第十六章 電廠

　　軍隊的事情吩咐魏忠去招人，這不是一時半會兒能解決的。朱棣就考慮著接下來自己最需要什么？

　　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，而且這個時代并沒有這些性能優(yōu)異的鋼鐵材料。

　　所以目前對于朱棣來說，鋼鐵的大規(guī)模生產(chǎn)遠沒有小規(guī)模生產(chǎn)這些各種特種鋼來得重要。

　　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？這個時代的高爐？這是不可能的，這個時代的高爐還非常原始，煉鋼都煉不出來，去煉各種元素配比要求嚴格的合金鋼，那就是在夢里。

　　至于自己設(shè)計建造一個，可以是也可以的，但是時間太長了，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，達到煉鋼的目的，理論上來說，就跟焊接的電弧焊原理差不多。但是這就需要電了。

　　所以這就需要一個先期的、結(jié)構(gòu)簡單的直流發(fā)電站，這個發(fā)電站朱迪計劃用來做一個小型電弧煉鋼爐，這個煉鋼爐可以很小，可能只有后世實驗室用的那么大。但是足夠朱棣救急使用了，就算再大，朱棣也沒有那么電量來滿足它的要求。

　　并且這個電站還需要承擔相當大一部分其他計劃的用電，首先，朱棣需要用這一個發(fā)電站的帶動一部分機床的運轉(zhuǎn)，來粗加工一些零件，一下要求不高的就可以直接使用，而對于精度要求高的，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。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。

　　電力對于朱棣來說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)動機，這是朱棣以前看過的一個設(shè)計，零件加工難度不大，一個渦輪葉片、一個直流發(fā)電機、一個圓形水槽，就可以組成一個發(fā)電站了。

　　因為它是通過渦流發(fā)電，主要流程是把河里的水分出一個小支流出來，引入一個修成圓形的水路中，水從圓心（同時也是發(fā)電機葉片處）向下流出，因為水流經(jīng)過影響后，會在發(fā)電機葉片處形成渦流，帶動發(fā)電機葉片轉(zhuǎn)動，生產(chǎn)電力，這種結(jié)構(gòu)有效增加了水力利用率。

　　他看過一個圓形渦流河道為直徑2米左右、1.5米的落差，為此設(shè)計的渦流發(fā)電機，它能達到十二千瓦。這已經(jīng)是非常不錯了。

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

　　當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)電站動不動就是上百萬千瓦，這種渦流發(fā)電機是怎么也趕不上的，這個東西只能說是過渡一下，小打小鬧而已。

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

　　當然這里是選直流了，朱棣當然知道交流電是后面大規(guī)模運用電力的基礎(chǔ)，交流電的優(yōu)點朱棣也能數(shù)出一大堆來，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？那就是在開玩笑……

　　所以雖然直流電動機因為存在換向器，制造、維護復(fù)雜，價格較高。但是也只能咬咬牙上了。

　　而且這次設(shè)計的發(fā)電機，從結(jié)構(gòu)來看，這個發(fā)電機和之前自己設(shè)計的給平板充電的是不同的。首先，最明顯的是它并不會用到磁鐵，提供磁場的部件變?yōu)榱藙畲畔到y(tǒng)，就是通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象提供磁場的一個電磁鐵組。

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

　　定子由機座、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)、風扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。它連接中水中的發(fā)電機葉片，提供動力。

　　整個發(fā)電機通過軸承、機座及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，通過滑環(huán)通入一定勵磁電流，使轉(zhuǎn)子成為一個旋轉(zhuǎn)磁場，定子線圈做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

　　從功率問題來看，發(fā)電機的定子是有功源，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、電流，在原動力（水力）的拖動下，向外輸出交流電的有功，由原動力決定有功功率的大小。

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

　　這其中兩個概念，無功功率和有功功率。簡單的解釋一下就是，

　　有功功率是保持用電設(shè)備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機械能、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；

　　無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，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械能轉(zhuǎn)化為電能。

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

　　這就是發(fā)電機的理論設(shè)計部分，接下來就是實現(xiàn)它。

　　粗略一看電動機的設(shè)計，就能看到有許多加工難點，比如說軸承，比如說轉(zhuǎn)軸……等等，而且就是完成了，材料也不過關(guān)，需要經(jīng)常維護的。