爱迪生(30)_应天故事汇

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三〇

第七章　新的牵引力新的蓄电池　　一　　爱迪生之所以在电机方面开展研究工作，一方面与日益增长的对公用电站的需求有密切联系，而另一方面与设法解决能使运输技术得到进步的电力牵引问题有密切联系。大概在爱迪生开始进行电力牵引研究工作半个世纪以前，人们就企求把电能用于传动和牵引。早在1834年—1838年期间，俄国学者院士保·谢·雅科比就创制出电力发动机，该发动机是根据电磁铁的吸引和排斥原理而工作的，电磁铁的绕组是由大的原电池组供电的。雅科比在彼得堡涅瓦河上所进行的小型轮船的电力驱动试验，是人所共知的。还有许多通过电动机传动，使陆地上的车辆和水上小船行驶的尝试，都在40—60年代期间进行过。　　所有这些尝试，以及雅科比的有趣试验，都没有产生令人满意的结果，哪怕是令人感到有成功的希望也好。这是因为靠磁吸力和磁排斥原理工作的电动机功率小，更主要的是伽伐尼电池组所产生的电能价格昂贵和这些发电装置难以操作。电动机在当时是很少被用来进行传动的。在格拉姆发电机出现之前使用电动机传动的人寥寥无几。印刷业生产可以作为一种例子，当时已用生产率高几十倍的机器传动印刷机来代替了手工印刷机。　　这样的印刷机在任何印刷所里也不能做到全天满负荷工作。通常，印刷机都是由蒸汽发动机来带动，要用几个小时去点炉火和发动机器，因此就需要有专门的操作人员。这样，操作蒸汽发动机的传动装置，要占许多时间，而一天中传动装置才使用几个小时。在这样的条件下，最好是安装使用伽伐尼电池组电流的电动机：当需要的时候，电动机可以随时发动，不要时可随时停止。但这种电动机功率比较小，是很不利于生产的。　　随着自激直流电机的出现（由于这种电机具有可逆性，故既可作发电机用，又可作电动机用），才有可能在更大范围内采用电力传动，特别是用在牵引方面的电力传动。80年代初，西欧和美国在陆运中开始利用电力牵引。如1874年旧金山的斯捷凡·菲尔德提出了关于采用固定直流发电机来给电动车辆供电的专利申请。这种车所用电流，是通过第三条钢轨或单独的绝缘线供电。但菲尔德没有使自己的专利特许证生效。而电车也并没有制造出来。1879年西门子—哈尔斯克公司在柏林工业博览会上建筑一条长度为1000英尺（0.3公里）的短距离的实验线路。线路由第三条钢轨供电，而线路的另两条钢轨起回路作用。电气列车是由五节车厢组成，每节坐6名乘客，电动机功率为3马力。约10万名博览会的参观者，在这条铁路上进行试乘。　　1880年，这一电气化铁路又在布鲁塞尔、法兰克福和杜塞尔多夫博览会上展出。这时，费·阿·皮罗茨基在俄国也正进行电力牵引的试验，但他获得的成果比较小。尽管在建设电气化运输方面缺乏实际经验，但西门子还是在1880年开始设计和建设一条从柏林的安哈特车站到利希特菲尔德校场（沿着天桥）的电气化铁路。铁路于1881年5月投入运行。这样，在爱迪生开始研究电力牵引之前，欧洲在这方面采取了重要的实际步骤。而爱迪生在传动装置和牵引方面的试验，是无足轻重的。他只是在设计馈电刷时，才遇到电动机。接着爱迪生研究用电动机带动缝纫机，这种电动机的电枢安装在二极场中的两个极端间。　　爱迪生对电力牵引的研究是由下面一件事引起的。1878年，爱迪生参加了派到怀俄明州去进行观察的天文考察队。爱迪生想在天文观察中使用他所发明的“测微温湿计”（印刷量温湿度微小变化的仪器）。观察地点在美国的大西部，在离铁路干线200英里的谷类作物种植地区。爱迪生看到，庄稼人用兽力车把粮食运到铁路边，再转装到火车上。这样不仅运费高，而且劳动也很复杂，需要有大量的畜力运输，需要更换马匹和马匹休息的中间站，需要饲料仓库和大批的服务人员。　　爱迪生产生了一种想法，并对这一想法做了深入研究。这个想法是：修建一条通到铁路干线的电气化货运电车道。爱迪生认为，这样的货运电车可以不用电车司机，而由沿线各站自动操纵。在这种情况下，经营费用将缩小到最低限度。为了着手实现这一预计颇有经济效益的想法，应当进行试验。1880年，爱迪生在门罗园建筑了长达0.35英里的电气化线路实验地段，小型钢轨固定铺在间隔约一米的枕木上，线路路基是在硬土地上，没有铺碴。线路的起点在工厂附近，并沿着马路一直往北。　　由安装在工厂里的爱迪生Z型（100伏特×75安培）电机作为发电机负责供电，发电机的两极通过地下绝缘导线与两条钢轨连在一起。一条钢轨是用作直通机车头的直输线，另一条钢轨就是回线。没有采取任何专门措施使钢轨与地绝缘，条件虽不完善，但漏电不多。机车是一个四轮车，车上面安装的也是同样的Z型电机，用来作为发动机。该电机被平放着（这种型号的电机外形尺寸很高）。电枢轴上装有一个摩擦传动轮，而该摩擦传动轮的旋转，就把力传给了另一个传动轮，而这个轮的旋转，就带动了车子的轮轴。此外，还装有第三个轮，这个轮通过杠杆与第一个传动轮或第二个传动轮发生摩擦接触。车的轮子是木制的，轮毂装有金属衬套，轮外缘装有厚实的金属轮圈。轮毂用三根金属辐条与轮圈连起来。整流电刷紧靠着轮毂。所有四个轮子都是这样装置的：电流从带有正电的钢轨进入车轮，经过电刷再传给电动机，而从电动机那里经过其他两个馈电刷和车轮再传往另一条作为电流回线的钢轨。　　二　　到1880年5月铁路建成了，5月13日下午4点通车。机车上的所有座位都被爱迪生及其助手占了。机车开动了，并平安地走完了全程，但终点停车时震撞了一下，造成了一些损坏。爱迪生认为，他所设计的摩擦装置不合理，不完全可靠，所以就改用了电动机通过皮带传动带动轮轴的办法来代替摩擦装置。此外，爱迪生决定使用与电枢串联在一起的电阻，以便起动平稳。机车上装有探照灯和信号钟，以便使路线试验可以在黄昏和夜间进行。当时决定把线路延长到1英里，修路所需要的材料都是靠电气列车运输。许多关心电气化运输的人参观了门罗园，并在电气化铁路上试乘了车。这样的乘客有几千人，机车在白天几乎是连续工作。　　在新的延长了的线路上，有几处急转弯和不平坦的地段，这对于积累更多的试验资料来说是必要的。在路线的某些地方，车速达到每小时42英里。试验中曾发生几起列车出轨事件，但列车没有损坏。进行试验的列车由机车和三节车厢组成：无盖货运平板车，有棚和板凳的无盖客车和有盖客车。为了解这些研究工作，美国卓越的铁路业活动家亨利·维拉德和许多外国人，其中包括瑞士工程师比德曼和丘里都参观了门罗园。1880年一年中，美国各报上出现了有关爱迪生试验的报道，对试验作了通俗介绍的文章刊登在1880年6月6日的《科学的美国》杂志上。根据1880年7月22日的申请，爱迪生领到了第265778号专利特许证，在该证上面记述了由电动机的电枢轴到各轮轴都经过改进的传动系统。专利特许证中还指出了有两个带有杠杆系统的钢轨夹钳，它们交替地一会抓紧在这一条钢轨，一会又抓紧在另一条钢轨上把机车拉紧，这就使转弯运行情况有了好转，特别是急转弯运行情况有了好转。

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