第十六章 電廠

　　軍隊(duì)的事情吩咐魏忠去招人，這不是一時(shí)半會(huì)兒能解決的。朱棣就考慮著接下來(lái)自己最需要什么？

　　首先自己最需要各種高性能的鋼鐵材料，而且種類很多，比如之前玻璃窯需要的球墨鑄鐵，機(jī)床的刀具需要需要的高速鋼，生產(chǎn)發(fā)電站的渦輪葉片需要的合金鋼，做槍支需要的合金鋼……這些材料需求都是急需自己去解決的，而且這個(gè)時(shí)代并沒(méi)有這些性能優(yōu)異的鋼鐵材料。

　　所以目前對(duì)于朱棣來(lái)說(shuō)，鋼鐵的大規(guī)模生產(chǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有小規(guī)模生產(chǎn)這些各種特種鋼來(lái)得重要。

　　那么需要這么多需要這么多種類，而且產(chǎn)量要求還很低的鋼材，用什么生產(chǎn)呢？這個(gè)時(shí)代的高爐？這是不可能的，這個(gè)時(shí)代的高爐還非常原始，煉鋼都煉不出來(lái)，去煉各種元素配比要求嚴(yán)格的合金鋼，那就是在夢(mèng)里。

　　至于自己設(shè)計(jì)建造一個(gè)，可以是也可以的，但是時(shí)間太長(zhǎng)了，解決不了燃眉之急。

　　所以朱棣首先就想到了小型電弧煉鋼爐。這是用直流電之間產(chǎn)生的電弧，加熱鋼鐵，達(dá)到煉鋼的目的，理論上來(lái)說(shuō)，就跟焊接的電弧焊原理差不多。但是這就需要電了。

　　所以這就需要一個(gè)先期的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的直流發(fā)電站，這個(gè)發(fā)電站朱迪計(jì)劃用來(lái)做一個(gè)小型電弧煉鋼爐，這個(gè)煉鋼爐可以很小，可能只有后世實(shí)驗(yàn)室用的那么大。但是足夠朱棣救急使用了，就算再大，朱棣也沒(méi)有那么電量來(lái)滿足它的要求。

　　并且這個(gè)電站還需要承擔(dān)相當(dāng)大一部分其他計(jì)劃的用電，首先，朱棣需要用這一個(gè)發(fā)電站的帶動(dòng)一部分機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)粗加工一些零件，一下要求不高的就可以直接使用，而對(duì)于精度要求高的，就只有再讓鉗工慢慢磨了。這樣可以極大加快朱棣的零件加工速度，相當(dāng)大一部分工程都能加快速度。

　　朱棣還需要一部分的電力用于化學(xué)電解方面，如電解氯化鈉，可以得到氯氣（制鹽酸），氫氣（冶金還原劑），氫氧化鈉。光是三酸兩堿就解決了兩個(gè)。電解各種熔融鹽，可以得到相應(yīng)的金屬單質(zhì)。這都是最重要的工業(yè)基礎(chǔ)原料。

　　電力對(duì)于朱棣來(lái)說(shuō)就是典型的僧多肉少。

　　按目前的工藝程度，朱棣首選是水力渦流發(fā)動(dòng)機(jī)，這是朱棣以前看過(guò)的一個(gè)設(shè)計(jì)，零件加工難度不大，一個(gè)渦輪葉片、一個(gè)直流發(fā)電機(jī)、一個(gè)圓形水槽，就可以組成一個(gè)發(fā)電站了。

　　因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)渦流發(fā)電，主要流程是把河里的水分出一個(gè)小支流出來(lái)，引入一個(gè)修成圓形的水路中，水從圓心（同時(shí)也是發(fā)電機(jī)葉片處）向下流出，因?yàn)樗鹘?jīng)過(guò)影響后，會(huì)在發(fā)電機(jī)葉片處形成渦流，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，生產(chǎn)電力，這種結(jié)構(gòu)有效增加了水力利用率。

　　他看過(guò)一個(gè)圓形渦流河道為直徑2米左右、1.5米的落差，為此設(shè)計(jì)的渦流發(fā)電機(jī)，它能達(dá)到十二千瓦。這已經(jīng)是非常不錯(cuò)了。

　　最最總要的是，這種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，土木施工難度幾乎等于沒(méi)有，是目前最適合朱棣小規(guī)模發(fā)電，就是單個(gè)功率也有點(diǎn)?。▎蝹€(gè)修太大會(huì)導(dǎo)致土木施工的難度加大，電機(jī)葉片要求也驟然增加。），多修幾個(gè)就應(yīng)該能夠朱棣目前使用。

　　當(dāng)然以后肯定是要修跟大型的水力發(fā)電站的，比較大型發(fā)電站動(dòng)不動(dòng)就是上百萬(wàn)千瓦，這種渦流發(fā)電機(jī)是怎么也趕不上的，這個(gè)東西只能說(shuō)是過(guò)渡一下，小打小鬧而已。

　　既然選好了總體方案，那么朱棣就可以開(kāi)始設(shè)計(jì)了，首先是要選直流還是交流？

　　當(dāng)然這里是選直流了，朱棣當(dāng)然知道交流電是后面大規(guī)模運(yùn)用電力的基礎(chǔ)，交流電的優(yōu)點(diǎn)朱棣也能數(shù)出一大堆來(lái)，那么朱棣為什么不選？

　　最主要的是朱棣需要把一部分電力用于電解，而朱棣目前也沒(méi)有電力整流元件，那需要二極管、電容、電阻等元件，這些東西小功率的朱棣還能想辦法DIY一下，但是大概率就不是朱棣目前能解決的了。

　　總不可能用交流電去電解吧？那就是在開(kāi)玩笑……

　　所以雖然直流電動(dòng)機(jī)因?yàn)榇嬖趽Q向器，制造、維護(hù)復(fù)雜，價(jià)格較高。但是也只能咬咬牙上了。

　　而且這次設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)，從結(jié)構(gòu)來(lái)看，這個(gè)發(fā)電機(jī)和之前自己設(shè)計(jì)的給平板充電的是不同的。首先，最明顯的是它并不會(huì)用到磁鐵，提供磁場(chǎng)的部件變?yōu)榱藙?lì)磁系統(tǒng)，就是通過(guò)電磁感應(yīng)現(xiàn)象提供磁場(chǎng)的一個(gè)電磁鐵組。

　　直流發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋.電刷.機(jī)座及軸承等部件構(gòu)成。

　　定子由機(jī)座、定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。這也就是勵(lì)磁系統(tǒng)。

　　轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子磁極（有磁扼.磁極繞組)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。它連接中水中的發(fā)電機(jī)葉片，提供動(dòng)力。

　　整個(gè)發(fā)電機(jī)通過(guò)軸承、機(jī)座及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滑環(huán)通入一定勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子線圈做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

　　從功率問(wèn)題來(lái)看，發(fā)電機(jī)的定子是有功源，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流，在原動(dòng)力（水力）的拖動(dòng)下，向外輸出交流電的有功，由原動(dòng)力決定有功功率的大小。

　　發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是無(wú)功源、繞組從外部引入直流電建立磁場(chǎng)，在原動(dòng)力的拖動(dòng)下，向外輸送交流電的無(wú)功，由外部輸入（多數(shù)用發(fā)電機(jī)自發(fā)的交流電而得）的直流電決定無(wú)功功率的大小。

　　這其中兩個(gè)概念，無(wú)功功率和有功功率。簡(jiǎn)單的解釋一下就是，

　　有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：這里的定子就是把電力轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)；

　　無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，把一種能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，這里就是把水力的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

　　換句話說(shuō)就是，水力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電力越強(qiáng)，而產(chǎn)生的電力越強(qiáng)，輸入定子的功率越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)越強(qiáng)。所以從電磁原理來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子和定子是精密聯(lián)系的。

　　這就是發(fā)電機(jī)的理論設(shè)計(jì)部分，接下來(lái)就是實(shí)現(xiàn)它。

　　粗略一看電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，就能看到有許多加工難點(diǎn)，比如說(shuō)軸承，比如說(shuō)轉(zhuǎn)軸……等等，而且就是完成了，材料也不過(guò)關(guān)，需要經(jīng)常維護(hù)的。