的某些空白點給填補上。其實這是一個雙向的交流,洪濤也能從中受益,尤其是那些只知道原理,並沒真正做過的東西。真把實物搞出來了,立刻就能發現問題,解決問題的過程,就是學習的過程。
這次洪濤要做的是真正的發電機,還是個單相直流發電機,這和後世水力發電機的情況不太一樣。後世的電站,不管是水力的還是火力的或者風力的,絕大多數都是三相同步、非同步交流發電機,很少有用單相發電機的,直流的就更少了。原因很簡單,不是技術問題、也不是成本問題,而是需求。
後世的發電站是幹嘛用的?除了偏遠山區之外,絕大部分都是要併入當地電網的,而電網就是三相交流電。你要發出單相直流電來,除了自己用之外,無法接入電網,全浪費了。
金河上這個小型水力發電站並不存在併網的問題,它啥網也不用入,甚至連如何使用還沒想好呢,所以單相就足夠了。直流電比交流電對目前的金河國來講,用途要更廣泛一些,各種電解試驗基本都是用直流電來完成,所以直接用直流發電機更方便。
另外還有一個問題就是安全。電這個東西,既神奇又可怕。後世到處都是電,還有人不小心把自己電死呢,現在的人都沒見過電燈,更不知道電是什麼,對他們來講,交流電比直流電更危險。
交流電的電壓是指對地差,也就是說,如果你能對地完全絕緣,那你用手抓著三百八十伏的一根電線,啥事兒也不會有。但在目前這種情況下,連橡膠都沒有,誰能做到完全絕緣?這時候交流電就是大殺器了,只要碰上一根,電壓足夠的話,啪的一聲,你和大地就構成了一個迴路,這個人就完蛋了。
直流電的電壓是指正負極之間的差,也就是說,不管你對地絕緣不絕緣,你摸一根導線,不管正負極,只要電壓別太高,就是安全的,光著腳站河裡都沒事兒。想被直流電電死,您得同時摸兩根,或者負極接地,構成完整的迴路,電流才會從身體上穿過,刺啦,你又掛了。
不管交流電還是直流電,高於三十六伏和五十伏對人體都是有傷害的,能不能電死人,取決於電流強度和是否構成閉合迴路。直接從發電機裡輸出的直流電也是從交流整流出來的,裡面還帶著交流諧波,照樣會有對地電壓。蓄電池的直流電要更純粹,只要確定負極不接地,別同時觸碰兩極,要比交流電相對安全一些。
其實發電機從原理上講,發出來的都是交流電,直流發電機只是多了一個換向環和電刷,構成了換向器,也叫整流子,可以把交流電轉換成直流電。
採用直流發電機還有一個好處,就是可以把發電機和電動機一同搞出來。沒錯,發電機和電動機在結構上是一樣的,只是原理不同,一個是電磁感應原理,一個是通電導體在磁場中受力運動原理。前者用右手定律,後者用左手定律,一個是把機械能轉化為電能,一個是把電能轉化為機械能。
但直流發電機也有比較麻煩的地方,它的換向環製作起來工藝要求很高,要把一個一個的小銅條固定在鋼瓦上,不光和鋼瓦要完全絕緣,互相之間還得絕緣。這些小銅片的數量越多、越緊密,電刷在上面執行起來換向次數就越多,直流電的脈動就越小。
把轉向環的鋼瓦銼出凹槽,再在上面鑲嵌小銅片,一片挨著一片的排列整齊,高低也得一致,否則高速旋轉時電刷很快就會被磨壞。小銅片和鋼瓦之間、互相之間用什麼材料來絕緣呢?這個玩意不難找,天然雲母,它是耐高溫的絕緣材料。不過要想把一片天然雲母石一層一層的剝離成保鮮薄般的厚度,再用水壓機壓成一體,也是個很精細的活兒。
這部分的工作,齊祖和溫小七的手下都玩不轉,只能是去僱傭首飾匠人。他們那雙手無比精巧,幹這種精細活兒正好兒。只是速度有點慢,一個換向環分成兩瓣,四位金銀匠輪流上陣,也得折騰十天左右,還不知道這玩意能用多久就得換一個。它和電刷、軸承都算是易耗品,具體的資料還得等發電機真正執行起來才能統計。
光有發電機,還不能發電,如何把發電機裝在水壩上,如何讓水流衝擊扇葉轉動、如何把扇葉的轉動傳導給發電機、如何控制水流的速度、如何讓水流停止,這都是需要解決的問題。
洪濤採用的方式叫做斜擊式,這是一種微小型水力發電機經常採用的方式。這種發電機的葉輪叫鬥式葉輪,就像是很多把勺子頭斜著插在軸上。整個葉輪組被固定在一個鑄鐵桶形裝置中,側上部有個進水嘴,下部有出水口。水流從進水嘴衝進來,衝擊鬥型葉片帶動主軸轉動,同時做完了功