【導(dǎo)讀】春風(fēng)吹，戰(zhàn)鼓擂。我大天朝也有了航母—遼寧號！這下子讓許多的軍事發(fā)燒友紛紛的坐不住椅子了，各種照片各種發(fā)，真的是不亦樂乎！不過呢，這些都沒什么，圖片誰不會發(fā)嘛？！我們身為電子人士，一定要發(fā)更高大上的東西，今天給大家小小的解釋一下航母的彈射系統(tǒng)，讓大家一飽眼福！
電磁彈射的原理，說白了不過是建立在安培定理和安培力的基礎(chǔ)上。這些東西我們在高中物理課本上就已經(jīng)學(xué)過了。電磁炮的原理其實跟電磁彈射是一個概念。
如上圖，就是電磁彈射和電磁炮的原理。
就是通電導(dǎo)體在磁場中受力。
我們用左手定則可以判定支架上承受的力方向是向左的，大小為
f=ILB
式中f為受力的大小；I為導(dǎo)體中電流的大小；L為導(dǎo)體長度；B為磁場強(qiáng)度。（電磁彈射如果用電磁炮方式來做的話，會死人的，現(xiàn)在的電磁彈射一般是用高功率直線電機(jī)來做的，這里僅僅是說下原理而已。）
但是，現(xiàn)實可不是這么簡單。
要實現(xiàn)電磁鐵彈射，有三點需要解決：
1、直流線電機(jī)
2、大容量儲能電容
3、變頻器
電磁彈射理論上來說確實很叼，但是再實際應(yīng)用中卻困難重重。其中的一個重要問題就是電，或者說強(qiáng)大的電流~~
再航母有限的空間上，L這個東西直接跟航母空間有關(guān)；B這個是磁場強(qiáng)度，能提高也有限。那么就只有I，電流了。從原理公式上可以看出，電流越大，電磁彈射所能提供的力就越大，能夠推動的飛機(jī)噸位越大，獲得的速度越大。（用電池來儲存電能以供應(yīng)電磁彈射，很多大程度上就是在扯淡。電池的充放電效率太低了。所以說，要搞電磁彈射，三要點里就有大容量的電容器。）
電磁彈射的三要點上面已經(jīng)說了，也說了電磁彈射需要消耗大量電能，下面根據(jù)我的專業(yè)來分析一下。
我可以算是搞電力工程吧，雖然跟這邊不怎么搭。不過吧里可能也有兔紙們知道我搞撒子的。沒錯就是做直流輸電工程的。這里主要涉及到了交直流轉(zhuǎn)換的問題，這就跟電磁彈射方面的應(yīng)用有一些重疊區(qū)，所以我就來扯淡下~
直流線電機(jī)和大容量電容我不好說，這塊不是我的專業(yè)。土鱉的大容量電容這東西不落后就是了。直流線電機(jī)我不懂，我不敢亂講。
我重點要說的就是其它東西了
變頻器，這個玩意主要用途就是改變頻率。直流電可是沒頻率的~~只有交流電才有頻率一說。
變頻器的原理，就是先把交流電變成直流電，然后再把直流電變成交流電。那我們不禁要問了~（尼瑪，這是精英體啊。。）為毛交流變直流，直流又變回交流啊？有意義么？
當(dāng)然有意義~~舉個例子，本子的電網(wǎng)是兩個頻率的，一個是50HZ，一個是60HZ的。問題來了，我們都知道頻率不同的兩個電網(wǎng)是沒辦法直接進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的，除非你想玩電網(wǎng)崩潰解列~可是兩個電網(wǎng)獨立運行的話，又不便于電力的調(diào)配什么的。這個時候該怎么辦？
答案就是，使用直流輸電把兩個不同頻率的電網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系。具體方法就是在系統(tǒng)1這里建立一個整流站，把頻率為50HZ的交流電變成直流電，然后通過直流輸電線路輸送到系統(tǒng)2那里的逆變站。然后再把這個沒有頻率的直流電變換成頻率為60HZ的交流電~如果整流站和逆變站的設(shè)備都在同一個變電站，那么我們管這個站叫做背靠背。。。好吧，很邪惡對不對？
說了這么多，就是想形象的具化這個變頻器的工作原理。在直流輸電工程中，這個進(jìn)行交直流互換的玩意叫做換流閥，而我接觸的這行，換流閥的電壓等級基本上就是50萬伏起步，再往上一步就是80萬伏，再上一步就是100萬伏。而現(xiàn)在土鱉國內(nèi)就有一條在建的試驗性質(zhì)的100萬伏的直流輸電工程。這個可是獨步全球的東西哦~~可以說是世界一流哦，超一流哦~~
而且，這個換流閥啊，它是國產(chǎn)的哦~~親，國產(chǎn)的吶。我的頂頭上司就在生產(chǎn)廠家駐廠監(jiān)造80W伏的換流閥哦親們~~
[page]
那么好吧，各位兔子們覺得這個變頻器還很高端么？嘛，也就那么回事嘛~~（注，直流并非無頻率，而應(yīng)該是頻率為0，這里特意說明下，文中是為了好理解）
但是有個問題很重要。什么問題呢？
航母它不同于陸地，航母上可是寸土寸金都不止啊。
在陸地上我們可以把用于交直流轉(zhuǎn)換的玩意做很大很大，但是在航母上不行啊。。
就拿我前段時間的工作來說，我現(xiàn)在做FPT試驗，屏柜需要使用直流電，在調(diào)試車間有兩個整流柜，就是把咱們普通交流電整流成100伏的直流電，這個東西容量有限，但是占的地兒可不小~一個整流柜可比當(dāng)年老娘出嫁時候準(zhǔn)備的大木箱子大的多了，而且重的多了，能夠通過的電流還有限，電流大點就燒掉~嗯，這是直流設(shè)備的通病，過負(fù)荷能力低。。就這樣，這也不過是220/380V的常用電吶~~
各位筒子們，我們這船上的電是哪里來的？是不是發(fā)電機(jī)組發(fā)的電？我們知道，交流發(fā)電機(jī)組通常是同步發(fā)電機(jī)，容易調(diào)控，而直流發(fā)電機(jī)卻跟交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上有很大不同。這個時候就要考慮個問題了，我這船上有限的空間改裝哪種發(fā)動機(jī)？？直流的？還是交流的？
通常來說，一般不會只有一組發(fā)電機(jī)。萬一歇菜了，那找誰哭去啊？肯定是有冗余的拉。
還是說這個發(fā)電機(jī)的選擇問題。交流還是直流？我們知道的，電磁彈射需要用到直流電，但是航媽上不是所有設(shè)備都使用直流電啊。。這可腫么辦呢？
選直流發(fā)電機(jī)組吧，發(fā)出來的電還得轉(zhuǎn)成交流電，而且直流發(fā)電機(jī)組本身需要的勵磁電流就比較大，挺麻煩的，選交流發(fā)電機(jī)組吧，一樣還要轉(zhuǎn)成直流電。為撒？因為特么的用于彈射的電容只能用直流才可以充電啊。。。
這樣的話，總是繞不開有個整流設(shè)備。。。有這個東西，一是占空間，二是電能轉(zhuǎn)化率，三是發(fā)熱、絕緣什么亂七八糟的玩意~（按我的理解，一般電廠發(fā)出來的電壓等級是6~10kV，這個電壓級別的換流器跟我接觸到的超高壓、特高壓換流閥在體積上什么的有區(qū)別，但是相對于艦體還是太大。。）
要不，直流發(fā)電機(jī)組、交流發(fā)電機(jī)組同時都要有？額，這也有點問題。。兩種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)什么的有差異。。要搞同軸上兩種轉(zhuǎn)子外加兩種定子。。。尼瑪，有么有這么煩啊？
這不成那不成，到底腫么辦？
所以，大家看馬總的成果“馬偉明十年磨一劍，成功研制出世界首臺交直流雙繞組發(fā)電機(jī) ”。筒子們，這個玩意可是個好東西~~特別特別好用的東西~顧名思義，這個交直流雙繞組發(fā)電機(jī)就是同一臺機(jī)組可同時發(fā)交流電和直流電~
前面我啰嗦了半天的問題在這個發(fā)電機(jī)面前都是浮云~~
對大電容進(jìn)行充電的時候很容易造成系統(tǒng)電壓降低，同理，大電容放電的時候會導(dǎo)致直流系統(tǒng)電壓升高。這個道理跟電力系統(tǒng)中的無功補償完全一個道理的~~另外還有一點必須明白，直流系統(tǒng)的過負(fù)荷能力相對交流系統(tǒng)而言低了不是一點的問題。直流系統(tǒng)的瞬間過負(fù)荷能力這么來說吧，只能承受1.4倍左右的額定電流數(shù)秒。這個跟交流系統(tǒng)差遠(yuǎn)了。。。這也是直流系統(tǒng)特性所決定的。
現(xiàn)在我們面臨的問題就是，如何把這個交直流雙繞組發(fā)電機(jī)做大，使它能夠滿足電磁彈射所需要的巨大電能。還一個問題就是發(fā)電量中直流/交流各自占有的比例。當(dāng)然最核心的問題就是這個雙繞組發(fā)電機(jī)的容量到底可以做到多大。這才是能夠徹底拋開各種換流設(shè)備的基礎(chǔ)。如果能夠在裝機(jī)容量上獲得一個突破，我想，實現(xiàn)電磁彈射就不是夢了。
我們褲衩不妨紅一點，電磁彈射技術(shù)肯定是一個系統(tǒng)工程。馬總的這個交直流兩繞組發(fā)電機(jī)已經(jīng)有樣機(jī)，那么其它配套系統(tǒng)呢？比如說大容量電容，直流線電機(jī)如果能夠跟的上進(jìn)度~~
筒子們，你們覺得靠譜么？反正我覺得電磁彈射這塊應(yīng)該有了階段性的成果。如果褲衩紅一點，樂觀一點，我就預(yù)測，可能第一艘或第二艘國核媽會有電磁彈弓~~期限就算10年吧~
這個圖中的整流設(shè)備就是我說起的換流閥設(shè)備，強(qiáng)迫儲能裝置就是我所說到的大容量電容。
補充一點，關(guān)于這個交直流雙繞組發(fā)電機(jī)的模型，我想找點論文資料看的，但是網(wǎng)上的論文都收費。。。所以我推測了下這個發(fā)電機(jī)的構(gòu)成和特性。這里，必須要說明一下，馬總這個發(fā)電機(jī)中的直流發(fā)電機(jī)部分是建立在其自己的理論體系上的，就是“十二相發(fā)電機(jī)整流供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系”。由這個理論支撐下造出來的直流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)必然是與常規(guī)直流發(fā)電機(jī)不同的。具體的我就不說了。根據(jù)我的推斷，這個交直流雙繞組發(fā)電機(jī)是同軸雙轉(zhuǎn)子共定子發(fā)電機(jī)。就是說，軸上有一個直流轉(zhuǎn)子，一個交流轉(zhuǎn)子，兩個轉(zhuǎn)子之間是電氣絕緣的，它們公用勵磁耦合。
另外這個交直流兩繞組發(fā)電機(jī)的額定功率P，應(yīng)該是交流發(fā)電部分額定功率P1與直流發(fā)電部分額定功率P2的和。就是P=P1+P2。而且這個P1與P2是可調(diào)的。也就是說可以根據(jù)艦上的用電需求對交流直流比例進(jìn)行調(diào)整！這才是逆天所在~~
相關(guān)閱讀：
電磁飛機(jī)彈射系統(tǒng)是什么？
電磁接觸器是什么？
電磁彈射器是什么？
