от машины. В 2000 году он построил улучшенная машина.
  • Машина Wimshurst, акрил 18 дюймов. диски, построенные Джоном Кларком, из Англии, 2000 г. Выпускает свечи диаметром 3 дюйма.
  • Дэн Боулдс, из Кентукки, США, разработал эту оригинальную машину. Голый диск вращается за изолирующей пластиной, удерживающей четыре деревянных блоки, окрашенные токопроводящей краской. Боковые блоки соединяются с лопасти, собирающие заряды с задней поверхности вращающегося диска, и к лейденским банкам, сделанным в подставках.Верхний и нижний блоки катушки индуктивности, и заряжаются от клеммных колодок через одиночные коронные точки, также из дерева. Напротив блоков индукторов есть соединены между собой лопасти нейтрализатора. Терминалы находятся непосредственно соединены с лейденскими банками в опорах. Элегантная структура для небольшая моторизованная машина (диаметр диска 6 дюймов), которая работает по сути как машина Восса. Машина требует первоначальной зарядки для запуска и производит искры длиной 1 дюйм.Назад вид, вид сбоку. Видео о машине.
  • Машина Вимшерста с акриловой структурой сделан Скоттом Нагелем в 2000 году. С дисками диаметром 14,5 дюйма искрит. до 6 дюймов. Еще одна искра. Обратите внимание на разделенные маленькие шарики на положительной клемме и хорошие размеры для секторов на дисках. Коллекторы заряда с некоторыми острыми углы, которые позже были изменены.
  • Что, вероятно, самый большой действующий Wimshurst машина была построена Полом Хендриксен в 2000 году для технического шоу ROVC. , в Нидерландах. В машине используются два стеклянных диска с 2,15 метров в диаметре (на 2 см больше, чем у большого машина, построенная Wimshurst в 1884 г.), толщиной 12 мм. Выход напряжение достигает 1 МВ, производя искры до 1 метр. Он вращается со скоростью до 100 об/мин, производя ток 10 мкА. выходное напряжение слишком велико для лейденских банок, поэтому два медных шара используются в качестве распределенных конденсаторов. Детали приводные шкивы и любопытный разгрузочный механизм. Вместе искра, другая и еще искры. В конце концов (к 2008 году) машина была установлена ​​в Технораме. музей в Винтертуре, Швейцария. Г-н Хендриксен также построил несколько другие машины: Большой Van de Graaff генератор, 2.5 метров в высоту, что производит 80 см искры. Бессекторный Машина Вимшерста с дисками 50 см, производящая искры 28 см. Это использует регулируемый конденсатор, показанный здесь с его минимумом, средние и максимальные емкость, которая позволяет контролировать интенсивность искр, между минимум и максимум, непрерывно. Машина использует заряд коллекторы только с одной стороны, и запустить его просто используется фрикционный стержень.Ван с ручным заводом Генератор де Граафа с необычным тороидальным выводом. Небольшая фрикционная машина с диском диаметром 25 см. производит искры диаметром 2,5 см. Любопытные электрические часы, питание от высокого напряжения между двумя шарами ниже. Деталь. Несколько высоковольтных демонстраций устройства.
  • Большая конденсаторная машина Воммельсдорфа с 10 дисками диаметром 55 см была построена Сержем Кляйном во Франции в 2000. Он может производить искры 25 см и до 0.7 мА тока. Фронтальный виды слева и справа стороны, вид на двигатель, который его крутит, деталь дисков и индукторов и др. Посмотреть. Диски состоят из трех дисков склеены эпоксидным клеем, с центральными дисками, разделяющими два набора интеркалированные сектора. Пластины индуктора также заключены между пластиковые листы, склеенные эпоксидным клеем. Лучше работает с щетки нейтрализатора сняты, с зазором между дисками и стержни нейтрализатора, выполняющие роль разрыва в цепи нейтрализатора из классических машин.Машина была позже модернизирован до 12 дисков с лучшей щеткой поддерживает, в попытке увеличить выходной ток. Искра от машины. Мистер Кляйн построил и другие машины, такие как Dirod, Машина Вимшерста, большая машина Бонетти, которая производит 30-сантиметровые искры, машина похож на машину Felici с дисками и работающие под открытым небом, и трехсекционный бессекторный Машина Вимшерста. Другая точка зрения.
  • Хорошая машина Вимшерста, построенная Джулианом. Phillips, Новая Зеландия, 2000 г. С 30-сантиметровыми дисками он может производят искры диаметром 7 см. Еще одна искра, и его описание.
  • Майкл разработал очень простую установку. Фостером в Лос-Анджелесе, США, в 2001 г., для производства длинных искры за счет электричества трения. Он не использовал ничего, кроме длинного трубка из ПВХ, бумажное полотенце, очень простой конденсатор из лейденской банки и специальная положительная клемма для возбуждения длинных искр.Описание его процедуры.
  • машина Вимшерста, построенная Лукой. Ла Валле в Риме, Италия. Он построил также другие высоковольтные устройства, как генератор Ван де Граафа и катушка Тесла.
  • Любопытная маленькая машина Вимшерста, разработанная Фаусто Гацци, Болонья, Италия. Г-н Газзи занимается древними инструменты, и часто делает реставрации, начиная с этого 4 диски вимшерст машина.
  • Хорошая машина Вимшерста, построенная Крисом Китчингом, из Англии, 2001 г. Вид сверху, деталь от токосъемников, и вырабатываемая им искра длиной 14,5 см. акриловые диски имеют диаметр 36 см и толщину 4 мм. установлены на нейлоновые бобышки. Шарики на искровых разрядниках и соединениях шарики из размягченной стали.
  • Это и это Машины Bonetti, которые я нашел на eBay. Они похожи на машину описал Р.А. Форд [8]. Строители неизвестны.
  • Тони Дж. Мейерс, в Нидерланды построили эту замечательную машину Wimshurst. С 37-сантиметровыми дисками он производит 14-сантиметровые искры. Обратите внимание на систему вождения, без перекрещивающихся шнуров. Передний план. Назад Посмотреть. Он также построил этот Triplex Wimshurst. машина, 2000 года, та с дисками 41 см выдает искры 24 см. Это также имеет любопытную реализацию системы вождения, с ведущая ось составляет угол 10 градусов с верхней осью, поэтому перекрещенный шнур, который приводит в движение центральные диски, не касается себя в пересечение.Передний план. Назад Посмотреть. Вид сбоку. Другой Посмотреть. Сборка дисков. Толстый 24 см диск в центре и диски по краям препятствуют искрообразованию центр машины. Лейденские банки также имеют повышенную изоляцию.
  • Жорж Юбларт, из Франции, построил эту машину Wimshurst, моторизованную и с любопытной конструкцией. Вид сбоку. С участием Диски 33 см, искры дает 16 см. Примечание цепи, приводящие в движение диски.У него есть и другие высоковольтные устройства, как машина Ван де Граафа.
  • Машина Вимшерста с проводниками изолирован внутри трубок из ПВХ и дисков с грампластинками, покрытых клеем пластиковая фольга, построенная Беном Новиелло, США, 2002 г. Выпускает 10-сантиметровые искры.
  • Машина Вимшерста, построенная Родом Heidel, из США, 2002 г. С дисками 20 см производит 5 см искры. Фронтальная конструкция представляет собой конденсатор.
  • Красивая машина Вимшерста, встроенная в вишневое дерево и латунь Джеральда J. Schaefer, из США, 2002 г. Диски имеют диаметр 18 дюймов. диаметр. Вид сбоку, Фронтальный вид, с двумя демонстрационными устройствами. Сильная искра от него.
  • Симметричная машина Теплера, построенная Дж. Кеверлайном из США, 2002 г. С дисками 30,5 см выдает искры. до 16 см. Диски увеличились. изоляция материалом, используемым для изоляции рукояток инструментов.Это привело при напряжении достаточно высоком, чтобы пробить искровые экраны, которые должны были иметь их толщина увеличилась до 4 мм.
  • Машина Вимшерста, которая когда-то использовалась для демонстрации в Музее науки, в Лондоне, Англия, восстановлен в 2002 году Робом Скитмор.
  • Большая машина Бонетти, построенная Карлом. Kehrle, Германия, 2003 г. Изготовление дисков из полистирола диаметром 80 см. Искры длиной 63 см между парой алюминиевых шариков (8, 12 см) на положительная клемма и 30-сантиметровый шарик из пенопласта, покрытый алюминиевой фольгой. на отрицательной клемме.Стеклянные лейденские банки имеют емкость 720 пФ каждая. Г-н. Керле написал книгу [49] показаны эксперименты с такой же секторной машиной, но с 90°. см дисков производит 47 см искры.
  • Машина Теплера с дисками диаметром 48 см, построенная Ален Трамасайгес, из Франции, 2003 год. Это улучшенная версия, с пластинами индуктора, установленными внутри коробки, работал лучше. Это любопытный генератор Ван де Граафа, также построенный него, который может производить 30-сантиметровые искры.Это его Ван de Graaff с внешним ремнем. Он также построил Дирод машина. Другая точка зрения.
  • Бессекторная машина Вимшерста, с 60 см диски, собранные Грантом Винсент Уэллс в Новой Зеландии. Им можно управлять вручную или с помощью двигатель, имеет электронную систему запуска и производит искры силой до 24 см.
  • Эти две машины были построены Аланом Керли. Более крупная машина — это машина Voss с размерами 21 и 17 дюймов.5 дюймов дисков, а другой представляет собой небольшую машину Wimshurst, сделанную из компакт-дисков.
  • Это машина Wimshurst, сделанная Китом. Стюарт, к 2000 году в Новой Зеландии. Он производит 10-сантиметровые искры. Он также восстановил старую машину (вероятно, немецкую, примерно 1900 года выпуска) для Оклендский музей транспорта и технологий. Передний вид, вид сзади. К концу 2003 года он сделал любопытное сочетание симметричной машины Теплера и машины Дирода.Вид сбоку, другое сбоку, вид сверху, конец Посмотреть. С 12-сантиметровыми дисками он дает 4-сантиметровые искры.
  • Моторизованная машина Wimshurst, изготовленная Томасом Раппом в Мюнхене, Германия, 2004 год. Другой вид. Диски имеют диаметр 30 см. Более информацию и другие проекты можно найти на сайте автора сайт.
  • Генератор Ван де Граафа производства Ричард Линдер в Берлингтоне, США. Терминал из нержавеющей стали шар диаметром 45 см.Нижний ролик изготовлен из нейлона, а верхний ролик из Тефлон. Лента изготовлена ​​из майларовой фольги толщиной 0,4 мм. Г-н Линдер проводит демонстрации используя его в Научном центре Берлингтона. Для школы 2004-2005 гг. сезон, он построил большую машину, с Терминал 36 дюймов. Ремень длиной 6 дюймов изготовлен из нейлона, пропитанного винилом. Это производит дуги от 18″ до 24″ до 1,5″ заземленной сферы.
  • Машина Вимшерста, построенная Рикардо. Трише, Бразилия, 2004 год.Другая точка зрения.
  • Большая машина Ван де Граафа, построенная Гарольдом. Pollner, Калифорния, США, 2004 г. Терминал имеет 30-дюймовый диаметр, comumn 9 «ПВХ, пояс сделан из 4″ неопрена, и машина приводится в действие двигателем переменного тока мощностью 1/4 л.с., 1725 об/мин. Возбуждение трение качения между лентой и нижним роликом, который представляет собой 4-дюймовый ПВХ. муфта, установленная на деревянном сердечнике. Он производит искры размером от 22 до 27 дюймов, но от края отверстия сферы до заземленного электрода-мишени расположен под сферой (как на картинке).Искры от других точки сферы достигают только 6″ до 7».
  • Маленькая машина Вимшерста с 20 см диски, построенные Ханну Элоранта из Эспоо, Финляндия, 2005 г.
  • Хорошая машина Вимшерста, принадлежащая доктору Алистеру Миллеру, Англия. Машина имеет 19-дюймовые диски и производит 6,5-дюймовые искры. Это было построенный Энтони Свифтом, в котором есть музей посвященный викторианской науке в Северном Йоркшире, Англия.
  • А моторизованный Машина Вимшерста, построенная Питером Брэдли в Англии. Искра картинка. Еще одна искра.
  • Любопытное трение машина, построенная как граммофон, Кай В.М. Хайден в Нидерландах. Искра.
  • Несколько Вимшерст и машины Бонетти, построенные Джарродом Кинси. Другая точка зрения. Он экспериментировал также с машинами Вимшерста с секторами выполнен с проводящими чернилами с отличными результатами.Какой-то лазер эксперименты на электростатических машинах. Интересное сравнение искр. это Хольц машина завершена в январе 2009 года, с простой конструкцией, но отличная производительность, как видно на этом видео. Другая точка зрения.
  • А Вимшерст машина, построенная Кристофом Брангер, Франция, 2006 г. Другой вид, и другой. Искра, другая искра.
  • А Вимшерст машина, построенная Эмилиано Салинас Коваррубиас из Университета Соноры, Мексика.Акрил диски имеют диаметр 40 см, а конструкция изготовлена ​​из полистирола. Выпускает искры диаметром 6 см.
  • Большой Машина Бонетти, изготовленная Хэлом Поллнером в США, в 2006. С 25-дюймовыми дисками дает 11-дюймовые искры. Генератор Ван де Граафа используется для возбуждения машины. Другая точка зрения.
  • Хорошо сконструированная машина Вимшерста, построенная Леонардо Джакомелли в Италии в 2006 году.Все детали изготовлены на станке металлы и акрил. Вид спереди, зарядка коллекторы, нижние шкивы, верхние шкивы и изолированные нейтрализаторы, и верхние Посмотреть. Диски имеют диаметр 40 см, а получается 16 см. искры.
  • Две машины Лебье, одна с ручным приводом и другие моторизованные производства Milan Манчич в 2007 году.
  • Две машины Wimshurst, сделанные Брайаном Филипс в 2007 году.Первая машина, Другая точка зрения. Используется плоский конденсатор. вместо лейденских банок. Вторая машина, Другая точка зрения.
  • Несколько машины и другие устройства, построенные Луисом Альберто Фейдж Жуниор, Бразилия.
  • А Вимшерст машина, построенная Воном П. Макдауэлл к 1986 году. Вид сзади, вид сбоку.
  • Набор машины, Вимшерст, Восс и Рамсден, построенные Леонардо Канноне из Италии.
  • Большой Вимшерст машина с дисками 61 см производства Haywood Тернер из США.
  • Вимшерст машины и Ван де Грааф генераторы, построенные Гарри Маккарти из Великобритании.
  • Электростатический двигатель, построенный Дэном Чаши из США.
  • А Вимшерст машина, восстановленная Родом Heidel в 2008 году. Оригинал описан выше.Один из Лейден банки взорвались при испытании из-за паров клея внутри трубки из ПВХ. Итак, возьмите уход за вентиляцией на этих конструкциях…
  • А Вимшерст машина, построенная Карлосом Альберто Варгасом Альфаро из Перу, в 2008. Есть видео здесь.
  • А Вимшерст машина, построенная Кевином Акров в 2008 году. Вид сбоку. Машина, по сравнению с другой машиной, построенной его дедушка 70 лет назад.Вид сзади. машина имеет диски 27 см, а искры дает 8,5 см.
  • Бессекторный Восс машина, построенная Дэвидом Hodges, 2008 г. В коллекторах заряда используются гребенки, нейтрализаторы и индукторные зарядные устройства.
  • А Вимшерст машина, построенная Розалино Троббиани из Италии, 2008 г.
  • Красивый Вимшерст машина, построенная Джоном Бодсворт в Англии.Машина изначально строилась 25 лет назад и недавно (2008 г.) реформировалась. Передний план, вид сбоку. Стеклянные диски, покрытые шеллак, имеют диаметр 22 см. Машина производит 6 см искры. Структура была сделана из красного дерева и латуни, изоляторы были изготовлены из полиэфирной смолы, а сектора вырезаны из алюминиевые литографические пластины.
  • Восс машина, восстановленная Аланом Река в 2009 году.
  • А Вимшерст машина классического вида, построенная Дугласом Р. Джонсон, 2010 г.
  • А Вимшерст машина, также классического вида, построенная Леонардом Соломон, 2010 г. Другой вид.
  • Мощный Бонетти машина, построенная Gnter Pecher, Германия, 2010 г. С дисками 60 см производит 40 см искры. Другая точка зрения. Он также построил этот генератор Ван де Граафа с 70 см терминал, который производит 60-сантиметровые искры.
  • Отличная коллекция электростатических машин, принадлежащих Jaap Сликкер в Нидерландах.
  • Бессекторный Машина Wimshurst, построенная PV Scientific Instruments, используемый компанией в США для испытания чувствительности оборудования связи к статическому электричество, после некоторых доработок для уменьшения утечек. Машина используется с этим ионным излучателем. Фото машины в темноте, показывая корону, покрывающую положительный стороны дисков.
  • Машина Бонетти, построенная Джеффри. Кеверлайн из США. Вид сверху. Длинные искры (~30 см). Обратите внимание на нижнюю ось установлена ​​под углом, чтобы не натирать скрещенный шнур.
  • Машина Bonetti с 49 см диски производства Rosalino Троббиани из Италии, 2010 г. Сиде Посмотреть. Искры..
  • Машина Вимшерста, построенная Дугласом. Р. Джонсон. Вторая версия, улучшение искрового промежутка.Другая, машина меньшего размера с 8-дюймовыми дисками, 2011 г. постройки чтобы проверить, насколько маленькими могут быть сектора. С такими маленькими секторами требуется первоначальный заряд для начала.
  • Генератор Ван де Граафа, построенный Джулианом. Филипс из Новой Зеландии. Описание. Искры вдоль трубы. Больше искр. Короткие искры на заземленную сферу. Длинная искры.
  • Генератор Ван де Граафа, построенный Дугласом. Р.Джонсон в 2011 году. Он производит 8-дюймовые искры на клемму заземления.
  • Машина Бонетти, построенная Леонардом. Соломон в 2011 году. Он имеет 14-дюймовые диски и производит искры почти 6″. Его можно легко возбудить, поднеся наэлектризованную ПВХ-трубу к одному из дисков (лучше всего перед нейтрализатором) и держит зарядка за сутки в сухую погоду. Деталь терминала сборка. Натяжитель. Заряжать коллекционер.
  • Хорошая машина Вимшерста, построенная Иоахимом. Оберхаге из Германии, 2011 год.Подробности машины. Еще одна машина Вимшерста построенный им. Машины используют деревянные опоры для загрузки коллекторы, чего бы я не советовал, потому что дерево плохой изолятор разве что очень сухо. Даже в этом случае они производят искры диаметром 8 и 2 см при 30 и 20 диски см.
  • Машина Вимшерста с необычной конструкцией, построен Франческо Тревизаном из Италии. В нем используются два 40-сантиметровых диска с питанием от с помощью двигателей вентиляторов охлаждения ПК.
  • Некоторые генераторы Ван де Граафа, построенные Кейс Кайпер, основанный на коммерческая научная игрушка «Весёлая Fly Stick». Один из них. Другой любопытная машина этот двойной генератор, где один из них подвешен на ремне, не имеющем опорной трубы.
  • Художественная машина Вимшерста, построенная Ганс Виссмейер, 2013 год. С дисками диаметром 24 см он производит искры диаметром 6 см. Другой вид, вид сбоку.Более подробная информация доступна здесь.
  • Машина Вимшерста, построенная Йенсом Тьерртнером из Германия, 2013 г. С дисками 32 см производит 13 см искры. Конструкция выполнена из акрила. и алюминий. Щетки-нейтрализаторы используют углеродное волокно. Вид сзади.
  • Разборка для восстановление конденсатора Воммельсдорфа машина Фрэнка Джонса.
  • Хороший Вимшерст машина с ведущей осью перпендикулярно дисковой оси, построен Марком Винквистом, в 2015 году.У него довольно толстые диски, 1/4 дюйма. толстый с 12 «диаметром, но работает очень хорошо. Изначально он был разработан с помощью программы Sketchup.
  • Большой генератор Ван де Граафа, построенный Луисом. М. Бурести из Аргентины. Терминал имеет 60 см диаметр, латексный ремень имеет ширину 10 см. Шкивы имеют 5 см в диаметре и вращаются со скоростью до 3600 об/мин. Машина может достигать 450 кВ (измерение по длине искры между сферами) при 15-17 мкА.Он также построил этот Грейнахер множитель, который может достигать 300 кВ. при 100 мкА. Устройства используется в экспериментах по ядерной физике.
Машины трения
  • Первая электростатическая машина [15], была построен Отто фон Герике [16] к 1663 г., с помощью серного шара, растираемого вручную. Глобус можно снять и используется в качестве источника для экспериментов с электричеством.Изображение рабочего копия машины из Ольденбургского университета.
  • Другим важным ранним исследователем был Фрэнсис Хоксби, построивший несколько машин, использующих стеклянные колбы [50][53] и цилиндры к 1705.
  • Машины трения постепенно совершенствовались благодаря работам многие исследователи. Это машина со стеклянным шаром аббата Нолле (~1740 г.) [7]. В конце концов, машины приобрели устойчивую форму, с кожаными фрикционными подушечками (Winkler, 1744 г.), стеклянными шарами (Bose, 1751) и изолированные коллекторы заряда.Демонстрации с этими машинами были общие.
  • Машина Ватсона [51][52] (1746) имела большую колесо, вращающее несколько стеклянных шаров. Главные проводники были мечом и ствол пистолета, подвешенный на шелковых шнурах. Уотсон провел множество экспериментов. с недавно изобретенной лейденской банкой.
  • Электростатическая машина трения Рамсдена [2]. Другая картинка [7], другая [12], хороший рисунок [17] и изображение большая машина [14].Первая популярная машина с помощью диска (1766 г.). Разработан Дж. Рамсденом, музыкантом, который также разработал много других хороших инструментов в 1700-х годах. Красивый восстановленный Машина Рамсдена, найденная на eBay в 1999 г. Фото Фаусто Гацци. Эту большую машину я нашел в музее в Женеве, Швейцария. Более простая машина, построенная мной, показана на первый раздел этой страницы.
  • Машина Ле Руа (1772) [50][p26] была подходит для производства длинных искр благодаря высокой изоляции между фрикционными накладками и коллекторами заряда (см. более современную версия как Зимняя машина, ниже).
  • Эта большая дисковая машина (1785) с 1,6 м диски можно увидеть в Muse du Conservatoire Nacional des Arts et Метье, Париж, Франция. На его основании сверху написан девиз этой страницы. Его изображение есть в [21].
  • Латунная модель машины Рамсдена. Любопытный предмет декора, возможно, 1930-х годов или ранее. Диск имеет размер 3,5 дюйма. диаметра. Фотографии прислал Блейк Обри.
  • Электростатическая машина трения Нэрна [7], построенный в 1770 г., состоит из стеклянного цилиндра, фрикционная накладка в одном стороне и коллектор заряда в другой, оба соединены с изолированным проводники. Еще один. Машина использовалась для медицинских целей.
  • Электростатическая машина трения Ван Марума (1784) [9]. Путем перемещения двух изогнутых стержней с коллекторами заряда было можно собирать заряд с диска (столбики, как показано) или с фрикционные накладки (стержни, повернутые на 90 градусов), вырабатывающие напряжение с любой полярность, как показано здесь.Ван Марум тоже известен большой машиной [16][21], которую он изготовил в 1784 году, то есть сейчас в Тейлерсе музей.
  • Аналогичная машина, сейчас в Немецком музее, Мюнхен, Германия, принадлежал Георгу Ому (1830?)[21]. Другая точка зрения. Фотографии прислал Ханс Bussmann (в сентябре 2008 года я его там не нашел).
  • Ленточная машина [50], построенная Н. Руланом по 1785 г., имел зарядоприемник с лопастями, собирающими заряды с шелковый пояс, натертый двумя заземленными трубками, обтянутыми заячьим мехом [21].
  • Старая фрикционная машина со стеклянным диском. Еще одно фото той же машины. Фотографии прислал Дон Дэй.
  • A Зимняя электростатическая машина трения. Один из самых эффективных машин трения. Картинка из старой книги [3] и еще один из книги Х. Пелла [7]. Это была последняя популярная конструкция для машин трения. как показано на этих фотографиях каталога 1920-х годов: это а это из [17], а это взято из [22].Характеристики машины дисковые фрикционные с одной стороны, с обеих сторон, с парой коллекторов заряда на другая сторона в виде колец с остриями, обращенными к дискам. Иногда большое деревянное кольцо (Зимнее кольцо) с металлическим сердечником крепилось к терминал, увеличивая его емкость. Двойная регулируемая версия может быть видно на первой картинке.
  • Машина Вудворда (1840 г.) [43][21] была модифицированная машина Рамсдена с первичным проводником, расположенным над диск или диски, экономя место.Это также может вызвать негатив напряжения, установив верхнюю фрикционную накладку вместо одной из сборщики заряда. Эта двойная машина в Университете Порту, Португалия. Частично разобран. Фотографии Марисы Монтейро.
  • Гидроэлектрическая машина Армстронга [2], а машина трения, использующая пар в качестве носителя заряда (1840). это просто теплоизолированный котел, создающий струю пара, смешанную с каплями воды.А лучшая картинка здесь [9]. Очень могущественный машины такого типа были построены для исследований.
  • Генератор Лоренте. Трибоэлектрический машина, состоящая из четырех цилиндров, которые вращаются вместе без трения, под небольшим давлением. Два крайних цилиндра металлические, и два центральных цилиндра изготовлены из разных изоляционных материалов (нейлон и тефлон). Разноименные заряды собираются в металлических цилиндрах.Базовая машина выдает напряжения в несколько десятков кВ, но несколько модули могут быть сложены для большего напряжения. Коаксиальный версия тоже возможна. Фотографии реальных моделей здесь и тут. Это устройство было изобретено и запатентован Г. Лоренте, который отправил фотографии.
  • Трение качения также широко используется в моделях фургона. генератор де Граафа, хотя принцип заряда Система генерации на этих машинах представляет собой смесь трения и влияния.
  • Самая большая классическая машина трения была построен для «Королевского паноптикума науки и искусств» в 1854 г.
Машины влияния
  • Первыми вращающимися машинами воздействия были «удвоители электричество». Первым был дублер Николсона. [стр. 14] (1788 г.). Это был вращающийся реализация удвоитель (1787 г.), устройство на основе Вольта «электрофор» (1775) [p110], что позволили значительно умножить небольшой начальный заряд на серию повторные операции с тремя изолированными тарелки.Он использовался как инструмент для усиления малых платы, но также может генерировать электроэнергию, начиная с природного дисбаланс. Первоначальная машина, предложенная Николсоном, не требовала соединение с землей, но версии с явным соединением с землей также возможно, как это [28] или это [65][66], аналогичный разработанному Desormes. и Hachette [p115], и это, построен Wimshurst [p14]. Настоящая машина существует в Музее истории наук в Женеве, который выглядит так машина (дублер Джона Рида) [p106][p114].Вариант дублера Николсона используемый Вольтой, можно увидеть в Tempio Вольтиано. Смотрите мой Дублер Николсона. Аналогичная реализация, где два пластины, закрепленные в аппарате Николсона, вращаются, это Боненбергер. машина (1798 г.) [4]. Боненбергер разработал несколько других удвоителей, как это автоматизировано версия удвоителя Беннета и этот вариант удвоителя Николсона (1801 г.) [p107], оба работают с движениями вперед и назад.Посмотрите на мою машину Боненбергера.
  • Также возможны мультипликаторы, основанные на другой системе, т.к. конденсатор (1841 г.), увеличивающий заряды линейно с количество операций [p87] и множитель с 4 пластинами, изобретенными Пфаффом и Сванбергом (смотри мою версию) который сочетает в себе сложение и умножение [54]. Множители напрямую на основе электрофора были изучены самим Вольтой [p110] и Лихтенберг.
  • Аналогичное счетное устройство было у Кавалло. умножитель (1795 г.), где подвижная изолированная пластина была сдвинута назад и далее, попеременно заземляясь под воздействием второго ранее заряженной пластине и прикосновение к третьей изолированной пластине рядом с заземленная четвертая пластина. Через несколько циклов заземленная пластина будет удаляется, в результате чего накопленный заряд на третьей пластине увеличивается потенциала примерно к потенциалу второй пластины, умноженному на количество циклы [4].
  • Два множителя Кавалло могут быть объединены в машине Уилсона (1804 г.), любопытной машине, которая включает по существу ту же идею симметричного вращающегося машины появились намного позже.
  • Одним из ученых, изучавших удвоители, был Эразм Дарвин. Его «банальное книга» содержит набросок дублера, это появляется также в [p14], то есть, вероятно, первый чертеж этих устройств.В его книге «Фитология» содержится чертеж «маятникового дублера», приписывается Беннету (см. здесь).
  • Следующей разработкой были машины симметричного воздействия, использующие влияние для создания новых зарядов и экранирующий эффект Фарадея для собрать их. Первой была машина Белли [4][p14] (1831 г.), первый симметричный машина влияния. Моя Белли машина. Изображение проработанного собственно машина.Belli также разработала другую машину, используя ту же Принцип, показанный здесь. Тот же основной структура появляется в «пополнителе» лорда Кельвина. [2][p92] (1867 г.), в схематическом изображении, и как построено [12]. Простая машина построен из изолированных изогнутых металлических пластин, используемых как часть измерения инструменты. Здесь представляет собой изображение с трассировкой лучей, похожее на машину, которую я построил к 1973 году. вращение центральной изолирующей штанги с двумя металлическими держателями, прикосновение к четырем контактам вызывает накопление противоположных зарядов в наружные пластины.Другой похожей машиной был Varley. машина [26] (1860 г.).
  • Устройство, которое можно считать машиной влияния, — это устройство Эйнштейна. «Машинхен» (маленькая машинка). Это был механический умножитель напряжения. напоминающий многоступенчатую машину Белли без обратной связи. Этот бумага описывает это.
  • Любопытная машина [18], которая выглядит аналогична машине Белли, если боковые щетки соединены с фиксированные пластины.Появляется та же машина, иллюстрирующая эту рекламу. (1962 г.), но с установленным дополнительным набором щеток для разделения выходной контур из пластин индуктора, как в машине Восса.
  • Машина, аналогичная двойному электрофору, описан Г. Фуллером [p123]. Он использует гребни с точками для распределения заряда по обеим сторонам изолирующей пластины, и затем использует две металлические пластины, как в электрофоре, для получения зарядов от него.Система регенерации использует извлеченные заряды для усиления заряды в изолирующей пластине.
  • Машина Пише или машина Берча (1866) [7]. Одна из простейших машин воздействия, в которой используется изолятор. пластина (I), которая отдельно электризуется трением и используется для генерируют заряды во вращающемся диске по индукции. Посмотреть оригинал письма об этой машине в справочниках. Аналогичным устройством является машина Дубровского. [22].Этот тип машины получил название «непрерывный электрофорус».
  • Машина Карра [6] (1868 г.). Трение машина ниже заряжает индукцией быстро вращающийся диск, который передает заряд к верхнему проводнику. По действию аналогичен Bertsch. машина, но регенерирует заряд в индукторе. А лучшее изображение [7]. Вариант [14] с наклонными гребнями. Рисунок с трассировкой лучей. Фотография с реальной машины, присланная Джоном Новичок.Машина с двойным терминалом. Ван де Генератор Граафа [p4][8] представляет собой эволюцию этой машины с ремень вместо диска и более эффективный зарядоуловитель на верх. Эта машина находится в музее в г. Швейцария. Другая машина, в музее в Испании.
  • Двойной автомат Бонетти из того же музей, с гребнями нейтрализатора причудливой формы (?).
  • Машина Чекки или «диэлектрическая машина». (1868 г.) похож на машину Карра и был разработан за несколько месяцев. до [p118], Филипо Чекки [p119], итальянский исследователь.
  • Версия с двойным возбуждением машину Cecchi/Carr можно увидеть в Музее. Галилей во Флоренции. Другая точка зрения. Две фрикционные машины со стеклянными и эбонитовыми дисками генерируют противоположные заряды, а центральный эбонитовый диск используется как ток множитель.
  • Еще одним предшественником генератора Ван де Граафа является генератор Риги. электрометр [p55] (1872 г.), в котором использовалась резиновая струна с латунной кольца для транспортировки заряда и полая сфера в качестве коллектора заряда.Фотография этой машины [41]. Похожие машины также обсуждаются в [p59] (1875 г.) как биполярное машина, которая должна иметь заземленные шкивы, и еще одна, который добавляет цепь нейтрализатора и может использовать изолированные шкивы.
  • Риги изучал также ленточный станок [p59], что предполагает регенеративную систему зарядки, используемую в некоторых автомобилях Van de Машины Граафа и показывает любопытное явление смены полярности, когда некоторое время пояс работает с полосами обеих полярностей.
  • Риги разработал эту большую машину Holtz [41] (~ 1875 г.), используемый в Regio Istituto Tecnico de Bologna для обучения и исследование. Чертеж похожей машины [42].
  • Водяная машина лорда Кельвина (1867 г.) [1] [стр. 91]. Это машина влияния, которая использует капли воды вместо вращающихся носителей. Он работает таким же образом, как 2 диска Топлер машина. Другая фотография [6] аналогичного машина.Усовершенствование этой машины с использованием двух дополнительных узлов для выход, избегающий разряда индукторов, был предложен Фуллером в 1888 г. [стр. 103] [стр. 62]. Отличающийся версия была предложена Сильванусом Томпсоном в 1887 г. [p104].
  • Машина влияния Schwedoff [9][13][29] (1868 г.). Очень странная машина. Нижние пластины образуют модифицированный Holtz машина, с заменой пластин индуктора на гребенки (пунктир) зарядка нижняя поверхность самого нижнего неподвижного диска с зарядом, снятым с сборщики заряда.Эта первая машина обеспечивает смещение секторов в нижняя пластина верхнего узла (четные с одним полярность, остальные с другой), которые образуют множитель тока. вывод берется между двумя изолированными комплектами гребенки над верхней, вращающийся диск. Эта картинка из оригинала статья [p46] более четко показывает связи. это плата коллектор [p46], который завершает работу машины.
  • Машина Теплера-Гольца или машина Фосса с классическим дизайном. Из каталога 1920-х гг. Еще две картинки здесь и здесь. Картинки найдены на форуме Gemmary.
  • Несколько машин Топлера-Хольца или Восса из [17]: простой машина, другая, двойная машина, четверная машина (см. один здесь), и многоцелевая машина. Еще два простых машины из [18]: это и это.И еще один, из [22].
  • Великолепная четырехкратная машина Восса, на музей Университета Павии, Италия.
  • Зажигалка Кларка представляла собой небольшую цилиндрическую зажигалку Восса. машина использовалась как зажигалка. Фотографии Фрэнка Джонс.
  • Машина Шалла [64][5] была разновидностью машина Восса с пластинами индуктора, подвешенными позади медленно вращающиеся изоляционные диски. Идея заключалась в том, чтобы предотвратить изменение полярности. вызвано накоплением заряда на противоположных сторонах индукторов в машины с фиксированными дисками.
  • Машина Хольца-Вимшерста [4][23], простая и с фрикционным пускателем [4][23]. Эти были машины типа Holtz с несколькими дисками и улучшенной конструкцией, в виде индукторов, закрепленных в отдельных квадратных стеклянных пластинах, разработанных Уимшерст к 1878 году.
  • Машина Кундта [4] (1868 г.) была смешанной машина фрикционного воздействия, похожая на машину Берча с задней сторона диска, трущаяся фрикционной накладкой с прикрепленным шелковым лоскутом, как в машине трения.На передней стороне расположены два заряда коллекторы, как в машине Берча. Похожая машина была у Cantoni. машина (1869 г.), которая добавила третий коллектор заряда на задней стороне диск, так что машина также может быть использована в качестве фрикционной машины.
  • Хорошее изображение классической машины Вимшерста. (1883 г.) [1]. Штриховой рисунок того же картинка [2].
  • Машина Вимшерста [6], аналогичная что есть в музее инженерной школы UFRJ, которую я восстановил.Другая [14] аналогичная машина. Эта машина была построена Ф. Дюкрете и Э. Роджер, Пэрис и изначально должны выглядеть так, как на этом (спереди) и этот (сзади) рисунки трассировки лучей. Вот отзывы о реставрации и больше картинок. Вот как сейчас, по сравнению с моим Вимшерстом 1974 года. Большая искра производится машиной в демонстрации. Еще одна картинка, на которой изображены два этих машин, соединенных как генератор и моторная пара [24].На этих рисунках [23] показаны изображения разряда на фотопластинки, полученные с помощью одной из этих машин. Положительный разряд и отрицательный разряд. Несколько машина от того же приборостроителя, в Университете им. Порту, Португалия.
  • Вот еще одна машина Вимшерста из тот же музей, который я восстановил (трассировка лучей), картина об этом и некоторые комментарии по поводу реставрации.
  • Самая большая из когда-либо построенных машин Вимшерста в настоящее время находится в Музее науки и промышленности в Чикаго, США.Это было построенный в Англии в 1885 году, со стеклянными дисками высотой 7 футов и толщиной 3/8 дюйма, и выпускаются искры с 22 дюймов. Это изображение из Engineering, Vol. 39, 1885 г., отсканировано из [23] (также появляется в [4][5][8][26]). Дополнительная информация и фотки про эту машину.
  • Другие машины Вимшерста из [14]: большой простой машина, двойная машина, четверная машина и восьмиместная машина. А также два машины из [15], с эбонитовыми дисками и Лейденские банки с двумя секциями и со стеклом диски.Еще две большие машины из [22]: простая машина и четверка машина.
  • Машины Wimshurst из коллекции Луи. Скрибнер: Французская машина (Бонетти), и немецкая машина (Лейболд, 1901 г.).
  • Машины Вимшерста, полная информация о конструкции которых приведена в [4][23]: Лабораторная машина, длинная искровая машина и машина с двенадцатью пластинами. Дизайн Дж. Вимшерста.
  • Машина Вимшерста «Волтана» [34] (1921 г.), используется для запуска электростатического двигателя и банка трубок Гейслера.более крупный машина, меньшая машина, другая машина, зажжено больше трубок Гейсслера, зажечь вращающуюся трубку Гейсслера, зарядить Лейденская банка и зарядка пружины, который расширяется при зарядке [35].
  • Несколько машин из [38], которые иллюстрируют современное состояние 1900: Классическая машина Wimshurst, изготовленная Бонетти с лейденскими банками, поддерживающими терминалы, сложный двойной машина и большая многократная машина, сделанная Дюкрете и машина с большими проводниками, которые работают как конденсаторы.Классический Бонетти бессекторная машина, кратная машина Бонетти, и двойная машина Бонетти.
  • Некоторые несколько машин Вимшерста: двойной машина, построенная приборостроителем Э. Бальзарини, похожие на машины, появившиеся в его 1907 г. каталог. Обратите внимание на тройные щетки у нейтрализаторов. Четырехместный машина, построенная Newton & Co. Вид сзади. Фрагмент одного из зарядов коллекторные агрегаты.Фотографии с eBay аукционы.
  • Машины Вимшерста с ортогональным приводом системы были построены такими компаниями, как Central Scientific Co. Машина с лейденскими банками, служащими конечными опорами. Небольшой необычный Немецкая машина. более крупный машина, причем большая машина. Один из шкивы внизу приводятся в движение кривошипом. Другой работает свободно 1.
  • Машина Вимшерста с чугуном состав, включая нейтрализаторы 1.
  • Машина Wimshurst также может быть построена с цилиндрами. вместо дисков [4][23]. Более практичная структура была разработана Лемстремом [5][8] (1899 г.) с двумя цилиндры, вращающиеся вокруг неподвижной центральной оси, которая также удерживает внутренние коллекторы заряда и нейтрализаторы. Ось была разделена на две части изоляционным блоком в центр. Машина содержалась в тепле, сухости и вентиляции с помощью обогревателя. системы и бортов цилиндров, выполненных в виде вентиляторов.См. его патенты.
  • Переменная машина Wimshurst (1891 г.), который генерирует переменное напряжение, синхронизированное с вращением, с смена полярности на каждые 3/4 оборота диска. Операция работы этой машины считалось труднообъяснимым [5]. Один диск с секторами по обеим сторонам, чередуясь, вращается между двумя парами коллекторы/индукторы. Картинка из Инжиниринга.
  • Тройная машина Бонетти [11].Этот вид несколько машин использовались в ранних рентгеновских работах.
  • К июню-октябрю 1999 г. восстановил аналогичную четверку Машина Бонетти, построенная фирмой Radiguet & Massiot (~1910 г.) для моего университетский музей. Немного фото машины при первичных испытаниях и отчет о восстановлении имеются.
  • Еще одна двойная машина Бонетти [26], с схожие черты.
  • Цилиндрическая машина Бонетти [11].Компактный конструкция с высоким выходным током. Это представляется большим машина, построенная Бонетти к 1894 году, где цилиндры имели 50 см диаметр и высота [p78]. Другой цилиндрический машина [26].
  • Машина, похожая на секторный Holtz машина [22], считается довольно мощной. Есть фиксированные катушки индуктивности. на задней пластине, которые заряжаются секторами в задней части вращающийся диск через щетки, которые выступают через два отверстия в фиксированный диск.
  • Моторизованная машина Восса с полностью секторный вращающийся диск [26].
  • П. В. Шафферс (1885) [4][5][p29][p32] описал машину, которая по сути машина Вимшерста с коллекторами заряда в разных положениях. положения, со щетками у токосъемников. Машина Шафферса работает как комбинация машины Вимшерста и машины Хольца второй вид, производящий более высокий ток (схематический).(Плохое) изображение машины Шафферса [26].
  • «Машины пневматические, работающие на сжатом воздух или другие газы, были разработаны после опытов В. Гемпеля описан в 1885 году. Высокое давление увеличивает напряжение пробоя, позволяет получать большие напряжения и токи.
  • Машина Версена [1][26][27][32][34][стр.77] (1907). Идея Воммельсдорфа, это высокоизолированный секторный Машина типа Хольца с секторами, встроенными во вращающийся диск, контактный через маленькие кнопки и катушки индуктивности [34] также полностью изолированы целлулоидными пластинами.Некоторые машины имели гофрированные сектора для большей площади поверхности, что увеличивает производительность тока [5] или монтируются в разных плоскостях для повышения изоляции [26]. У них были переключатели для прямого соединения между катушками индуктивности. и выходная цепь для запуска в качестве «пополняющей» машины [32]. Два лучшие картинки из [17]: Большая машина, и маленькая машинка. Простой машина и большая машина из [22].А машина с прямым моторным приводом [26]. Похожий машина [стр.77]. «Мерседес» Версена машина [34][26], с одним вращающимся диском и с двумя вращающиеся диски, по одному с каждой стороны неподвижного диска. Аналогичная машина, построенная в 1911 году, существует в Кавендишском Лаборатории, Англия. вид слева, справа вид, вид сзади. Деталь от переключателей, и от центральных пластин индуктора. машина обычно находится под ограждением и была разобрана для очистка и расследование того, почему он больше не работает в 1999 году.Фотографии прислала Таси Филлипсон.
  • Конденсаторная машина Wommelsdorf [1][17][18][p84] (1902-1920) был последним классическим диском машины. По сути, это была секторная машина типа Восса с двойным индукционные пластины, по одной паре с каждой стороны вращающегося диска, и с все сектора и пластины индуктора заключены в эбонитовые пластины. Немного модели имели переключатель в середине стержня нейтрализатора.Более простая модель [17]. В последних версиях диск имел полный набор встроенных секторов, смонтированных чередующимися группами, разделенными один или два тонких изолирующих диска. Сектора касались только границы диска щетками, работающими в виде буквы V канавка там. Эбонитовый диск был покрыт материалом (целлулоидом или бакелит) устойчивый к износу, вызванному озоном и другими газами производимые электрическими разрядами. [5][8].Схема диаграмма [27]. Также были построены версии с несколькими секциями, с некоторыми версии, сочетающие различные системы зарядки индукторов, с чередующиеся секции, заряжающие индукторы от щеток на краю диски и другие от щеток, соприкасающихся со сторонами дисков, как в машина Хольца. Другая версия [22] с более старый дизайн, полностью закрытый и с фиксированными контактами для нейтрализатор.Частичная схематическая диаграмма. Аналогичная машина [p80], другая, открытая машина и очень большая машина [p81][46] вместе с маленькой машина. Конденсаторная машина, работающая от пара двигатель [46]. Воммельсдорф разработал также машины с парами диски, вращающиеся в противоположных направлениях [45][p83], похожие на несколько машин Вимшерста, так как это [46], тройная машина Вимшерста с доступ к центральному диску осуществляется через ребро.
  • Руководство по статике электричество от компании Воммельсдорфа BEG.
  • Несколько статей и патентов от Wommelsdorf доступны здесь. Смотрите также мой Машина Воммельсдорфа.
  • См. некоторые таблицы с характеристиками несколько машин.
  • Машина Pidgeon [26] была Wimshurst машина с фиксированными индукторами, расположенными таким образом, чтобы увеличить индукционный эффект.Фиксированные катушки индуктивности с той же полярностью противоположной Диски были помещены окружающие, изолированные, каждая щетка нейтрализатора. сектора были встроены в диски [5][26][p53][p54][p111]. Пиджон изучал также машины на базе «триплекса». секции «Вимшерст» (двойные машины с одним центральным диском), с закрытыми секторами, которые производят больший ток. Первый голубь машина имела довольно странную конструкцию [p111], а диски имели наклонные сектора для более равномерной индукции.
  • Пиггот провел серию экспериментов с радиотелеграфией и «антигравитации» с помощью компактной двойной машины Вимшерста, заключенной в коробка под давлением. Рисунки из его патента (1911 г.) с изображением машины. Вид спереди, вид сбоку, сверху Посмотреть.
  • Генератор «Дирод». Современный электростатический машина, сконструированная А. Д. Муром [10]. Это цилиндрическая машина, похожая к машине Белли, или к дозатору лорда Кельвина, с металлическими стержнями, как перевозчики.Выход берется на катушках индуктивности.
  • Еще одна машина, описанная в книге А. Д. Мура [10], — это «шейк-сфера». машина. Он электрически эквивалентен симметричной машине Теплера или более ранней машине Уилсона.
  • С 1940-х по 1960-е годы Нел Дж. Феличи во Франции разработал серия мощных электростатических генераторов [40], первоначально для применения в исследованиях. Этот сайт, Лионеля Баума, содержит много информации о его творчестве.
  • Большие медицинские электростатические машины были распространены примерно в 1900 году, использовались для электротерапии и радиографии, а были, вероятно, самыми сложными из когда-либо созданных этих машин.
  • См. также несколько машин, которые я построил, в разделе «мои машины», выше. На связанных страницах есть много информации о машины.
Прочие высоковольтные устройства, не электростатический
  • Смена предмета, индукционная катушка [1], или катушка Румкорфа (1851 г.).Схема «обратного хода» с механическим прерыватель, который в конечном итоге заменил электростатические машины в качестве практичный источник высокого напряжения. Его схема диаграмме [1], опуская вторичную обмотку трансформатора, т.е. намотан множеством витков тонкой проволоки и хорошо изолирован. К 1867 году Румкорф (производитель инструментов во Франции) делал катушки, которые могли производить искры с 40 см. Получено изображение искры (16 см). с одной из этих машин, с клеммами, прикрепленными к фотографическому табличка [12].Положительная клемма была слева.
  • Завод реостатных машин. Он производит высокое напряжение, заряжая батарею конденсаторов параллельно и разряжая их последовательно. Соединения осуществляются контактами в вращающийся цилиндр [24][47]. Входной сигнал поступает от батареи.
  • Резонансный возбудитель [1], с регулируемой индуктивности (L1, L2), конденсаторы лейденской банки (C1, C2) и разрядник, использовались в старых экспериментах по поводу резонанса.
  • Саморезонансные катушки [1] с различными длины, которые испускают коронные разряды при возбуждении в их резонансных частоты возбудителем выше.
  • Соединение между индукционной катушкой (J), возбудитель и резонансные катушки (опыт Зейбта) [1]. К изменяя индуктивность возбудителя, можно поставить ту или иную саморезонансных катушек в резонансе. Этот эксперимент является вариацией «катушка Тесла» схема, использующая прямое подключение вместо трансформатора.Смотрите мою реализацию аналогичной системы, и по ссылкам можно посмотреть другие мои эксперименты с множественным резонансом сети.
  • Полная установка для эксперимента Зейбта [18]. Вариант с использованием большой открытой первичной обмотки катушка [17]. Любопытный эксперимент с использованием катушки Тесла и длинного катушка резонатора, где корона на два провода демонстрирует стояние волны.
  • Классический трансформатор Теслы [1].Первичный катушка с несколькими витками толстого провода (или трубки) и хорошо изолированным вторичный с большим количеством витков. Аналогичный результат получается, если первичный вставлен последовательно с разрядником в возбудителе выше. Несколько Катушки Тесла, из [18].
  • Аппарат для экспериментов Теслы, с обычным Трансформатор Тесла, причем с масляной изоляцией трансформатор [18]. Большой конденсатор в лейденской банке соединен последовательно. с искровым разрядником и первичной обмоткой трансформатора.Конденсатор заряжается индукционной катушкой или мощной машиной воздействия. Другой показанные устройства предназначены для демонстрации эффектов высокочастотного высокое напряжение. Аналогичный аппарат с обычной воздушной изоляцией трансформатор [17] и эксперимент, демонстрирующий высокое сопротивление проволочная петля с использованием катушки Тесла с первичной катушкой внутри вторичное [22].
  • Катушка Удина (1898 г.) [33], катушка Тесла с первичная и вторичная обмотки, образующие автотрансформатор.Еще одна катушка Удина [36]. См. также мою катушку Тесла, которую также можно использовать как катушка Удина.
  • Машина [33], изобретенная Элиу. Томсон (запатентован в 1900 г.) использовал вращающаяся рама, приводимая в движение двигателем постоянного тока с короткими искровыми промежутками для подключения группа конденсаторов параллельно или последовательно. Конденсаторы были заряжается параллельно трансформатором, питаемым контактным кольцом, подключенным к двигатель, при этом работа была синхронизирована, поэтому зарядка производилась при некоторые из пиков выходного напряжения трансформатора.Другая картинка [61].
  • Исследование беспроводной передачи энергии , включая полный анализ блокирующего генератора, известного как «возбудитель истребителя».

Халф Вимшерст, Машины Toepler, Wommelsdorf, Holtz и Unfolded Wimshurst


  • Несколько заключительных замечаний, о лженауке, мерах безопасности и устранении неполадок.
  • Расчет выхода тока электростатических машин.
  • Ссылки — Книги, статьи и патенты об электростатических машинах, цитируемые между «[]» в тексте.
  • Смотрите также мои ссылки об этих предметах.
  • Группа в Facebook.
  • В ссылках на адреса электронной почты или соавторов символ «@» заменен на «|».

1 Найдено в каталогах здесь.


Последнее обновление: 17 мая 2020 г. Последние изменения и обновления.
1996-2020 Антонио Карлос М. де Кейрос.
Содержание этих страниц не может быть воспроизведено без согласия автор.
Комментарии и вопросы присылайте на .

Высокоэффективный баллистический электростатический генератор с использованием микрокапель

Устройство и принцип работы

Генератор показан на рис. 1а,б. Высокоскоростная (> 10  м  с -1 ) микроструя воды формируется путем нагнетания воды (при избыточном давлении ~ 100  кПа) через микропору, вытравленную в ультратонкой мембране из нитрида кремния (дополнительные рисунки 1 и 2).Струя распадается на поток капель за счет неустойчивости Рэлея–Плато (рис. 1в) 15,16,17 . Капли несут суммарный положительный ионный заряд. Этот заряд возникает в результате адвекции положительных подвижных ионов в двойном электрическом слое (EDL) мембраны (феномен протекающего тока), но, как мы показываем, может быть сильно увеличен индукцией, приложением отрицательного потенциала к металлическому защитному кольцу. ‘, расположенный недалеко от выхода из поры. Капли движутся по воздуху к металлической мишени, которая приобретает высокий электрический потенциал за счет накопления заряда в результате удара капель.Вдоль траектории капли сильное электрическое поле между мишенью и струей тормозит капли при ~10 4  g. Когда капли перемещаются в место с более высоким электрическим потенциалом, их кинетическая энергия напрямую преобразуется в электрическую энергию («преобразование баллистической энергии») благодаря балансу сил мА = −qE с м и q капли. масса и заряд, ускорение и электрическое поле E (на данный момент пренебрегая трением воздуха).Ток берется от мишени с высоким потенциалом для выполнения полезной работы. Функция защитного кольца заключается в изменении локального электрического поля: когда оно заземлено, оно предотвращает индукцию отрицательного заряда в струе положительно заряженной мишенью, а когда оно удерживается под отрицательным потенциалом, оно индуцирует дополнительный положительный ионный заряд в струе. самолет. Следует подчеркнуть, что процесс индукции защитным кольцом не потребляет энергии, так как при нормальной работе ток через защитное кольцо не протекает.Типичные экспериментальные параметры перечислены в дополнительной таблице 2. Система работает по физике, которая принципиально отличается от физики, управляющей как классическими жидкостными электрокинетическими системами преобразования энергии, так и электростатическими генераторами 3,4,18,19,20 . Он был вдохновлен предыдущей работой по преобразованию энергии микрореактивных двигателей 13,14,21 . Однако электростатическая индукция заряда позволяет работать независимо от EDL на поверхности мембраны, обеспечивая повышенную плотность заряда капель и, следовательно, более низкое целевое напряжение.Это дает большие преимущества для будущих приложений, как будет обсуждаться ниже. Сначала мы сообщаем об экспериментах с использованием пор диаметром 10 мкм, в которых мы получаем максимальную эффективность 36% и показываем работу как в режиме высокого напряжения, слабом токе, так и в режиме низкого напряжения, сильном токе. Затем мы показываем измерения на оптимизированной (из физической модели) системе с диаметром пор 30 мкм, где мы получаем максимальную эффективность 48%.

Рисунок 1: Концепция преобразования энергии и установка.

( и ).Экспериментальная установка. Водный раствор нагнетается под давлением воздуха через круглую пору диаметром 10 или 30 мкм в мембране из нитрида кремния толщиной 500 нм. Платиновый электрод, напыленный на обратную сторону чипа (эксперименты с порами 30 мкм), или вставленная платиновая проволока (эксперименты с порами 10 мкм) соединялись с пикоамперметром (Keithley 6485). Образуется микроструя, которая распадается на капельный поток. Капли распространяются по воздуху и попадают на металлическую мишень, расположенную на расстоянии 7,5–25  мм от отверстия поры.Мишень подключается к электрическому заземлению через сопротивление с высокой нагрузкой (обычно 1–10 ТОм, дополнительная таблица 1). Металлическое защитное кольцо с отверстием диаметром 2 мм помещают на расстоянии 1,5 мм (пора 10 мкм) или 5,0 мм (пора 30 мкм) от выхода поры и поддерживают при потенциале земли или при отрицательном потенциале для индукционной зарядки капель. Ток можно измерить между землей и платиновым электродом резервуара (обозначается I 1 ), между целью и землей ( I 2 ) и между металлическим защитным кольцом и землей ( I 3 ).( б ). Концептуальная иллюстрация принципа преобразования. Вода ускоряется, образуя микроструйку, которая распадается на заряженные капли. На воздушной траектории к цели капли тормозятся электрической силой, преобразуя кинетическую энергию в электрическую. Цвет фона от красного до синего указывает на распределение напряжения от высокого к низкому, линии обозначают эквипотенциалы. ( c ) Микрофотография микроструи из поры 10   мкм, сделанная с помощью двойного освещения iLIF (дополнительные рисунки 10 и 11).Масштабная линейка, 40  мкм.

Эффективность преобразования энергии

Для типичного эксперимента с порами диаметром 10 мкм и деминерализованной водой на рис. 2а показан ток вверх по потоку I 1 , от заземленного электрода резервуара к струе, и ток вниз по потоку I 2 , от цели до земли. Когда впрыскивание начинается при t = 220 с, заряд вытекает непосредственно из резервуара, как показано I 1 . Экспоненциальное увеличение 90 558 I 90 559 90 582 2 90 583 определяется электрическим временем RC (произведение целевой емкости C и сопротивления нагрузки R).Установившаяся разница между обоими токами вызвана отражением заряженных капель от мишени с высоким потенциалом (дополнительный рис. 3), попаданием на заземленное защитное кольцо и генерированием тока I 3 . На рис. 2b показаны токи I 1 , I 2 и I 3 для типичного измерения, при котором сопротивление нагрузки увеличивается с шагом в 1 ТОм. I 1 остается примерно постоянным, в то время как I 2 уменьшается с сопротивлением нагрузки, а I 3 увеличивается от первоначального нуля.На рис. 2с показано целевое напряжение, рассчитанное как произведение собранного тока I 2 и сопротивления нагрузки как В target =I 2 · R для числа сопротивления нагрузки . экспериментов. Целевое напряжение увеличивается с сопротивлением нагрузки до значений от 10 до 16  кВ, где оно достигает насыщения. Эффективность преобразования механической энергии в электрическую, Eff=I 2 ·V целевое /(p·Q) , с p (Па) приложенным пластовым давлением и Q 3  с −1 ) объемный расход.Было обнаружено, что эффективность преобразования увеличивается с сопротивлением нагрузке (рис. 2d), для пор 10   мкм, достигая типичной эффективности около 33% с максимальным значением 36%.

Рис. 2. Экспериментальные результаты с использованием пор диаметром 10 мкм.

( a ) Ток вверх и вниз по течению при приложении давления. Во время этого эксперимента защитное кольцо было заземлено. ( b ) Ток восходящего, нисходящего и защитного кольца с увеличением значения сопротивления нагрузки. ( c ) Генерируемое целевое напряжение как функция сопротивления нагрузки для различных входных токов.( d ) Эффективность преобразования как функция сопротивления нагрузки для различных значений входного тока. Показаны экспериментальные значения (символы) и теоретические предсказания (линии), а также теоретическая максимальная эффективность 37–43% (в зависимости от расхода). ( e , f ). Работа с высоким током, низким напряжением. ( e ) Ток как функция напряжения затвора. ( f ) Эффективность экспериментов, показанных под e , в зависимости от генерируемого целевого напряжения.Данные см. в дополнительной таблице 3.

Анализ механизма преобразования указывает на две отдельные фазы. На первом этапе происходит ускорение воды и образование капель при преобразовании подводимой мощности p·Q в кинетическую мощность капли ½ Q·ρv 2 (при ρ плотность воды и v капля скорость). Здесь мощность теряется из-за вязкого трения вблизи поры и из-за межфазной энергии, необходимой для формирования струи. Из измеренной скорости капель при распаде струи мы обнаружили, что эти совокупные потери составляют ~ 52% для пор размером 10 мкм (дополнительные рисунки 4 и 5).Во второй фазе капли тормозятся по траектории силой электрического поля E на заряд капли q с балансом сил ma=-qE-F fr где — сила трения о воздух. Мы оцениваем потери мощности на трение по воздушной траектории как 17% (дополнительное примечание 1). Таким образом, для пор диаметром 10 мкм прогнозируется максимальная эффективность 40 % для всего преобразования (0,83 × 0,48), что хорошо согласуется с нашей экспериментально наблюдаемой максимальной эффективностью 36 %.Уменьшение траекторной скорости капли было задокументировано экспериментально (дополнительное примечание 1). Готовится более подробная статья по теоретической оптимизации системы.

На основе механизма разгона/торможения мы ожидаем два режима работы, которые можно наблюдать на рис. 2в,г. При низких значениях сопротивления нагрузки, целевой потенциал V Target I 2 · R Load = I 1 · R Нагрузка низкая и кинетическая энергия капель только частично преобразуется в электрическую энергию.В этом «режиме сбора» целевой потенциал линейно увеличивается с сопротивлением нагрузки, как и эффективность Eff = (I 1 ) 2 · R нагрузка /(pQ). При увеличении сопротивления нагрузки потенциал мишени при постоянном значении I 2 = I 1 достигнет значения, при котором капли смогут достичь цели только с доступной кинетической энергией. Самый высокий потенциал, который может быть достигнут с порами 10  мкм при эффективности 40%, составляет V opt =0.40 ·pQ/I 1 создается при сопротивлении нагрузки R opt =V opt /I 1 . В различных экспериментах V opt варьировалось от 11,5 до 17 кВ (рис. 2в). При дальнейшем увеличении сопротивления наблюдается отражение все большей доли капель от цели (дополнительный рис. 3). В этом «режиме частичного отражения» I 2 постепенно становится меньше, чем I 1 с увеличением R нагрузки (рис.2б). Предполагая, что все капельки имеют идентичный заряд для массового соотношения, I 2 в этом режиме будет обратно пропорционален R нагрузка с V Target = V Opt = I 2 ·R нагрузить и КПД равен 0,40· R opt /R нагрузить . Кривые ожидаемой эффективности, представленные на рис. 2d, хорошо согласуются с наблюдениями.Наблюдаемый постепенный переход между обоими режимами мы связываем с разбросом заряда капель по массовому отношению q/m . Обычно при максимальной эффективности теряется около 20% заряда капли (дополнительный рис. 6), в результате чего он немного ниже теоретического ожидаемого значения в 40%. Действительно наблюдалось изменение размера капель при распаде струи (дополнительный рис. 7). Некоторые значения КПД, наблюдаемые в режиме частичного отражения, превышают теоретические предсказания, что можно объяснить вариациями тока вверх по потоку I 1 (см., например, рис.1б). Было обнаружено, что расстояние 10–15  мм между мембраной и мишенью является оптимальным (дополнительный рис. 8), поскольку оно минимизирует потери на трение о воздух и одновременно позволяет избежать самопроизвольного разряда на слишком коротких расстояниях.

Приведенные выше эксперименты показывают работу при высоком напряжении и низком токе. Хотя это полезно для некоторых приложений, многие приложения выиграют от низкого напряжения и высокого рабочего тока. Из равенства ?Используя индуктивный заряд и более проводящий 0,1 М раствор KCl, мы могли работать с одной порой при целевом напряжении 500 В и токе 50 нА с эффективностью 12% (рис. 2д, е). Плотность заряда капель, полученная в этих микрокаплях, составляла примерно половину предела Рэлея (предел Рэлея описывает заряд капель, при котором кулоновское отталкивание преодолевает поверхностное натяжение и капли становятся неустойчивыми. Он равен кулоновскому, где σ — поверхностное натяжение (0,07 Н м −1 для воды), ɛ 0 диэлектрическая проницаемость свободного пространства и d диаметр капли.).

Анализ экспериментов с порами диаметром 10  мкм показал, что наибольшие потери происходят на фазе ускорения из-за трения пор и энергии формирования поверхности струи (дополнительное примечание 1). И то, и другое может быть существенно уменьшено за счет использования большего диаметра пор. Чтобы по-прежнему замедлять более тяжелые капли при практических целевых потенциалах (<20  кВ), необходимо индуцировать больший заряд капель. Эксперименты проводились с порами 30 мкм в сочетании с индукционной зарядкой напряжением защитного кольца с использованием более проводящего 10 мМ раствора KCl.На рис. 3a,b показаны результаты двух экспериментов, где представлены токи и КПД в зависимости от индукционного напряжения. Они показывают максимальную эффективность преобразования 48%.

Рис. 3. Два эксперимента с использованием пор диаметром 30 мкм.

( и ). Токи I 1 и I 2 в зависимости от напряжения затвора. ( b ) Эффективность как функция напряжения затвора при сопротивлении нагрузки 1,01 ТОм. Приложенное давление 1,38 бар, средний расход 6.55 мкл с -1 , раствор 10 мМ KCl, расстояние до цели 2,5 см (эксперимент 1) и 2,0 см (эксперимент 2).

Исследователи разработали совершенно новый тип электростатического генератора

1 кредит

Вода, мембрана с крошечным отверстием и небольшая металлическая пластина: это все, что требуется для создания напряжения в 20 000 вольт. Исследователи из научно-исследовательского института MESA+ Университета Твенте разработали совершенно новый тип электростатического генератора, способного напрямую преобразовывать кинетическую энергию небольших выбрасываемых капель в электрическую энергию.Эффективность преобразования системы, составляющая почти пятьдесят процентов, чрезвычайно высока. Ведущий научный журнал Nature Communications публикует исследование сегодня.

Электростатический генератор, разработанный исследователями из Университета Твенте, имеет чрезвычайно простую конструкцию. Система состоит из емкости для воды с мембраной, имеющей микроотверстие на дне.Давление воды гарантирует, что крошечные капельки воды проталкиваются через отверстие в мембране, а затем выбрасываются. Поскольку мембрана заряжена отрицательно, капли приобретают положительный заряд. Заряженные капли падают на небольшую металлическую пластину, которая становится все более положительно заряженной. Наконец, капли почти полностью останавливаются из-за силы отталкивания металлической пластины. При этом кинетическая энергия капель почти полностью преобразуется в электрическую энергию.С помощью генератора исследователи смогли создать разницу в напряжении в 20 000 вольт. Закрепив под мембраной дополнительную отрицательно заряженную металлическую пластину, оказалось возможным уменьшить разницу в напряжении до гораздо более практичного значения 500 вольт.

Электростатические генераторы

Электростатические генераторы существуют уже много столетий. Генератор Ван де Граафа начала двадцатого века, пожалуй, самый известный. Однако генератор, разработанный сейчас в Университете Твенте, работает совершенно иначе, чем существующие электростатические генераторы.Последние всегда перемещают заряд механическими средствами, например, с помощью резинового ремня, в то время как новый генератор делает это, выбрасывая заряд на скорости. В результате эффективность преобразования системы, составляющая почти пятьдесят процентов, чрезвычайно высока, а конструкция очень проста. Систему также легко масштабировать, используя мембрану с большим количеством отверстий.

Генератор пока не имеет конкретных применений, но может быть использован, например, для разделения химических или биологических компонентов в смеси на лаборатории-на-чипе, крошечной лаборатории на чипе.


Новый высокоэффективный термоэлектронный генератор
Дополнительная информация: «Высокоэффективный баллистический электростатический генератор с использованием микрокапель». Янбо Се и др. Nature Communications 5, номер статьи: 3575 DOI: 10.1038/ncomms4575. Поступила в редакцию 26 ноября 2013 г. Одобрена 6 марта 2014 г. Опубликована 7 апреля 2014 г. Предоставлено Университет Твенте

Цитата : Исследователи разрабатывают совершенно новый тип электростатического генератора (11 апреля 2014 г.) получено 4 апреля 2022 г. с https://физ.org/news/2014-04-electrostatic.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Электростатический генератор — Все промышленные производители

{{#pushProductsPlacement4.длина}} {{#each pushProductsPlacement4}} {{#if product.activeRequestButton}}

{{requestButtonContactLabel}}

{{/если}}

{{product.productLabel}}

{{продукт.модель}}

{{#каждый продукт.спецдата:i}} {{имя}} : {{значение}} {{#i!=(product.specData.length-1)}}
{{/конец}} {{/каждый}}

{{{product.idpText}}}

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

{{productPushLabel}}

{{#если товар.новый продукт}} {{/если}} {{#if product.hasVideo}} {{/если}} {{/каждый}} {{/pushProductsPlacement4.length}} {{#pushProductsPlacement5.length}} {{#каждое отправленноеПродуктыРазмещение5}} {{#if product.activeRequestButton}}

{{requestButtonContactLabel}}

{{/если}}

{{продукт.метка продукта}}

{{продукт.модель}}

{{#каждый продукт.specData:i}} {{имя}} : {{значение}} {{#i!=(product.specData.length-1)}}
{{/конец}} {{/каждый}}

{{{product.idpText}}}

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

{{productPushLabel}}

{{#если товар.новый продукт}} {{/если}} {{#if product.hasVideo}} {{/если}} {{/каждый}} {{/pushProductsPlacement5.length}}

Контакт

Генератор ECG60 charge вырабатывает регулируемое высокое напряжение от 5 до 60 кВ с максимальным током 3.0 мА, он может работать в режиме постоянного напряжения или постоянного тока, что позволяет избежать возможности простоя машины …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Контакт

электростатический генератор

АВТО 100 С / 150 С

Электростатический Генератор для автоматики.Модуль управления, включая низковольтную электронику и контрольно-измерительные приборы. Каскад в тяжелом герметичном контейнере для размещения рядом с питаемыми высоковольтными установками. …

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

Контакт

Нетканый материал, выдутый из расплава Электростатический Электретный высоковольтный Генератор : Примечания к изделиям высокого напряжения: Корпус данного оборудования должен быть надежно заземлен в соответствии со стандартами…

Сравните этот продукт Удалить из инструмента сравнения

ГОВОРИТЕ НАМ, ЧТО ВЫ ДУМАЕТЕ

Ваш ответ принят к сведению. Спасибо за помощь.

Подпишитесь на нашу рассылку

Спасибо за подписку

Возникла проблема с вашим запросом

Неверный адрес электронной почты

Получать обновления в этом разделе каждые две недели.

Подробную информацию о том, как DirectIndustry обрабатывает ваши личные данные, см. в нашей Политике конфиденциальности.

Средний балл: 3.7/5 (13 голосов)

С DirectIndustry вы можете: Найти нужный продукт, субподрядчика или поставщика услуг | Найдите ближайшего дистрибьютора или торгового посредника| Свяжитесь с производителем, чтобы получить предложение или цену | Изучите характеристики продуктов и технические характеристики основных брендов | Просмотр каталогов в формате PDF и другой онлайн-документации

Что такое электростатический генератор?

Электростатический генератор представляет собой устройство, генерирующее высокое напряжение путем постепенного накопления заряда посредством тока малой мощности, который затем можно сохранить для последующего использования.Эти устройства преобразуют механическое воздействие в электрический заряд, производя так называемое статическое электричество, подобное тому, которое образуется, когда вы гладите кошку или трете воздушный шарик о волосы, но в гораздо больших количествах. Считается, что первый электростатический генератор был изобретен Отто фон Герике в конце 17 века.

Устройства этого типа обычно делятся на две категории: трибоэлектрические или фрикционные машины и электростатические индукционные машины.Оба типа машин генерируют один и тот же тип электрического тока, но по-разному. Первым электростатическим генератором была машина трения, но более поздние усовершенствования представили более совершенные машины типа электростатической индукции.

Электростатические генераторы фрикционного типа основаны на трибоэлектрическом эффекте, который представляет собой генерацию слабого электрического тока при трении двух материалов друг о друга.У первой машины был вращающийся шар из серы, который накапливал электростатический заряд, если тереть о него рукой во время вращения. Более поздние исследования показали, что можно использовать и другие материалы, такие как стекло.

Электростатические индукционные машины, также называемые машинами влияния, работают по принципу индукционного заряда.Благодаря этому процессу заряженный объект может передать противоположный заряд другому объекту, просто поместив его рядом со вторым объектом. Этот процесс сочетается с некоторой механической операцией, такой как вращающийся стеклянный диск, чтобы постоянно добавлять заряд объекту хранения.

Генератор Ван де Граффа представляет собой усовершенствованный электростатический генератор индукционного типа.Некоторые из самых больших электростатических генераторов могут производить заряд до 10 миллионов вольт. Этот тип электростатического генератора, впервые представленный исследователями из Массачусетского технологического института в 1929 году, является наиболее известным, поскольку он появлялся во многих фильмах и телешоу в качестве популярного компонента в лабораториях «сумасшедших ученых». Однако эти устройства имеют большую законную научную ценность.

Такие машины, как генератор Ван де Граффа и другие электростатические генераторы, часто используются в учебных и демонстрационных целях, таких как физические лаборатории или музеи.Они обычно используются для демонстрации свойств статического электричества и явлений, связанных с высоковольтным электрическим током. Они также нашли применение в рентгеновских трубках и других медицинских приложениях, а также в физических исследованиях, промышленности и пищевой промышленности.

3.10: Электростатические генераторы — Engineering LibreTexts

3-10-1 Генератор Ван де Граафа

В 1930-х годах для ускорения заряженных частиц в атомных исследованиях требовались надежные средства генерации высокого напряжения. В 1931 году Ван де Грааф разработал электростатический генератор, в котором заряд распылялся на движущуюся изолирующую ленту, которая переносит этот заряд на проводящий купол, как показано на рис. 3-37а. Если купол считался изолированной сферой радиусом R , емкость задается как \(C= 4 \pi \varepsilon_{0}R\).Переносимый заряд действует как источник тока, питающий эту емкость, как показано на рис. 3-37b, так что напряжение купола линейно возрастает со временем:

\[i = C \frac{dv}{dt} \Rightarrow v = \frac{i}{C}t\]

Это напряжение увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута пробойная прочность окружающей атмосферы, после чего возникает искровой разряд. В воздухе пробойная напряженность электрического поля E b составляет 3 x 10 6 В/м.{2}\), которое максимально при r = R , что подразумевает максимальное напряжение В max = E б Р .Для В max = 10 6 В, радиус сферы

Рисунок 3-37 (a) Генератор Ван де Граафа состоит из движущегося изолирующего ремня, который переносит инжектированный заряд на проводящий купол, который, таким образом, может достигать очень высокого напряжения, легко превышающего миллион вольт. (b) Простая эквивалентная схема состоит из конвекционного заряда, смоделированного как источник тока, заряжающий емкость купола.

должно быть \(R \приблизительно \frac{1}{3}\) mi, чтобы емкость была \(C \приблизительно 37\) pf.При зарядном токе в один микроампер для достижения этого максимального напряжения требуется \(t \примерно 37\) сек.

3-10-2 Электростатические индукционные машины с самовозбуждением

В генераторе Ван де Граафа внешний источник напряжения необходим для накопления заряда на ремне. В конце 1700-х годов были разработаны электростатические индукционные машины с самовозбуждением, которые не требовали внешнего источника электроэнергии. Чтобы понять, как работают эти устройства, мы изменим конфигурацию генератора Ван де Граафа, как показано на рис. 3-38а, поместив проводящие сегменты на изолирующую ленту.Вместо распыления заряда мы помещаем электрод под напряжением В по отношению к нижнему проводящему шкиву, чтобы на движущихся сегментах индуцировался заряд противоположной полярности. Когда сегменты съезжают со шкива, они несут с собой свой заряд. Пока это устройство похоже на генератор Ван де Граафа, использующий индуцированный заряд, а не распыленный заряд, и описывается той же эквивалентной схемой, где источник тока теперь зависит от емкости C i между индуцирующим электродом и сегментированным электродом. электроды, как на рис. 3-38b.

Рис. 3-38 Модифицированный генератор Ван де Граафа как машина электростатической индукции. (а) Здесь заряды индуцируются на сегментированной ленте с изолированными проводниками, когда лента проходит вблизи электрода под напряжением В . (b) Теперь источник тока, питающий эквивалентную схему конденсатора, зависит от емкости C i между электродом и ремнем.

Первые исследователи ловко разместили рядом другую индукционную машину, как показано на рис. 3-39а.Вместо того, чтобы применять источник напряжения, потому что его еще не изобрели, они электрически соединили купол каждой машины с индукторным электродом другой. Индуцированный заряд на одной машине был пропорционален напряжению на другом куполе. Хотя напряжение не подается, любой дисбаланс заряда на электроде индуктора из-за случайного шума или паразитного заряда будет индуцировать противоположный заряд на движущейся сегментированной ленте, которая переносит этот заряд к куполу, часть которого появляется на другом электроде индуктора, где происходит процесс. повторяется с зарядом противоположной полярности.Чистый эффект заключается в том, что заряд исходного индуктора увеличился.

Более количественно, мы используем пару эквивалентных схем на рис. 3-39b, чтобы получить связанные уравнения

\[-nC_{i}v_{1} = C \frac{dv_{2}}{dt}, \: \: \: \: -nC_{i}v_{2} = C \frac{dv_{ 1}}{дт}\]

, где n — количество сегментов в секунду, проходящих через купол. Все напряжения относятся к нижним шкивам, которые электрически соединены друг с другом. Потому что эти

Рисунок 3-39 (a) Пара связанных машин электростатической индукции с самовозбуждением генерирует собственное индуцирующее напряжение.{-(nC_{i}/C)t}\]

, где A 1 и A 2 определяются из начальных условий.

Отрицательный корень (4) представляет неинтересные затухающие решения, в то время как положительный корень имеет решения, неограниченно растущие со временем. Вот почему машина самовозбуждается. Любое начальное возмущение напряжения, каким бы малым оно ни было, неограниченно возрастает до тех пор, пока не будет достигнут электрический пробой. Используя репрезентативные значения n = 10, C i = 2 пФ и C = 10 пФ, мы получаем, что \(s = \pm 2\), так что постоянная времени для нарастания напряжения составляет примерно полсекунды.

Рисунок 3-39b.

Первые ученые-электрики использовали не сегментированный ремень, а скорее проводящие диски, встроенные в изолирующее колесо, которое можно было вращать вручную, как показано для машины Вимшерста на рис. 3-40а. Они использовали экспоненциально растущее напряжение для зарядки конденсатора, называемого лейденской банкой (приписано ученым из Лейдена, Голландия), которая представляла собой стеклянную бутылку, покрытую серебром внутри и снаружи, чтобы образовать два электрода со стеклом в качестве диэлектрика.

Аналогичная динамо-машина с каплями воды была изобретена лордом Кельвином (тогда еще сэром У.Томсон) в 1861 г., заменившие вращающиеся диски падающими каплями воды, как на рис. 3-40b. Все эти устройства описываются связанными эквивалентными схемами на рис. 3-39b.

3-10-3 Трехфазное переменное напряжение с самовозбуждением

В 1967 году Эйэрле* модифицировал оригинальную динамо-машину Кельвина, добавив третий поток капель воды, чтобы генерировались трехфазные переменные напряжения.{\pm j(2/3) \пи}\]

Используя наши более ранние типичные значения, следующие за (5), мы видим, что частоты колебаний очень низкие, \(f = (1/2 \pi)\) Im( s ) \(\приблизительно) 0.28 Гц.

* W C. Euerle, «Новый метод генерации многофазной энергии», M.S. Диссертация, Массачусетский технологический институт, 1967. См. также J.R. Melcher, Electric Fields and Moving Media, IEEE Trans. Education E-17 (1974), стр. 100-110, и одноименный фильм, выпущенный для Национального комитета по электротехнике Films Центром развития образования, 39 Chapel St., Newton, Mass. 02160.

3-10-4 Многочастотные генераторы с самовозбуждением

Если у нас есть N таких генераторов, как на рис. 3-42, причем последний подключен к первому, эквивалентная схема k дает

\[-nC_{i} \hat{\textrm{V}}_{k} = Cs \hat{\textrm{V}}_{k + 1}\]

Это линейное уравнение разности с постоянными коэффициентами.{-j2 \pi r/N}, \: \: \: \: r=1,2,…,N\]

Мы видим, что для N = 2 и N = 3 мы восстанавливаем результаты (4) и (8). Все корни с положительной действительной частью s неустойчивы, и напряжения спонтанно нарастают во времени с частотами колебаний \(\omega_{0}\), заданными мнимой частью s .

\[\omega_{0} = \vert \textrm{Im} (s) \vert = \frac{nC_{i}}{C} \vert \sin 2 \pi r/N \vert \]

Узнайте об электростатическом генераторе | Чегг.com

Генератор Ван де Граффа: Этот генератор может создавать токи высокого напряжения и в несколько миллионов голосов. Это используется для ускорения частиц, таких как протоны, электроны. В основе генератора лежит следующая концепция: 

Большая полая сферическая проводящая оболочка радиуса R заряжена Q. Заряд Q постоянен внутри полой сферы и изменяется вне оболочки в зависимости от радиуса.

Потенциал вокруг сферы равен [14π∈0QR][\frac{1}{{4\pi { \in _0}}}\frac{Q}{R}][4π∈0​1​RQ​]

Теперь представьте, что маленькая сфера с радиусом r и зарядом q помещена внутри полой сферы, потенциал вокруг маленькой сферы равен [14π∈0qr][\frac{1}{{4\pi { \in _0}}}\ frac{q}{r}][4π∈0​1​rq​]

Потенциал на конце большой сферы равен [14π∈0qR][\frac{1}{{4\pi { \in _0}} }\frac{q}{R}][4π∈0​1​Rq​]

Взяв заряды q и Q, напряжение и разность потенциалов напряжения

[V (R) = 14π∈0 (QR + qR)] [V (R) = \ frac {1} {{4 \ pi { \ in _0}}} \ left ( {\ frac {Q} { R} + \frac{q}{R}} \right)] [V(R)=4π∈0​1​(RQ​+Rq​)]

[V(r)=14π∈0(QR+ qr)][V(r) = \frac{1}{{4\pi {\in _0}}}\left( {\frac{Q}{R} + \frac{q}{r}} \right )] [V(r)=4π∈0​1​(RQ​+rq​)]

[V(r)−V(R)=q4π∈0(1r+1R)][V(r) — V (R) = \ frac {q} {{4 \ pi { \ in _0}}} \ left ( {\ frac {1} {r} + \ frac {1} {R}} \ right)] [V (r)−V(R)=4π∈0​q​(r1​+R1​)]

Если q положительно, разность напряжений также положительна независимо от Q вокруг оболочки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.