军队的事情吩咐魏忠去招人,这不是一时半会儿能解决的。朱棣就考虑着接下来自己最需要什么?
首先自己最需要各种高性能的钢铁材料,而且种类很多,比如之前玻璃窑需要的球墨铸铁,机床的刀具需要需要的高速钢,生产发电站的涡轮叶片需要的合金钢,做枪支需要的合金钢……这些材料需求都是急需自己去解决的,而且这个时代并没有这些性能优异的钢铁材料。
所以目前对于朱棣来说,钢铁的大规模生产远没有小规模生产这些各种特种钢来得重要。
那么需要这么多需要这么多种类,而且产量要求还很低的钢材,用什么生产呢?这个时代的高炉?这是不可能的,这个时代的高炉还非常原始,炼钢都炼不出来,去炼各种元素配比要求严格的合金钢,那就是在梦里。
至于自己设计建造一个,可以是也可以的,但是时间太长了,解决不了燃眉之急。
所以朱棣首先就想到了小型电弧炼钢炉。这是用直流电之间产生的电弧,加热钢铁,达到炼钢的目的,理论上来说,就跟焊接的电弧焊原理差不多。但是这就需要电了。
所以这就需要一个先期的、结构简单的直流发电站,这个发电站朱迪计划用来做一个小型电弧炼钢炉,这个炼钢炉可以很小,可能只有后世实验室用的那么大。但是足够朱棣救急使用了,就算再大,朱棣也没有那么电量来满足它的要求。
并且这个电站还需要承担相当大一部分其他计划的用电,首先,朱棣需要用这一个发电站的带动一部分机床的运转,来粗加工一些零件,一下要求不高的就可以直接使用,而对于精度要求高的,就只有再让钳工慢慢磨了。这样可以极大加快朱棣的零件加工速度,相当大一部分工程都能加快速度。
朱棣还需要一部分的电力用于化学电解方面,如电解氯化钠,可以得到氯气(制盐酸),氢气(冶金还原剂),氢氧化钠。光是三酸两碱就解决了两个。电解各种熔融盐,可以得到相应的金属单质。这都是最重要的工业基础原料。
电力对于朱棣来说就是典型的僧多肉少。
按目前的工艺程度,朱棣首选是水力涡流发动机,这是朱棣以前看过的一个设计,零件加工难度不大,一个涡轮叶片、一个直流发电机、一个圆形水槽,就可以组成一个发电站了。
因为它是通过涡流发电,主要流程是把河里的水分出一个小支流出来,引入一个修成圆形的水路中,水从圆心(同时也是发电机叶片处)向下流出,因为水流经过影响后,会在发电机叶片处形成涡流,带动发电机叶片转动,生产电力,这种结构有效增加了水力利用率。
他看过一个圆形涡流河道为直径2米左右、1.5米的落差,为此设计的涡流发电机,它能达到十二千瓦。这已经是非常不错了。
最最总要的是,这种发电机结构简单,土木施工难度几乎等于没有,是目前最适合朱棣小规模发电,就是单个功率也有点小(单个修太大会导致土木施工的难度加大,电机叶片要求也骤然增加。),多修几个就应该能够朱棣目前使用。
当然以后肯定是要修跟大型的水力发电站的,比较大型发电站动不动就是上百万千瓦,这种涡流发电机是怎么也赶不上的,这个东西只能说是过渡一下,小打小闹而已。
既然选好了总体方案,那么朱棣就可以开始设计了,首先是要选直流还是交流?
当然这里是选直流了,朱棣当然知道交流电是后面大规模运用电力的基础,交流电的优点朱棣也能数出一大堆来,那么朱棣为什么不选?
最主要的是朱棣需要把一部分电力用于电解,而朱棣目前也没有电力整流元件,那需要二极管、电容、电阻等元件,这些东西小功率的朱棣还能想办法DIY一下,但是大概率就不是朱棣目前能解决的了。
总不可能用交流电去电解吧?那就是在开玩笑……
所以虽然直流电动机因为存在换向器,制造、维护复杂,价格较高。但是也只能咬咬牙上了。
而且这次设计的发电机,从结构来看,这个发电机和之前自己设计的给平板充电的是不同的。首先,最明显的是它并不会用到磁铁,提供磁场的部件变为了励磁系统,就是通过电磁感应现象提供磁场的一个电磁铁组。
直流发电机由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。
定子由机座、定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。这也就是励磁系统。
转子由转子铁芯、转子磁极(有磁扼.磁极绕组)、滑环、风扇及转轴等部件组成。它连接中水中的发电机叶片,提供动力。
整个发电机通过轴承、机座及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,通过滑环通入一定励磁电流,使转子成为一个旋转磁场,定子线圈做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
从功率问题来看,发电机的定子是有功源,产生感应电动势、电流,在原动力(水力)的拖动下,向外输出交流电的有功,由原动力决定有功功率的大小。
发电机的转子是无功源、绕组从外部引入直流电建立磁场,在原动力的拖动下,向外输送交流电的无功,由外部输入(多数用发电机自发的交流电而得)的直流电决定无功功率的大小。
这其中两个概念,无功功率和有功功率。简单的解释一下就是,
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如:这里的定子就是把电力转化为磁场;
无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,把一种能量转化为另一种形式的能量,这里就是把水力的机械能转化为电能。
换句话说就是,水力越强,转子产生的电力越强,而产生的电力越强,输入定子的功率越大,产生的磁场也会越强。所以从电磁原理来说,转子和定子是精密联系的。
这就是发电机的理论设计部分,接下来就是实现它。
粗略一看电动机的设计,就能看到有许多加工难点,比如说轴承,比如说转轴……等等,而且就是完成了,材料也不过关,需要经常维护的。