Электростатикалық қозғыштар: Тартқыш және итергіш күштерге негізделген электрмоторлар
Electrostatic motor
Электростатикалық моторлар: заряд тарту-ығысу принципімен жұмыс істейтін электр қозғалтқыштары. Жоғары кернеу, ғарыш иондық қозғалтқыштары туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр зарядының тартылуы мен тебілуіне негізделген электр қозғалтқышының түрі. Электростаттық қозғалтқыш немесе конденсаторлық қозғалтқыш – электр зарядының тартылуы мен тебілуіне негізделген электр қозғалтқышының бір түрі. Электростаттық қозғалтқыштың тағы бір түрі – ғарыш кемелерінде қолданылатын электростаттық иондық жылдамдатқыш, онда күштер мен қозғалыс электростаттық түрде үдетілген иондар арқылы туындайды.
Type of electric motor based on attraction and repulsion of electric charge
An electrostatic motor or capacitor motor is a type of electric motor based on the attraction and repulsion of electric charge. An alternative type of electrostatic motor is the spacecraft electrostatic ion drive thruster where forces and motion are created by electrostatically accelerating ions.
Шолу
Электростатикалық қозғалтқыш электр зарядының тартылуы мен тебілуіне негізделген. Көбінесе электростатикалық қозғалтқыштар, дәстүрлі катушкаға негіделген қозғалтқыштардың қарама-қарсы түрі болып табылады. Олар әдетте жоғары кернеулі қуат көзін қажет етеді, бірақ өте кішкентай қозғалтқыштар төмен кернеуде жұмыс істейді. Дәстүрлі электр қозғалтқыштары магниттік тартылыс пен тебілуді пайдаланады және төмен кернеуде жоғары ток талап етеді. 1740 және 1750 жылдары Эндрю Гордон мен Бенджамин Франклин алғашқы электростатикалық қозғалтқыштарды жасады. Бүгінде электростатикалық қозғалтқыштар микромеханикалық (МЭМС) жүйелерде кеңінен қолданылады, онда олардың жұмыс кернеуі 100 вольттан төмен болады, ал жылжымалы зарядталған пластиналарды жасау, катушкалар мен темір өзектерді жасаудан әлдеқайда оңай.
An electrostatic motor is based on the attraction and repulsion of electric charge. Usually, electrostatic motors are the dual of conventional coil based motors. They typically require a high voltage power supply, although very small motors employ lower voltages. Conventional electric motors instead employ magnetic attraction and repulsion, and require high current at low voltages. In the 1740s and 1750s, the first electrostatic motors were developed by Andrew Gordon and by Benjamin Franklin. Today the electrostatic motor finds frequent use in micro mechanical (MEMS) systems where their drive voltages are below 100 volts, and where moving, charged plates are far easier to fabricate than coils and iron cores.
Коронаны түсіретін қозғалтқыш
Короналық разряд қозғалтқышы, сондай-ақ корона қозғалтқышы деп те аталады, ғасырлар бойы белгілі болған.
The corona discharge motor, also known as corona motor, has been known for centuries.
Наноқұбырлы наномотор
2004 жылы Берклидегі Калифорния университетінің зерттеушілері көп қабатты көміртек нанотүтіктеріне негізделген айналу подшипниктерін жасады. Ілгеріленген көп қабырғалы көміртек нанотүтігінің сыртқы қабығына (ұяланған көміртек цилиндрлері сияқты) 100 нм шамасындағы алтын пластинканы бекіту арқылы, олар сыртқы қабықты ішкі өзекке қатысты электростатикалық түрде айналдыра алады. Бұл подшипниктер өте берік; құрылғылар мыңдаған рет қозғалды, бірақ тозудың ешқандай белгісі байқалған жоқ. Бұл наноэлектромеханикалық жүйелер (НЭМЖ) миниатюраландырудың үміт беретін бағытын көрсетеді және болашақта коммерциялық қолдануға ие болуы мүмкін.
In 2004, researchers at University of California, Berkeley, developed rotational bearings based upon multiwall carbon nanotubes. By attaching a gold plate (with dimensions of the order of 100 nm) to the outer shell of a suspended multiwall carbon nanotube (like nested carbon cylinders), they are able to electrostatically rotate the outer shell relative to the inner core. These bearings are very robust; devices have been oscillated thousands of times with no indication of wear. These nanoelectromechanical systems (NEMS) represent a promising direction in miniaturization and may find their way into commercial applications in the future.
Электростатикалық иондық қозғалтқыш
Электр қозғалтқыштары, жалпы алғанда, электр тогымен қуаттанғанда қозғалыс тудырады. Ғарыш кемелерінде қолданылатын иондық қозғалтқыштардың көптеген түрлері иондарды жылдамдату үшін электростатикалық күштерді пайдаланады, соның нәтижесінде қозғалыс күштері пайда болады, демек оларды дәстүрлі емес электр қозғалтқыштары деп санауға болады. Торлы электростатикалық иондық қозғалтқыштар көбінесе ксенон газын қолданады. Бұл газ зарядталмаған, және оны жоғары энергиялы электрондармен бомбалау арқылы иондайды. Бұл электрондар ыстық қыздырушы катодтан алынып, катодтың электр өрісінде анодқа (Кауфман типіндегі иондық қозғалтқыш) дейін үдетілуі мүмкін. Балама ретінде, электрондарды орамның айнымалы магнит өрісі тудырған тербелісті электр өрісі үдетуі мүмкін, бұл өзін-өзі сақтайтын разрядқа алып келеді және катодты қажет етпейді (радиожиілікті иондық қозғалтқыш).
Electric motors, in general, produce motion when powered by electric currents. The common type of spacecraft ion thruster uses electrostatic forces to accelerate ions to generate forces to create motion, and thus can be considered as unconventional electric motors. Gridded electrostatic ion thrusters commonly utilize xenon gas. This gas has no charge and is ionized by bombarding it with energetic electrons. These electrons can be provided from a hot filament cathode and accelerated in the electrical field of the cathode fall to the anode (Kaufman type ion thruster). Alternatively, the electrons can be accelerated by the oscillating electric field induced by an alternating magnetic field of a coil, which results in a self sustaining discharge and omits any cathode (radiofrequency ion thruster).