徐永红此时也赶了过来,在一旁道:“校长,我们还制作了几台简易的电压计,目前已基本可以工作,只是准确的电压仍然不好测量。这台电压计不易搬动,还请校长移步。”李不伟点了点头,跟着徐永红向屋内的一张桌子旁边走去,只见桌上放了几个面盆一般大小的圆形仪器。李不伟只看了一眼,但已明白了其工作原理。
这台电压计仍然使用电磁感应的原理制作,只是由于游丝还没有制作成功,因此这个电压计做得颇为庞大。首先是一个扁平的木盒里立了一根尖细的铜质顶针,这个顶针上面安放了磁针,显然是一个完完全全的指南针。不过这个指南针是放在一个木盒内的,而且这个木盒的外面用铜线绕了数圈。在不通电的情况下,磁针基本是南北指向,如果对外面的铜线两端加上电压,磁针就会发生偏转。
徐永红又道:“因为这种电压计极为灵敏,一般的铜锌电池根本无法测量其电压,我们先是改变了线圈的匝数,以及绕制直径,后来发现始终不是办法,因此我们又在外面计置了一个磁场,这才基本解决了问题。只是随着磁针的转动,磁场并非线性分布,因此这种方法制作的电压计仍然有所偏差。”
李不伟并没有为二人安排电压计的制作任务,他当时只是介绍了电磁学的一些原理,并让香儿抄了一些简单的公式之后,便将所有的册子交与二人,又不时回答他们一些电磁学的问题,没想到此时竟然有了简易的电压表,或者说万用表的原型已基本做出来了。李不伟看着眼前这几台不同大小的电压表,一时有些惊呆了,心里只在后悔一件事:当时为什么没带个万用表到宋朝来?
不,仅是万用表还不够,如果带上几百只三极管就更好了,哪怕是9014也行啊。作为发烧友的谢雷,这些东西是必备的。李不伟至今仍记得谢雷自制的那几台功放,当时谢雷将自己十多年来制作的功放逐一介绍,第一台是纯乙类的1397集成功放,后来改为tda2030a,再就是lm1875等甲类功放了。又过了一段时间,有了场效应管的电路,谢雷又制作了一台超大的纯甲类功放,用了四只1000w的环牛供电,整个功放一开,室内就如同点了一个电炉一般。至于前级,有的是用9014做的简易放大电路,有的是用号称运放之皇的5532,还有些5525与lt1057之类的,过了没多久,谢雷又迷上了op37,据说这才是最为为经典的方案。不仅如此,电容与电阻也大有讲究,先是将瓷片改为独石的,后来又是聚丙烯,再后来反而又迷上纸介电容了。李不伟当时觉得谢雷有些复古的倾向,因为后来谢雷干脆将其它所有的设备都闲置了起来,弄了一台电子管功放出来,声称这才是最原味的功放。
李不伟胡思乱想一通,又叹了口气,心道:这些东西在后世固然是容易获得,但此时要制作一个晶体管简直比登天还难。唉,这小子当时为什么不让我帮他买几万只管子过去呢?否则我马上便可以开始设计无线电通讯器了。
徐永红看李不伟想得入神,只道他被自己的设计所打动,心中不禁颇为得意。过了一会儿,又听李不伟道:“这种设计固然是好,只是还缺少了些元件。其实你可以再加上电阻,这样就不用如此麻烦了。不过电阻的阻值倒是个问题,此事也不急于一时,终究会有解决办法的。另外,电压表这种东西,要做就做最好的,而且一定要能够批量生产。”二人听得连连称是,心想如果李校长肯帮着制作电压计,定然会事半功倍了。
李不伟又道:“上次那台简易电机的原理及制作方法你们也已知道了,此时既然有了绝缘线,电动机的制作将会更加容易。不过,我最近忽然又有了一个新的发现,因此电动机的制作倒可以暂缓,现在要考虑制作一台发电机了。当然了,这也是我近日无意中想出来的,现下讲与你们,也好共同参详一下。”李不伟所说的正是鼠笼式三相电机。三机交流电机分为同步和异步两种,但李不伟此时也考虑不了这么多了,随便画了一个示意图。这个电机的定子由数组线圈组成,转子却是由许多与轴平行的金属杆组成一个圆柱型的笼子,看起来正像一个鼠笼,又或是鸟笼。
接着,李不伟又大概讲了电机的驱动原理。由于交流电的相位变换,因此电机的定子会产生不断变换的磁场,此时转子上的每根金属杆会做切割磁力线运动,然后会有电流通过金属杆,这种电流又会产生磁场,再与定子产生的磁场相作用,便会使得转子运转起来,而转子的转速又可以通过组数数量来控制。
这种由电生磁、磁生电、再由电生磁的方式制作出来的电机,竟然不需要任何永磁体。范文进与徐永红二人惊讶得半天回不过神来,虽然已是明白了其中的原理,却又觉得如此奇妙的构思自己是无论如何也想不出来的。徐永红问道:“校长,如果真的有了这种交流电,三相电机自然是可以运转起来的,只是交流电又如何产生呢?”话音未落,忽然又想得明白,一拍脑门笑道:“原来如此,同样一台电机,既可以当电动机,也可以当作发电机使用的,只是用于发电机时又需要外力驱动转轴罢了。”李不伟笑道:“这么说也没有错,但是发电机中的初始电流却需要人为地加上了,否则是不会激发其磁场,自然没有发电的功能了。不过我忽然又想到了另一种方案,这种方案就是:在转子上加入人工磁场,而且这磁场不采用永磁体,而是使用电磁线圈,如此一来又可以调节电压了。”说着,李不伟又大概画了几个截面图,讲了一下绕组的做法。
其实要制作三相交流电机并不复杂。现代的许多电机坏了之后通常会交由电机修理部维修。维修工先将电机拆开,然后用电炉烘烤,待里面的自粘漆包线松动了之后,将漆包线全部拉了出来,此时只剩下一个定子壳体了,这个壳体上按一定角度开有许多槽,这种槽的里部较大,但开口处较小,槽的数量正好是3的倍数,而漆包线就布在线槽中。至于电机的组装,其步骤为:工人先把绝缘纸放入线槽中,然后将漆包线用模具绕制一定的匝数后,再用一个类似于小菜刀一样的压线器将绕成多匝的铜线一根根地压到一定间隔的两个槽中,依次类推,等到所有的线都压入后,再用木条将槽口封了,又将线头按次序接好并固定。如果不是自粘线的话,还要刷上漆,再进行烘烤一次,便完成了电机的绕制制作。此时再装上前后盖,轴承,转子,便完成了整个电机的维修。
李不伟所讲的正是这个维修步骤,只不过在范文进与徐永红听来,却是电机的制作面骤了,当下详细地做了记录,便准备找人开始制作定子与转子了。李不伟看二人如此心急,一时倒也不好劝阻,又将转子与定子对于材质的要求大概讲了一下,当然硅铁片是绝对不会提到了。其实这二人也明白,定子与转子的选材并非易事,但他们已有了比较不同材质导磁率的方法,因此才会急着制造第一台发电机了。
李不伟看得心中感触颇深,心想以你们如此做法,固然是能做出一台发电机来,只是其效率如何却不得而知了。不过既然是科学,就少不了实验,让他们二人试一下也未尝不可。
……
回到家中之后,李不伟胡乱吃了些晚饭,又在院子中发起呆来。周依依本来准备了一桌颇为丰盛的饭菜,如今看到李不伟并无心情,知道他心里又在想事,便静静地站在旁边,生怕弄出声响来打乱了他的思路。
李不伟对目前的情势做了一番分析:皇家实验室中已有了几十名学者与近百名工人,又由于一些制造车间也设在实验室所在范围,因此仍然不断有其它人员加入。到了全面发展之时,只需给每个车间分派几个技术人员,那么这些新来的工人不需要掌握高深的专业知识便可以胜任工作。只是如此一来,实验室不再是一个纯粹的研究基地,而且是一个综合性的制造厂了。火车虽然有了设计,但由于没有加工手段,因此还不便于马上制造,而交流电机虽然原理简单,定子与转子的制作也不是问题,可是高速轴承又该怎么办呢?轴承厂已经成立,但仍然是一个空架子,看来需要马上给轴承厂配置人员与设备了,否则没有轴承,任何机械都不能批量生产,如今的重型机械不就是典型的例子么?这批重型机械的轴承都是由实验室的车间加工,虽然能满足要求,但毕竟实验室的人手有限,而且还要为机关弩提供零件,又要制作新式机床,还要生产蒸汽机以满足各个磨坊与矿山。如此看来,轴承厂要尽快运作起来才是。如果全面发展起来,下一步就要考虑船只的远洋能力了。
另外,临安自行车厂又恢复了生产,看来新式加工技术的使用,让自行车也有了不少改进,当然所赚的钱都进入李不伟与郑永江的荷包了。不过李不伟根本不在乎自己赚了多少钱,他现在要考虑的是纺织机与农业机械的设计。虽然目前实验室的重点仍然是兵器的制造,但百姓的衣食无忧也极为重要。
以前几日的情况来看,原油的土法炼制还算可行,下一步要考虑获取煤油了。有了玻璃和煤油,就可以制作带罩煤油灯,七十年代时,这东西可是每家有好几盏呢。有了罩子灯,加夜班就方便多了,而且还可以做煤油炉子,在实验室中下一碗鸡蛋肉丝面,再弄点酒喝喝,倒也可以增添不少情趣,不过实验室不是禁酒的么?然而李不伟显然又没想到,过了不久之后,煤油灯在临安城中固然是大受欢迎,但是实验室却并不需要煤油灯来照明。
李不伟尽管心中所想甚多,有些事情的发展还是超出了他的预料,例如化学。中国古代对于机械制造与机关设计自然是有一定的基础,但化学这门学科却发展得甚晚,当时只在民间流传一些简单的冶金或炼丹之法。如今有了临安大学的综合讲授,这些技术人员已能够制造出玫瑰花ph值试纸,并且能够通过酸碱性测出化学品中的大概成份,而且可以使用氧化还原反应原理制造出不同的盐、酸与碱。虽然目前仍然是采用瓷器作为实验器具,但能有如此进展已是相当惊人了,况且玻璃厂已开始运作,到时玻璃器皿便可以大批量生产,化学实验所需的器具已不用担心。另外,临安大学还有近一百人在学习化学的知识,昨天香儿刚抄写的化学课本已拿到工部,估计用不了多久便会开始批量印刷,李不伟一时又有些庆幸起来。
他之所以庆幸,一是因为宋朝目前仍处于繁荣时期,倘若再过十几年战事一起,又怎会允许自己在此大搞科学研究呢?另外,李不伟觉得自己将知识广为传播的做法是极为明智的,否则以自己一人之力如何能够达到目前的发展程度?他自己没有亲自参与的领域已有多项突破,仅以玻璃制作为例,便是最好的证明,更别说史可等人现已能够独立设计蒸汽机了。其实,李不伟甚至觉得众学者在某些方面的水平已经比自己要高了。
另外,还有一事李不伟觉得庆幸:理宗与史弥远两人竟然没有过问自己的身世,便对对皇家实验室大力支持,虽然这多少有些出乎意料,但有了国家力量的支持,其生产力又是不容小视。如此发展下去,不出一年,整个南宋的制造业必然是一场革命,虽然不敢说工业革命将要开始,至少已有了技术条件。
然而,李不伟认为自己最正确的选择就是大学与中学的成立。如今的临安大学被严格控制在国家手中,保密工作做得相当到位,有了源源不断的技术人才储备,想要不发展都难了。李不伟想到了电影中的一句话:“二十一世纪最重要的是什么?是人才!”
如今十三世纪最重要的是什么?也是人才!
(注:作者曾参与过电机的维修,因此书中所讲的电机制作方法基本无误,以目前的发展情况来看,要制造出三相同步发电机与三相异步电动机是可行的,只要解决了轴承问题,再将定子与转子的材质改进,实验室范围使用电力已不是问题。另:本章所说的5532,2030a等集成块,是作者十几年前作为发烧友时的产品,后来可能有其它型号,不得而知,我不玩发烧很多年。再:书中所说的行车,是大型车间必备的移动吊车。最后:本章已有近万字,但为了方便阅读,不分开发了。点击量虽然重要,但章节内容不完整也不好看。)<div>