主题：【原创】小侃电机之拉磨得驴 -- 黑皮
家园 【原创】小侃电机之拉磨得驴 爱莲大侠前两天要黑皮再写一个跟科学沾边的，黑皮就想，俺的专业主要是电机的驱动和控制。不如就侃侃电机？不过顾忌这河里水深，哪一行都有高手，黑皮搞这一行也没几年，咱还是藏拙吧。。。。。后来一想，要是能碰到大牛，多受点教育也是好事。不过不敢大侃，只敢小侃一番。
那就现在开始，电机可以说是现在工业社会最重要的机械之一了，主要执行的是电能机械能转换。。。啊啊啊!谁扔鸡蛋!(什么，太枯燥，平时老师就是这么说的) 啊啊啊!还扔!
哦，那就稍微通俗一点。
第一，电机怎么工作
电机工作的主要依靠两条物理现象。第一，电磁感应原理， 第二，磁场的相互作用力的原理。当然，在真正的大牛眼里，电既是磁，磁既是电，色即是空，空即是色，坑即是河，河即是坑。。。
。。不过简单形容起来，黑皮觉得电机工作原理可以这样考虑：
考虑有两个磁体N S相对放置，当磁体甲平行移动，远离磁体乙时，磁体乙必然会因为磁场吸引力，跟随磁体甲做同样的平行移动。(如果需要加强直观认识的请参考“周星驰之大内密探零零发”，看看零零发如何利用磁场作用力力斗歹徒，保护了皇上和人民群众的安全)。虽然如此，平行移动有一个缺陷，就是如果要电机长时间持久作功的话，磁体甲的运动轨迹也需要无限长。于是，这时候，圆柱体结构勇敢的站了出来。如果在一个圆柱的外沿给予一个周期性旋转的磁场的话，那圆柱体内部的磁体就会周而复始得随着外部的磁场运动作功了。(需要加强直观理解的可以参考老乡家拉磨得驴，一圈一圈又一圈。。。。。)。
如果说磁场的作用力相当于了拉磨结构中的驴身上的那根传递力的绳子，而圆柱体结构解决了磨坊的结构和磨坊场地问题，那现在放在我们面前的最重要的问题，就是驴!
中国其实是最早发现磁现象的国家了，还因此发明了指南车，指南针，指南龟，指南胖头鱼，指南土鳖扛铁牛等等等等，令黑皮痛心疾首的是，发现磁现象之后多年以后，中国人始终没有想到把磁作用力应用到生产活动中去。其中最关键的问题就是，没有找到这头驴.....但是在1791年，英国诞生了一个叫做法拉第的男人，他发现了这头驴!自从法拉第发现电和磁场的关系，电场能够产生磁场以后，一切都变得很简单了。然后人类要做的就是，用各种各样不同的电驱动方法，来产生一个旋转的定子磁场，然后让转子的磁场跟随旋转磁场运动作功。但是一切的开始，都取决于法拉第发现的电磁感应定律，黑皮导师每一次做和电机有关的presentation,都会把法拉第的照片放在最前面的那几页，就好像木匠拜鲁班，琢玉的拜丘处机，妓女供梁红玉，黑社会供关二爷一样。按照他的说法，我们这一行今天有口饭吃，那也是法爷，哦是那法拉第爷赏的。
而对于黑皮看来，蒸汽机诚然是推动现代工业革命的极重要的一步，而真正实现工业机械化的还是电机的发明，因为电机的发明真正让能量的储存，调配和大规模的工业应用变成了可能，换句话说，现代工业这口饭，其中也有那么一点点是法爷赏的。
这一篇主要介绍了驴如何拉磨，哦不是，是电机如何工作的最基本的原理，至于具体怎么产生那个可以拉磨得驴，以及磨盘有那几种结构，请听下回分解。。。。。。
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本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)家园 确实牛，那个西门子和手机有没有关系阿 好像西门子的手机不是很好的，看来从电报转到手机，还是很有技术含量的。
个人觉得他还是适合做强电……
家园 有宝阿，电机和咱搞控制的算半个同行阿 恭喜：意外获得【西西河通宝】一枚
谢谢：作者意外获得【西西河通宝】一枚
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家园 呵呵，花献同行。 控制是最顶层的东西，然后就是驱动方法，最后再是电机本身。电机的大行于世，和控制方法的成熟解决其稳定性有很大的关系。
家园 有点不同意见。 蒸汽机诚然是推动现代工业革命的极重要的一步，而真正实现工业机械化的还是电机的发明，因为电机的发明真正让能量的储存，调配和大规模的工业应用变成了可能，换句话说，现代工业这口饭，其中也有那么一点点是法爷赏的。电机没法实现能量的储存。
另外“大规模的工业应用”蒸汽机一样可以，一台蒸汽机可以带动整个车间的工业机械，只是现在年轻人一般不知道这些。英国的工业革命就发生在电机发明之前。
带动的方法是蒸汽机带动一个或几个长长的大轴，这大轴多数架在天花板上，叫天轴，也有在地板以下叫地轴。轴上有许多皮带轮，需要动力的机械如纺纱机、车床等就用皮带从轴上获得动力。这种方法在电机发明多年后还有使用，在三四十年代中国纺织厂的照片上往往可看到天花板上引下的皮带，象树林一样。我在七十年代工作的机修车间还有一台皮带车床，不过已经改造过，用电机代替了天轴。
电机相比于蒸汽机最大的好处是灵活性高，使用方便，效率高。不管是大型还是小型、微型都可用，蒸汽机就没法用在分散的小、微型机械上。
- 复 有点不同意见。
家园 花谢不同意见，不过可能我们看问题的角度不同 黑皮所认为发电机就在工业应用中，还是通过用电机的电感储能特性实现了能量的储存的，不过这样的存储是动态的。比如，在一个水力发电站，电机先把水力势能转换成电能，并且输送到电网。然后经过整个电网的分配，再分到各个用户端，然后用户端的电动机可以把这些储存起来的电能，重新转换成机械能。。。。
黑皮不否认蒸汽机对于推动工业革命的意义，黑皮只是想强调电机对工业机械化的重大意义。不过可能“电机让大规模的工业应用变成了可能”这句话绝对了一点。
献花。
家园 还是要抬抬杠。 储存是指把东西放起来过一段时间再用，制造和使用是不同步的。
发电机的电只能随制随用，可以说完全同步，电感储能也只是瞬间，哪怕几秒钟后就没了，所以不能叫储存。
电能当然也有些办法储存，但严格地说除了电容外其他方法只能叫储能不能叫储电。
电机对工业机械化的意义是非常重大的，在我看来最大的意义是使动力机械的应用得到大大的推广。比如说洗衣机、家用空调、甚至剃胡子刀，这些都不可能用蒸汽机或内燃机。
家园 花送法爷 
家园 花 家园 指南车不是磁原理，我所知道的指南车是 传说中上古黄帝发明的，跟蚩尤作战时，使军队不受蚩尤制造的大雾影响。不过这个作不得准，谁也没见过，也没有详细记载，姑且就算失传了吧。再后来周朝时，远方的越裳氏（在今越南）派使臣到周朝，迷失了回去的路线，周公遂制造指南车相赠，以作为指向工具。这个也象神话，不能算数。还有东汉时张衡发明了指南车，不过也失传了。真正开始有确切记载的指南车是从三国时代。三国时期马钧发明的指南车，是利用转弯时齿轮的离合，来控制木人手臂方向的转动。不过后来方法也失传了，只有一些关于尺寸和外观的零星记载，比如说车高多少，车长多少，轮距和轮直径一样，都是多长。后来宋、金两朝的燕肃与吴德仁也分别又发明了指南车。不过我看到这个模型要求在转弯时一侧的轮子不能滚动，也就是说指南车只能走折线。一般记载都是说指南车是利用转弯时两轮转过的距离不同，来计算转过的角度。这个原理现在在车辆的惯性导航中还会用到。不过如何把两个轮子的距离差转化成转动的角度，要足够精确，还要能够以古代的技术水平可以制造，这才是指南车的重点。我曾经思考过很久，终于想出来一个模型，可以以古代工艺水平制造，而且不受转弯时要求一侧轮子固定的限制。在这儿就不详细说了。问题真正的关键是，为什么我国古代各个朝代发明出的指南车，最后都是传了？
关键词(Tags): #指南车，
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 好像有人说过指南车不是磁原理吧 至少传说中的指南车凭磁场保持方向是古人不可能做到的，唯一可能确认方向的方法是利用差动齿轮将转弯时两轮的行走距离差用角度表示出来。
家园 你这么一类比，弄得我最想听听怎么卸磨杀驴，哈哈 玩笑玩笑。
家园 果然厉害，大坑！ 慢慢填！
家园 据说指南车是商朝发明的 以前看过一本现代控制理论的书，介绍中国的指南车是商朝就已经发明了，大概周武王就是用这个东西走出了西岐，到达了朝歌……科学阿
