Por que nenhuma peça eletromecânica eletrostática macroscópica?

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Então, eu entendo que relés, motores e outros dispositivos eletromecânicos são quase sempre dispositivos eletromagnéticos. Por que é isso? Eu sei que existem motores eletrostáticos, mas o que os torna substancialmente piores que os motores eletromagnéticos?

Observe que estou perguntando especificamente sobre dispositivos macroscópicos. Estou ciente de que dispositivos eletromecânicos eletrostáticos são comuns no MEMS.

motor electromagnetic mechanical electrostatic Lareira
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Alguns dos mecanismos de coleta de papel nas copiadoras não são eletrostáticos? Além disso, alguns métodos de deposição de tinta? Eletrofiação de membranas?
Scott Seidman
@ScottSeidman Isso é totalmente possível! Eu estava pensando mais em máquinas análogas aos motores, onde é necessária uma alta potência.
Hearth
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@ScottSeidman: Claro, existem muitas aplicações para eletricidade estática , mas tente construir um motor eletrostático de 700 watts que possa operar sua máquina de lavar!
Dave Tweed
Você conta com motores e atuadores piezoelétricos? Eles são razoavelmente comuns.
Spehro Pefhany
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Alto-falantes de áudio eletrostático.
Robert Harvey

Respostas:

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Você calculou as tensões necessárias para obter a força ou o torque equivalente? É muito mais fácil construir máquinas compactas de potência equivalente com base em altas correntes, em vez de altas tensões.

Fazer uma máquina compacta basicamente se resume a ser capaz de concentrar o campo adequadamente. É fácil concentrar os campos magnéticos adicionando mais voltas às bobinas e usando peças de bastão de ferro para guiá-las.

Existem estruturas análogas para campos elétricos, mas um problema fundamental é que o ar (e outros dielétricos) se decompõe sob campos altos, permitindo que os elétrons deixem os condutores, o que estraga tudo. Mesmo em um vácuo forte, as emissões espontâneas limitam a intensidade do campo que você pode desenvolver.

Dave Tweed
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Isso abrange motores e alto-falantes, mas também tenho curiosidade em relés. Parece que um relé eletrostático evitaria o problema ocasional de um relé atrapalhando as medições de efeito de hall, embora isso possa ser um problema raro o suficiente para que realmente não importe.
Hearth
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Não há diferença substancial entre alto-falantes e relés ou solenóides. Você não acha que o vazamento do campo E também atrapalharia a eletrônica próxima? Uma alternativa são as máquinas piezoelétricas.
Dave Tweed
A diferença a que me refiro está no nível de potência. Os relés não pretendem acionar nada além de um contato, enquanto os alto-falantes convertem energia elétrica em potência de áudio e solenóides em potência mecânica. Mas sim, você está certo. Vazamento sempre será um problema, mas me parece que os campos magnéticos são potencialmente mais problemáticos do que os campos elétricos estáticos. Isso pode muito bem estar errado!
Hearth
Relés dispositivos felizmente poder superior atuais: névoa carro e local lâmpadas em 10 dos amplificadores ...
Solar Mike
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Os relés eletrostáticos na forma de, por exemplo, comutadores MEMS, são uma tecnologia atraente que tem sido foco de atenção significativa em pesquisa e desenvolvimento há algum tempo. A pequena escala de dispositivos MEMS significa que a funcionalidade útil (alternar um contato) pode ser alcançada com forças de campo razoáveis. Ofertas comerciais estão disponíveis e você está começando a vê-las nos mercados.
User49628
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Há pesquisas em andamento sobre máquinas eletrostáticas. Um atuador rotativo de protótipo é descrito por: G. Reitz, B. Butrymowicz, J. Reed, B. Ge e DC Ludois, "Uma máquina eletrostática de elastância comutada construída a partir de elementos sustentáveis ​​para atuadores rotacionais", 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition ECCE), Cincinnati, OH, 2017, pp. 2389-2395

A máquina descrita opera a 9000 volts e possui um dielétrico líquido. Produz 2 Nm de torque na parada, mas o torque de arrasto interno aumenta com a velocidade para igualar o torque produzido a cerca de 1100 RPM. A máquina foi construída em uma estrutura NEMA 42. Diz-se que a C-Motive Technologies Inc. comercializa essa tecnologia.

Charles Cowie
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Aqui está um bom livro detalhando vários tipos de motores eletrostáticos ...

insira a descrição da imagem aqui

http://rexresearch.com/jefimenko/jefimenkoesmotors.pdf

Eu não os chamaria de "piores", mas são diferentes dos motores de ímã.

Como outros observaram acima, você precisará de tensões muito altas e / ou muita área de superfície para produzir um torque relativamente baixo, mas para aplicações de baixo toque, alta velocidade, alta confiabilidade, baixa potência, um motor eletrostático pode ser uma boa escolha, especialmente se você já possui uma fonte de alta tensão / baixa corrente disponível.

bigjosh
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