2.66 电机 (第1/4页)

    刚刚完成了几家工厂的视察，又有消息传来，电机的制作条件已基本成熟。李不伟听了大喜，决定进行下一个大的行动，那便是发电机与电动机的制作。按计划，这次准备制作四台电机，分别为三相交流同步发电机、三相交流异步电动机、直流发电机、直流电动机。其实，这四台电机也是两两配套使用的，而且对于同一台直流电机来说，既可以当作发电机，也可以当作电动机。当然，交流电机也是相同的道理，但是由于发电机使用了同步式，而电动机却使用了异步式，因此其原理稍有不同。

    在此之前，李不伟对于发电机基本不是很懂，至少他从未见过发电机的内部结构。但是既然来到了宋朝，好像只有他自己才最有资格进行电机的设计，因此早在一个多月之前，李不伟又搬出《大百科全书》，在其中查看了一些资料，又让周依依与香儿画了一些简单的图纸，这图纸便是历史上最早的电机设计图了。

    按理说，如果只是由发电机到电动机的做功转换，异步三相发电机是最简单的选择。然而李不伟当时并不清楚异步发电机是如何励磁的，也不知道其初始电流到底该如何提供。后来等他弄得明白些了，又发现使用同步电机才是最合适的选择。因此，这次试制的交流发电机，正是借鉴了后世的那种标准的交流三相同步发电机。

    发电机的定子由十二组线圈组成，而转子是采用励磁线圈产生磁场。励磁线圈的励磁电流，则是由同轴的直流发电机供给。如此一来，整个发电机并无外接的供电环或者电刷，基本上不会造成机械磨损。然而这种设计又会使得转子的制作比较复杂了。因为交流发电机的转子需要接上励磁线圈，而励磁发电机的转子需要切割磁力线的线圈，所以实际上是要制作两组同轴的转子。至于定子，励磁发电机采用永磁体定子，而交流发电机采用绕组定子，只不过绕组间的绝缘尚未经过检测，李不伟一时也不知道这种设计能否成功。

    交流发电机定子的材质是个关键，但目前并无条件制作后世的那种硅铁芯，因此只好经过一系列简单的电磁实验，最终选用了一种磁通量相对较大的铁合金，又经过了多层铸造，然后再定位叠加，最终固定成为一个筒式的定子。这样一来，发电机所发出的电压，就可以通过改变励磁线圈的电压来调整，而频率则只能通过发电机的转速进行控制了。因为总共有十二组线圈，因此发电机的转速只需十三圈左右，便能达到所需的频率。按目前的计划，发电机将只带动三相电动机，但李不伟还是从发电机引出了四条线，以备将来的单相电机之用，又或者说，至少也能给笔记本充一下电，毕竟他带来的原装充电器还没用过一次呢。

    异步三相电动机制作就简单了些，至少转子不需要励磁线圈，只是用普通的铁材做成笼状就可以了。只不过为了避免受到过大离心力而便其变型，在转子的中间部分，还需要用硬木制作的圆盘进行加固。其实这种交流电动机与异步发电机完全一样，而定子的绕组也与发电机完全相同，只不过作为电机动，除了要考虑转速之外，还要考虑转距的问题。由于转矩与电压的平方成正比，而转速与交流电的频率有关，也与绕组对数有关，因此这种电机一旦制作出来，除非改变发电机的频率，否则基本上是定转速的。直流发电机更为简单，其实直流发电机和直流电动机在结构上没有差别，只不过直流发电机是用其他机器带动，使其线圈在磁场中转动，不断地切割磁感线，产生感应电动势，把机械能变成电能。

    既然各种问题都已分析得透彻，而且电机的基本零件已制作完毕，李不伟便将接下来的组装与测试问题交给了范文进。而徐永红则有另一个任务，便是制作出一批电流表与电压表，至于这两种电表刻度的标定，李不伟准备由自己做出基准数据，然后再以此作为参照，将其它仪表分别标定便是。另外，由于交流电尚无法变为直流电，因此这次制作的电表，也只能测量直流电的电流与电压了。当然，整流器件的研制也已开始了。

    电流表的关键部件是表头。目前实验室与仪表厂所制作出的游丝，基本是一种完全的线性弹簧，李不伟书房桌上摆着的这台电表，其表头正是用游丝制作出来的。对于电流、电压表盘的标定，其实并不是太难，用现有的一些设备完全可以输出较为精确的电压。例如笔记本的USB端口就能输出5V的直流电压，然后从一些机器上拆几个电阻，便能制作好电流表的表盘了。有了电流表，电压表也不是问题。

    李不伟将自己带来的一些电器设备全部翻了一遍，却始终不知道该拆哪个电器上的电阻。笔记本电脑、MP3、手机是肯定不行了，因为这些电器中的大都是表面元件。如此看来，只有拆对讲机了。李不伟找了一把这几天刚刚制作的小螺丝刀，松开了对讲机锣丝，小心翼翼地移开了后盖，结果他发现自己是幸运的。对讲机内有十几个金属膜电阻，看其尺寸大都是0.25W的功率，再仔细观察这些电阻的色环标识，又找到了几个五环的电阻，这种电阻的精度应该是比较高了，然后他又检查了代表精度的最后一环，终于找到了三个最容易拆卸的电阻，其阻值分别为470欧姆、1K、以及100欧姆。

    当然李不伟也知道，平常的表头是万万承受不了一安培的电流的，所谓的测量大电流，都是串接了电阻之后进行的，实际上通过表头的电流都以毫安计的。因此李不伟要做的第一件事，便是用火烙铁取下对讲机的100欧电阻，然后串联到表头上，再从USB取5V电压，如果一来便能得到50毫安的电流了。如此忙了半天，李不伟终于搞定了电流表的两个刻度，即50毫安与100毫安，此时100毫安的刻度仍然处于中间偏右的位置。有了这两个刻度，其余的刻度便可以按等分的方法进行标定。等到仪表厂批量制作出电表之后，也可以对照着这两个刻度进行标定。

    接下来，李不伟要制作一个标准电阻了。有了这个标准电阻与电流表，电学实验室与电子元件厂就可以很快地制造出其它阻值的电阻，然后将不同的电阻串接到表头上，就能测量一系列的电流值与电压值了，当然此时仅局限于直流电的测量了。

    这个标准电阻的阻值为100欧。李不伟的做法是：先将这一整圈电阻丝与1K的金属膜电阻串联起来，得到了一个电流读数，然后他估算出这一整圈电阻丝的阻值大约有600多欧，然后他再从对讲机上拆下470欧姆的电阻与这圈电阻丝串了起来，经过多次的试验，最终得到了一截阻值为100欧的电阻丝。现在，李不伟终于有了标准电阻丝，以及带有标记的电流表。实验室有了这两样东西，便能制作出任意读数的电流表与电压表，以及任意阻值的电阻了。当然，电表的内阻此时已忽略不计了。

    按原计划，四台电机还需要十多天才能制作完成。因此在接下来的几天，李不伟除了早上去了解一下电机的制作进度之外，余下来的时间便在几家工厂来回查看。毕竟实验室中所有人都知道，目前最重要的便是兵器的制造，而兵器的制造又离不开机床设备，机床又离不开轴承、齿轮、润滑油、刀具，因此这其中任何一个工厂出了问题，都必将影响到兵器制造的进