愛迪生(28)_學達書庫

二八

　　在頭兩種型號的發電機中，各有兩個柱形電磁鐵鐵芯，而功率最強大的C型發電機則有12個柱形電磁鐵鐵芯，其餘3種型號發電機要各有6個柱形電磁鐵鐵芯。這些發電機體型高大，助手們都把它稱之為「身材細高的馬麗安娜」。發電機體積大而笨重：最小的發電機（E型）的重量將近300公斤，而最大的發電機（C型）的重量為30噸。愛迪生的所有這些型號的發電機都是雙極的。電樞鐵芯都是用大量的由薄鋼制的圓片疊壓起來的，圓鋼片與圓鋼片之間以及與軸之間都進行了絕緣，在發電機發明專利特許證中，對這種電樞結構進行描述。愛迪生也指出說，組成電樞的圓盤厚度應少於八分之一英寸，這一點至今仍適用於由層層圓鋼片疊壓成的電樞。

　　愛迪生十分正確地使用了電樞的疊壓法，它消除了對電樞有害的發熱現象，提高了發電機的有效功率。在電樞的縱槽裡和沿著圓筒的正面，裝有在前面連接整流子片的銅棒。但他在這裡犯了一個錯誤，即用來固定電樞鐵芯葉片的螺栓沒有進行絕緣，成了局部電流發熱和白白消耗電能的根源。磁路部分使用鑄鐵材料，也是一個缺點，因為鑄鐵的電阻率大。愛迪生提出了自己的繞組圖，研究出了一種整流子的結構，打火花現象在這種整流中被消除了，整流子片磨損的現象也大大減輕了。

　　愛迪生把火花分成幾部分，配置了許多電流依次通過的觸頭。在發電機大量供給電能的情況下，愛迪生研究出調整電壓的方法。他提出要用改變磁阻的方法，也就是減少或增加軛磁量來實現這一調整。為此，電磁軛就增加了一個活動部分，而活動部分的移動影響了軛磁量和軛磁傳導，起到了磁路調節器的作用。這個方法沒有得到廣泛推廣，但卻在某些專門的機器（如電焊機）中得到應用。從現代的觀點來看，愛迪生的上述類型的機器有很大的缺點，用可煆鐵製成的特別高大的電磁鐵，在鑄鐵基板上相互連接起來的巨大的電極端，使機器變得很笨重。在配置這種磁路時，機器就有很大的磁阻；誠然，當時在這方面還沒有一個很正確的概念。

　　電樞和整流子結構，以及這些機器中的繞組圖，都由愛迪生作了獨創的改進。這些機器是在美國進行批量生產的頭一批電機。這在當時（1880年）也是世界上功率最大的發電機。愛迪生也製造出了單極盤形電樞發電機，而這個電樞的繞組就像車輪的輪緣一樣，安裝在電樞的周邊上。這是根據傅科旋轉機製造發電機的第一次嘗試。配置在一個強磁鐵兩極間的這種旋轉機圓盤上，會產生出呈輻射狀的電動勢（如同法拉第圓盤上產生的電動勢一樣）。

　　愛迪生用兩塊磁鐵來代替一塊磁鐵，而用帶有輻條的輪（其外圍有繞組）來代替圓盤。這種設計的原理是新奇的，但採用這些機器不如採用其他機器合算。英國電工技師約翰·霍普金森在1886年，改進了愛迪生上述類型的發電機。這種新發電機獲得了愛迪生—霍普金森機的名稱，並在英國和美國進行了批量生產。這也是直流雙極發電機。霍普金森所作的最重要的改進涉及到磁路，但在這種情況下發電機的外形就大大改變了。霍普金森不用愛迪生在大功率的電機中所採用的增加磁芯數的辦法，而是只留下兩個磁芯，即一邊一個磁芯。每個磁芯都非常牢固地用自己的一端同一個極端連接起來，而用自己的另一端同磁軛連接起來。

　　與愛迪生以前的發電機類型比較，鐵芯橫截面增大了，但鐵芯卻短了，而機器的高度也明顯縮小了。鐵芯截面或是圓形的，或是有斜著切去了角的長方形的。愛迪生—霍普金森機中的磁路變短了，但橫截面卻變寬大了。霍普金森也改進了電樞結構，增加了電樞中的鋼量，減少了磁路的這部分磁阻。愛迪生—霍普金森機的效率增大了。電磁鐵的勵磁繞組是正方形截面，這就節省了地方，縮小了外形。極強的磁場和弱的磁阻的電樞，是這種發電機的主要特點。

　　整流電刷也分成了單獨的幾個部分，這樣就可以隨時更換其中一部分，而並不破壞電路。中性點和各個電刷的配置都選擇得很合適，從而把打火花現象完全消除了。這些發電機的效率超過了0.93。從愛迪生在設計電機方面的思想的發展觀點來看，他在門羅園時為推動各種試驗而製造的小型蒸汽發電機，是令人感興趣的。原動機的工作軸上裝有發電機轉子；形成了結構非常緊湊的機組。這一發電機促使愛迪生產生了要製造適合於集中發電機的電站使用的功率更大的發電機組的念頭。

　　三

　　當愛迪生著手設計紐約市（珍珠街）第一座發電站的時候，他就開始設計與蒸汽發動機有一個共同軸的功率強大的發電機。這種發電機比以前的愛迪生發電機的結構更為緊湊，因此在電站裡安裝只需要一小塊地方。發電機得到了「賈姆博」這個名稱：這是人們給動物園的大象起的綽號。專門製造的200馬力的蒸汽機是原動機。「賈姆博」發電機有一個特別強的磁場，機中的轉子繞組是棒形的；機組的重量為27噸，而其電樞本身就重達6噸。這個發電機供給電力網900安培的電流，其電壓為110伏。第一台發電機是為1881年的巴黎博覽會製造的，並在那裡給觀眾留下了深刻的印象：這個發電機的電能是供給博覽會各陳列館和博覽會地區中的1200盞白熾燈使用的。這就表明，這是當時已有的發電機中發電量最大的一個，同一年，這個發電機還在倫敦水晶宮展覽會上展出。我們所舉出的圖就是「賈姆博」發電機，圖的左前方是「賈姆博」發電機的蒸汽發動機部分，其橫向軸，通向機組中間的發電機體內，發電機轉子就安裝在這根軸上（見插圖）。

　　在建造紐約公用電站之前，愛迪生就已製造出幾個很有意義的照明設備。門羅園的照明設備（1879年），目的是要用白熾燈來演示各種不同的照明情況，而後來製造的其他設備就提供了豐富的試驗性的使用情況的資料。根據愛迪生和「愛迪生電燈公司」簽訂的協議，發明者要把兩項重要發明——白熾燈和電照明系統——的商業經營權交給該公司。愛迪生的第一個商業性的照明系統，安裝在「哥倫比亞」號輪船上。慣於造謠中傷的人們預言這種設備會遭到失敗，並將給整個電照明設想帶來無法彌補的損失。而事實粉碎了這一預言：這個照明設備順利地使用了15年。同一種設備在倫敦的霍爾本天橋、米蘭的拉斯卡拉歌劇院、「黎塞留」號巡洋艦等處，都運轉得很好。

　　商店、獨家住宅、旅店、企業等單獨安裝照明設備的需求量迅速增長，這就要求迅速建立從事安裝個人照明系統的專門公司。這一公司組織起來了，名為「愛迪生個體用戶照明設備安裝公司」。在1882年年中以前，共計有67台這樣的設備在美國使用，給10424盞電燈供電。這年年終，設備安裝數量又增加一倍多。

　　珍珠街電站是愛迪生為發展紐約市一個區的電照明而建立的第一座公用電站，它的投入使用是電工學史上一個非常重要的時刻。這個電站成了研究和改進愛迪生照明系統的學校和實驗室。巴黎展覽會（1881年）、倫敦展覽會（1882年）、慕尼黑展覽會（1882年）上所展出的愛迪生系統方面的電照明展品，實際上不過是宣傳白熾燈電照明系統的直觀手段，還不能包括電照明系統的全部特點。建設電站生產電能出售給用戶，並不斷維修用戶的各種設備，保證其性能可靠，是很有必要的。早在建設電站之前，愛迪生就把第五大街第65號樓租賃下來，安置上了辦公室陳列廳。該樓共四層全部都裝滿了要演示其性能的展品。

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