Как сделать Генератор Ван де Граафа из ПВХ трубы - «Сделай сам»

Изготовление Генератора Ван де Граафа своими руками

Конструктивно генератор представляет собой трубу, внутри которой вращается диэлектрическая лента. Два ролика, вверху и внизу трубы, обеспечивают нужное натяжение ленты, нижний ролик также является приводным и соединяется с валом двигателя, который будет раскручивать ленту. В верхней части трубы закреплена массивная металлическая сфера, которая будет являться накопителем заряда. Форма сферы подходит для этой цели лучшим образом, ведь она не имеет никаких острых выступов, а потому будет наиболее эффективно накапливаться заряд: острые выступы могут приводить к возникновению коронного разряда, через который стекает накопленный заряд. Для изготовления простого домашнего генератора в качестве сферы можно будет использовать большую кастрюлю, установив её в перевёрнутом виде, в качестве ленты идеально подойдёт кровоостанавливающий жгут из аптеки, ролики можно вырезать, например, из дерева, пеноплекса, либо разобрать малярный валик. В качестве трубы-корпуса отлично подойдёт канализационная труба диаметром 10-11 см. Приводить в движение ленту можно с помощью шуруповёрта, если он имеет большие обороты, либо с помощью различных достаточно мощных моторов от игрушек или радиоуправляемых моделей. Сборка начинается с поиска подходящих компонентов.

При использовании канализационной трубы диаметром 11 см оптимальная высота конструкции будет составлять около 1 метра. Вся конструкция будет устанавливаться на подставку из обрезка доски.

В качестве двигателя для вращения ленты я использую приводной узел от радиоуправляемого вертолёта, который представляет собой пару двигателей, которые совместно вращают большую шестерню, при этом образуется редуктор, понижающий обороты до нужного уровня и повышающий крутящий момент. Ведомая шестерня крепится на шпильку М4, которая проходит сквозь всю трубу в нижней части, в дальнейшем на ней будет крепится вал с роликом. Как показала практика, достаточно одного вертолётного мотора – несмотря на большие размеры, такие моторы имеют приличную мощность и легко крутят всю ленту внутри корпуса.

Сверху моторы прижимаются металлической полосой, предварительно установлена соосность всех шестерёнок. Предпочтительнее использовать для питания двигателя в генераторе Ван де Граафа аккумуляторные источники питания, никак не связанные с сетью, даже через трансформаторную гальваническую развязку.

На картинках выше показан нижний ролик. Его удалось выточить из двух кусочков утеплителя пеноплекса, придав бочкообразную форму. Обратите внимание, что форма должна быть именно бочкообразной, с небольшим плавным утолщением посередине – если вал будет полностью ровным, лента будет то и дело соскакивать. Немалую роль в постройке генератора играет материал валиков – нижний должен быть металлическим, а верхний – пластиковым. При этом делать нижний вал цельнометаллическим не обязательно, достаточно покрыть его сверху проводящей фольгой, эта фольга также должна электрически соединяться с валом, на котором сидит ролик.

Верхний ролик я взял готовый от малярного валика, он идеально подходит по форме и размерам. Ролик аналогично нижнему устанавливается на шпильку м4, которая в пазы устанавливается на верхнюю часть трубы, что можно увидеть на фото ниже.

Кровоостанавливающий жгут продаётся практически в каждой аптеке, он обладает нужными свойствами для переноса заряда, а также достаточно эластичный. Купленный жгут следует отмыть от талька, высушить, и после этого отрезать до нужной длины с небольшим запасом. Для того, чтобы ленту жгута превратить в замкнутый круг концы можно просто склеить суперклеем с нахлёстом 2-3 см, прочности такого соединения оказалось более чем достаточно.

Следующая часть генератора – щётки, через которые заряд будет «наносится» на ленту и «стекать» с неё в верхнюю металлическую сферу. Щётки рекомендую сделать из отрезка многожильного кабеля, который оголяется от изоляции, распушается и припаивается на текстолитовые пластинки. Изготовить следует две такие щётки, на нижний ролик и на верхний. Нижняя щётка будет соединяться с нижним роликом и подключаться к заземлению, а верхняя будет подключена к металлической сфере. На фото ниже представлены готовые щётки.

Устанавливаются щётки непосредственно возле роликов вверху и внизу, расстояние от ленты до кончиков щёток должно быть минимально возможным, но при этом лента не должна их задевать. Ниже можно увидеть установленные щётки вверху и внизу соответственно.

Теперь осталось сделать опоры, на которые встанет верхняя сфера – в моём случае ей нашёлся более доступный аналог в виде перевёрнутой кастрюли. Торчащий выше уровня опор отрезок проволоки соединён со щёткой, он будет обеспечивать её контакт со сферой.

В нижней части конструкции с помощью такого же кусочка проволоки обеспечивается контакт вала, ролика и щёлки с заземлением. Обратите внимание, что для работы генератора обязательно наличие хорошего заземления.

В последнюю очередь устанавливается сфера, теперь генератор готов к запуску. При включении будет возникать разность потенциалов между заземлением (нижний ролик) и верхней сферой. Нарастать она будет до тех пор, пока не возникнет электрический пробой по воздуху или трубе, либо пока скорость нарастания заряда не превысит скорость его «стекания» со сферы из-за коронных разрядов. Эффективность работы генератора сильно зависит от влажности воздуха – чем более влажный воздух, тем больше потерь на коронный разряд, соответственно меньшего напряжения получится достичь. Увеличить скорость нарастания заряда можно путём увеличения скорости вращения ленты, при этом увеличиваться также будет и максимальное напряжение генератора. Для того, чтобы разрядить сферу, следует приблизить к ней заземлённый металлический предмет. Если этот предмет будет иметь острые грани – заряд стечёт плавно в виде коронного разряда, который можно увидеть только в полной темноте. Если же предмет будет с плавными линиями, то при приближении его на определённое расстояние к сфере произойдёт электрический пробой воздуха с довольно громким звуком и вспышкой. При экспериментах с генератором следует быть осторожным, несмотря на то, что он имеет крайне низкую мощность, импульсы напряжения в сотни киловольт могут причинить вред здоровью.

Смотрите видео