Wimshurst elektriseermachine

[jkien]

Is het verstandig dat het statief van metaal is in plaats van een isolator?

[Michel Uphoff]

In het centrum van de constructie heerst een nulpotentiaal, zoals in het centrum van beide conductorarmen. PP wees daar in een eerder bericht terecht op. De sectoren hebben op 12 resp. 6 uur een geringe lading. De hoge, tegengestelde, ladingen zitten symmetrisch links en rechts op 15 en 9 uur, bij de kamcollectors. Vandaar dat het geen probleem is dat de middenzuil van metaal is. In een aantal modellen wordt hij zelfs verbonden met de connector tussen beide Leidse flessen (die in serie staan, dus ook hier centraal een nulpotentiaal).

Kerninzicht bij de initiële vraag van mij over de opbouw tot hoge spanningsverschillen is mijn inziens de eenvoudige wet: ΔV = Q/C

En dat voltrekt zich in de Wimshurst machine m.i. als volgt: Op 12 en 6 uur hebben twee tegenoverstaande sectoren een bepaalde lading Q, een onderlinge capaciteit C en een bescheiden potentiaalverschil ΔV. Omdat de borstels de verbinding verbreken kan de lading niet meer wijzigen (vermits de isolatie prima is). Nu beide sectoren verder naar 9 resp. 15 uur draaien en dus de capaciteit tussen de sectoren sterk vermindert moet ΔV naar hogere waarden naarmate de sectoren naar de buitengebieden draaien, waar het zo opgekrikte potentiaal wordt 'afgetapt' door de collectors.

[Michel Uphoff]

Het aandrijfmechanisme onder de basis met 1:4 vertraging is gereed

Wellicht maak ik de zijkanten nog dicht, maar deze pootjes doen hun werk ook.

Tijd om aan de collectoren en de behuizing voor de Leidse flessen te beginnen.

[Professor Puntje]

Ziet er weer heel mooi uit!

[Michel Uphoff]

Inmiddels zijn de isolerende dwarssteun, de collectors en de elektroden ook af. De isolerende handvatten zijn gemaakt van perspex.

De scherpe pinnen die in de collectorbeugels moeten, monteer ik pas aan het einde.

Aan het uitstekende einde van de collector komt later een (afschakelbare) verbinding voor de Leidse flessen.

Op de elektrodenstangen kunnen naar believen grote en/of kleine bollen geschroefd worden.

[Michel Uphoff]

En ook de Leidse flessen schieten op. De verbinding tussen de buitenwanden is nog niet aanwezig. Die wordt onderbreekbaar zodat de flessen eenvoudig 'aan' en 'uit' gezet kunnen worden. Ook de binnenwand (condensatorplaat) is nog niet aangebracht.

Ze zijn gemaakt van 4,5 mm dik PVC dat in theorie 45 kV doorslagspanning per mm kent. Beide condensatoren worden in serie geplaatst en zouden in theorie bestand moeten zijn tegen 400 kV, dus een ontladingsboog van 13 cm zou haalbaar kunnen zijn. Om de buitenzijde van het PVC zit een folie van 0,1 mm dik aluminium gelijmd dat zo de buitenste condensatorplaat vormt.

Nog flink wat afwerkklusjes en dan kan ik aan de laatste stap beginnen; het aanbrengen van de sectoren, de borstels en de collectorkammen.

[Professor Puntje]

Dat is al een heel eind!

[Michel Uphoff]

Een vol blikje bier in de draaibank. Ik denk niet dat vaak gezien is . Mooi schoongeschuurd, leeggedronken en

opengeknipt en nu is het een binnenplaat van een Leidse fles. Hier beide Leidse flessen in diverse staten van montage. Inmiddels is de onderbreekbare verbinding tussen beide condensatoren ook gereed.

[HansH]

Ziet er wel super uit allemaal. Ik wil ook wel zo'n draaibank.
Hoeveel capaciteit heb je nu gemaakt ? en hoeveel joule denk je dat daarin gaat zitten? (ik probeer nog even een voorzichtige hint te geven)

[Professor Puntje]

Heel mooi om te zien hoe je dat apparaat stap voor stap maakt.

[Michel Uphoff]

een voorzichtige hint

Hint is al een tijdje terug begrepen. Op dit moment moet de capaciteit (ik moet het nog even meten ter controle) ongeveer 180 pF per stuk zijn. Omdat ze in serie staan wordt de capaciteit dus net iets onder de 100 pF. Dat zou bij 300 kV neerkomen op rond de 7,5 Joule. Levensgevaarlijk..
Toch nog even verder kijken want natuurlijk ligt het wat ingewikkelder, een batterij bevat heel wat meer Joules en kan geen kwaad. Er dient rekening gehouden te worden met de lichaamsweerstand en de duur van de ontlading en daarover worden wel zeer veilige aannames gedaan. Daar ga ik nog wel wat op doorlezen.

Maar, aanraken als de Leidse flessen 'aan' staan is natuurlijk vréselijk dom. Ik heb daarom afgezien van de handaandrijving, zodat er altijd voldoende afstand tot de machine gehouden kan worden. Verder zal er een speciale ontlaadstick komen, zodat het ding altijd op afstand vrij van lading gemaakt kan worden.

Dit weekend nog een flink aantal kleine afwerkklusjes en dan kan ik beginnen aan de borstels, de collector en de sectoren. Om die allemaal mooi gelijk te krijgen ga ik eerst een uitsteektool maken. Met wat dun staalplaat rond een voorgevormd blokje gebogen en er aan vast gelijmd moet dat wel te doen zijn denk ik.

Heel mooi om te zien hoe je dat apparaat stap voor stap maakt.

Leuk dat je er van geniet. Als hij helemaal af is en goed werkt, dan demonteer ik hem om alle onderdelen netjes af te werken. Dan is het ook een mooi moment om te zien of ik een stop-motion filmpje kan maken van de gehele montage.

[OOOVincentOOO]

Een vol blikje bier in de draaibank. Ik denk niet dat vaak gezien is . Mooi schoongeschuurd, leeggedronken en

Ik wist niet dat sluikreclame zo een groot probleem was? Of begrijp ik het verkeerd?

Complimenten, ik geniet erg van dit draadje.

[Michel Uphoff]

Een waarschijnlijk belangrijke wijziging aan het contactvlak van de Leidse flessen en de bodemplaat aangebracht

Omdat de bodem voor de bevestiging een centraal gat heeft, was het pad van de binnenste condensatorplaat naar de buitenzijde slechts 4 cm. Door de vlakken aan te passen is daar nu ruim 2,5 cm bij gekomen. Dit zou een vonkboog van 13 cm dus niet in de weg mogen zitten. Maar zekerheidshalve trek ik de binnenplaat wat hoger van de bodem weg.

Gemonteerd is er geen verschil merkbaar.

Inmiddels de meest toepasselijke sectorvorm bepaald:

Ik ga uit van slechts 16 sectoren. Verdubbeling naar 32 sectoren levert een zeer bescheiden toename van de stroomsterkte op, wat makkelijk te compenseren is met een iets hoger toerental. Maar doordat de sectoren dichter bij elkaar komen te liggen is er ook meer lek.

Er zit een fout in de Wimshurst Machine Designer software (zie eerder in dit topic). Bij het aanpassen van het aantal sectoren, wordt geen rekening gehouden met de veranderende onderlinge afstand, en dus met eventuele toe- of afgenomen lek tussen de sectoren. Laat men het aantal sectoren ongewijzigd maar verandert met de onderlinge afstand, dan wijzigt de maximale spanning wel navenant. Vreemd dat deze fout niemand lijkt opgevallen.

[OOOVincentOOO]

Stomme vraag misschien:

Ga je ook een veiligheid inbouwen dat je langzaam kunt ontladen via een grote weerstand ofzo?

Een lange tijd geleden had ik geleerd een CRT (beeldbuis) te ontladen via de hogespannings dop aan de CRT. Dat heb ik een keer op de foute manier gedaan toen ik 18 of 19 jaar bij een reparatie, van mijn scoop of TV (ik weet niet meer wat). Een enorme klap, nooit eerder meegemaakt! Volgens mij heb ik toen 10 minuten op de grond gelegen van de oplawaai, schrik en angst!

[Michel Uphoff]

Ja, je krijgt een echte dreun van zo'n CRT (van de flyback transformator).

Ik maak een korstluitstick. Metaal aan een isolerende steel, beide bollen tegelijk raken en de lading is weg.