標籤: 暫無標籤

電工製造業是指為發電、輸電、變電、配電和用電提供裝備以及為這些裝備的生產提供專用電工材料和專用電工設備的製造工業。

1 電工製造業 -電工製造業

 

2 電工製造業 -正文

  為發電、輸電、變電、配電和用電提供裝備以及為這些裝備的生產提供專用電工材料和專用電工設備的製造工業。它是一個體系龐大、門類繁雜、技術密集的工業部門。它的服務對象涉及國民經濟的各個領域,同時又受到材料工業等其他部門技術發展水平的制約。19世紀中葉,電能開始得到應用以後,逐步取代蒸汽而成為現代動力的主要能源,廣泛用於一切生產部門和人類生活的各個方面。因此,電力工業和電工製造業就成為近百年來各國技術進步、經濟發展和生活現代化的物質技術基礎。從1831年M.法拉第製作圓盤式發電機模型到19世紀80年代,是電機的初創時期。這50年中,眾多發明家和科學家通過研究,逐步開發出可供工業應用的直流電機。從19世紀80年代到20世紀初的20年中,電能的實用化和用電互相促進,於是汽輪機、水輪機、交流電機、變壓器、電力電纜、電力機車、電爐、電焊機等相繼問世,開闢了人類從蒸汽時代到電力時代的道路。從20世紀初到第二次世界大戰,三相交流電力系統的建立和擴大,以及工業、農業、交通運輸業和日常生活等各方面電氣化程度的不斷提高,使電工製造業成為各工業先進國家經濟發展和技術進步的先導工業。這一時期,由於電能需求的急劇增長,各國相繼建造大型電站和高壓輸電線路,促進了大容量發電設備和高壓輸變電設備以及測量控制設備的開發和生產。第二次世界大戰以後,由於半導體器件和電子計算機的出現,改變了傳統電工製造業的技術結構,大大提高了發電設備、輸變電設備和電力傳動設備的自動控制水平、生產效率和運行可靠性。新型電工材料的開發和應用,使發電設備、輸變電設備向更大容量、更高電壓參數方向發展,用電設備向輕便高效、節能、多品種、新用途方向發展。各類家用電器、醫療電器的發展在戰後幾十年中日新月異,滿足了人類不斷增長的物質和文化生活的需要。
  早期探索  電工製造業出現以前,經歷了電磁知識積累和應用的漫長過程。電工製造業的形成反映出人類怎樣逐步自覺地將基礎理論研究轉化為技術研究,然後再進一步轉嚮應用開發並使之產業化的過程。早在1800年,義大利教授A.G.A.A.伏打發明了「電堆」,使人類第一次掌握了連續產生電流的手段。這使後來的科學家有可能研製各種實用的原電池並研究如何利用電流產生的化學效應和熱、光、磁等物理效應,從而也為電工技術的發展提供了最初的物質技術條件。1831年,英國科學家M.法拉第製作了「感應環」及最早的圓盤式發電機模型,實現了人類首次利用機械運動產生電流。他在總結試驗的基礎上提出了法拉第電磁感應定律。他的工作導致後來發電機和變壓器的問世。隨後經過法國人皮克西(1832)、德國人E.斯特雷(1843)等人的探索,英國人F.H.赫爾姆斯製成數台永磁發電機供一些燈塔試用,證明比用電池更經濟。後來丹麥科學家S.約爾特(1854)、德國發明家E.W.von西門子 (1866)以及C.惠斯通等人相繼製成不同結構的自激發電機。不過當時製做的發電機普遍存在電流不穩的缺點。1870年Z.T.格拉姆改進A.帕奇諾蒂的設計,製成一台自激式發電機(圖1),電工製造業解決了電流不穩的問題。這台發電機雖效率不高,但能發出較大功率,其電壓也較高,具有很大實用價值。1873年,在法國工程師H.方丹合作下,Z.T.格拉姆終於製成有較大實用價值的發電機並少量進行了商業性生產。1873年德國工程師F.赫夫納-阿爾滕內克又設計了一種鼓形電樞,簡化了電機結構,降低了生產成本。而且製造出的直流發電機功率更大、效率更高。此後,美國發明家H.S.馬克西姆等人又設計了疊片電樞,採用了磁場補償繞組與換向極。到1880年,直流發電機開始具有了現代電機的基本結構。
  與此同期,美國人T.達文波特(1834)、俄國教授Б.С.雅科比(1838)分別製成直流電動機,並由電池供電,演示了其實用性。1838年,俄國科學家Э.Ⅹ.楞次最早提出一台電機既可作為發電機又可作為電動機運轉的可逆性原理。1873年,格拉姆和方丹製作兩台電機。其中一台大的用蒸汽機驅動發電,並用它發出的電能驅動500米外的另一台電機。這引起了人們對電機廣泛應用前景的注意。為了擴大電能的應用,1882年M.德普勒建立了一條1.5~2千伏直流輸電線路(長57公里)。但試驗表明,線路上電壓降落和電能損耗很大,用戶使用過高的電壓也很不方便。與此同時,一些人在設想交流輸電。1881年,法國人L.戈拉爾與英國人J.D.吉布斯首先製成一台變壓器樣品(圖2),電工製造業並設計了第一條2000伏單相配電線路,於1883年開始為倫敦一些鐵路車站提供交流電。1885年,美國發明家、製造商G.威斯汀豪斯購買了這種變壓器和西門子的交流發電機的專利,並進行了仿製。隨後在匹茨堡和麻省相繼建成了交流系統。經試運行,進一步證明了交流輸電的實用性和優越性。由於當時還未出現交流電動機,交流電的應用僅限於照明。N.特斯拉(1883)和G.費拉里斯(1885)提出旋轉磁場理論,並相繼各自研製出兩相感應電動機。1885年,俄國工程師Μ.Ο.多利沃-多布羅沃利斯基發明了三相交流發電機,1889年又發明了三相同步電動機(圖3)電工製造業和三相變壓器。1891年,在法蘭克福世界電工博覽會上展示了世界上第一個三相電力系統,將170公裡外勞芬電站的電能(15千伏、230千伏安)輸送到法蘭克福。交流電動機和三相電力系統的出現,為電力工業和電工製造業的興起及擴大電能應用提供了巨大的推動力。
  早期的發電機都以蒸汽機為原動機。蒸汽機起動慢,功率有限,維修難,效率低,特別是它的轉速低而不均勻,與發電機要求的高速均勻轉動相矛盾,因而阻礙了電力工業的發展。1884年,C.A.帕森斯研製出多級反動式汽輪機,並首次用於驅動發電機,使發電機的設計發生重大變化,而且直接影響發電方式和電站設計的改變。
  水輪機也是用於發電的一種重要原動機。從1827年法國工程師B.富爾內隆研製成反動式水輪機,經1849年美國人J.B.弗朗西斯改進,到1889年美國人L.A.佩爾登發明了適於高水頭的衝擊式水輪機。至此,供發電用的上述兩種水力機械已具備現代水輪機的基本特徵和進入工業生產的基本條件。
  電工製造業的興起  19世紀末期,電能的應用成為少數工業先進國家經濟、技術發展的一個關鍵因素。為適應這一形勢,一些著名發明家和企業家合作創辦公司,從事電工產品的開發、生產和銷售。
  公司的興建與發展  公司的興建和發展反映出電工製造業的興起。
  ①德國的公司:1847年由E.W.von西門子和J.G.哈爾斯克合作創辦了西門子-哈爾斯克電報建設公司。初期只生產小型直流發電機。1872年赫夫納-阿爾滕內克發明了鼓形電樞后,即在公司組織批量生產。1877年該公司又開發了礦山開採用電磁閥和電鑽。1879年製成了電動車,在柏林貿易展覽會上展出。1881年在里希特菲爾德建造了一條3公里的有軌電車線路,向公眾開放。之後,公司還制出100千瓦立式直流發電機(1886) 和1570千瓦發電機(1900)。1903年西門子公司將強電部分與休格特電氣股份公司合併為西門子-休格特公司,成為當時歐洲的主要電機製造廠家。此外,德國著名的電工製造企業還有德國通用電氣公司和伏依特公司。前者以生產發電設備和電器產品聞名,19世紀末,它在德國架設了第一條輸電線路。伏依特公司則以生產水輪機著稱,它於1865年製造出第一台水輪機;1930年製成水泵水輪機,安裝在巴西佩德瑞拉(Pedrelra)電站;1937年又為該電站製成5272千瓦的水泵水輪機。
  ②英國的公司:1878年英國人R.E.B.克朗普頓開辦英國第一家電工廠,以安裝電照明設備著稱,後來又生產直流電機。1882年,S.Z.費蘭梯和W.湯姆孫(后稱開爾文勛爵)合辦費蘭梯-湯姆孫英斯有限公司,以生產交流發電機著稱。不久公司解散,費蘭梯單獨辦廠,成為英國生產交流電機和變壓器的先驅。1889年由發明家帕森斯等人創建帕森斯公司,以生產汽輪發電機組聞名。後來相繼製成1兆瓦 (1890)、1.5兆瓦(1905)、6兆瓦汽輪發電機組(1907)。到 1912年,製成25兆瓦機組。1933年製成105 兆瓦機組。這家公司在20世紀初期一直是全世界著名的汽輪發電機組生產廠家。
  ③美國的公司:1878年,發明家T.A.愛迪生創建愛迪生電燈公司,1892年改建為美國通用電氣公司,以生產白熾燈、直流發電機著稱。它所生產的「巨型機」(一種直流發電機)曾於1882年安裝於全世界最早的公用電站──倫敦霍爾本高架橋發電廠和紐約珍珠街發電廠。交流電力系統取得成功后,通用電氣公司於1896年開始生產交流電機,1901年製成5兆瓦汽輪發電機組, 以後又製成40兆瓦機組(1922)和160兆瓦機組(1926年,是當時世界上最大機組)。到第一次世界大戰末期,該公司成為美國最大的電工製造廠家。美國企業家威斯汀豪斯於1886年創建的西屋電氣公司是美國發展交流電系統的先驅。它一成立即致力於生產交流發電機、變壓器和兩相感應電動機。1893年在芝加哥的世界哥倫比亞博覽會上展示了該公司生產的交流電力系統。接著公司又為尼亞加拉瀑布電站製造了第一台3750千伏安水輪發電機組。1890年為美國第一條長距離輸電線路提供設備。該公司不久后成為美國第二大電工製造廠家。1847年成立的阿里斯-查默斯製造公司是美國第三大電工製造廠家。1933年為保德水壩(后稱胡佛水壩)製造了當時世界上最大的水輪機(115000馬力)。該公司以生產水電設備出名。美國這一時期創辦的著名鍋爐製造廠家有巴布科克-威爾科克斯公司(1881)、燃燒工程公司(1912)和福斯特-惠勒公司(1900)。
  ④法國的公司:從1850年起,在法國先後建立了以生產水輪機著稱的奈爾皮克公司、以生產汽輪發電機組著稱的阿爾薩斯建設機械公司的貝爾福廠、以生產汽輪機著稱的電力機械公司布爾歇廠以及A.拉托創辦的拉托公司。1928年,阿爾薩斯建設機械公司經改組后成立阿爾斯通公司,它兼并了若干廠家后,成為法國生產發電設備的主要廠家。1929年製造出55兆瓦汽輪發電機組。
  ⑤瑞典的公司:主要有1883年成立的斯德哥爾摩電氣公司和1848年成立的伯福斯-諾哈布公司。前者1890年改名瑞典通用電機公司,於1907年製成105兆伏安發電機,1936年為瑞典的220千伏輸電線路提供變壓器及開關設備。它是歐洲著名的輸變電設備廠家。後者是世界上生產水輪機歷史最久的廠家之一。
  ⑥瑞士的公司:主要有愛雪維舍公司和瑞士勃朗-鮑威利有限公司。前者1840年成立,以生產水輪機著稱;後者於1891年由英國人C.E.L.勃朗和德國人W.鮑威利合辦。1897年該公司即製成第一台高壓油斷路器,1898年製成100千瓦汽輪發電機組,1928年製成160兆瓦汽輪發電機組,1939年製成世界第一台4000千瓦工業用燃氣輪機。
  ⑦其他國家的電工製造廠家:日本最早創業的電氣公司是1875年建立的田中製作所,後來發展為東芝電氣公司。它在1913年製成6250千伏安水輪發電機,1939年製成100兆伏安水輪發電機。 日本的其他廠家還有日立公司和三菱重工業公司 。 三菱從1880年開始生產火力發電設備。
  俄國的電工廠多為外國公司的分支機構。1917年後,蘇聯政府建設了一批電工設備製造廠。著名的有列寧格勒電力工廠和金屬工廠。前者於30年代生產10~24兆瓦汽輪發電機;後者於1937年生產50和100兆瓦單軸汽輪機。
  電工新產品的開發  各國公司在開發新產品方面的競爭促進了電工製造業的發展。1882年,西門子-哈爾斯克公司設計出磁場線圈的複式繞組,保證電機負荷升高時的電壓穩定,這是直流電機設計上的一個重大進展。1902年帕森斯公司將電樞作為定子,磁極作為轉子,使電刷只負擔勵磁電流,這也是交流電機結構上的一大突破。接著,勃朗提出將磁極繞組嵌入轉子槽內,提高了發電機的效率。這一結構一直沿用至今。汽輪機方面,1907年西屋電氣公司採用回熱循環並為此首次製造出抽汽式汽輪機。1908年,勃朗-鮑威利有限公司開發了液壓調速系統。1914年西屋電氣公司設計雙軸汽輪機。1920年在美國出現了中間再熱式汽輪機。水輪機方面,奧地利人V.卡普蘭於1916年發明適用於低水頭的軸流轉槳式水輪機。愛雪維舍公司於1936年製成單機容量為 195千瓦的燈泡式水輪發電機組。這一時期內,輸變電設備方面也有許多重大進展。1891年,莫德發明用軟鐵沖片疊成殼式變壓器。同年,費蘭梯設計出容量為 110千伏安的卷鐵心式變壓器。1906年英國人R.哈德菲爾德開發出變壓器鐵心用硅鋼片,為發展現代高效率變壓器創造了條件。1897年勃朗發明油斷路器,代替了原先的磁吹斷路器,縮短了開斷時間,提高了電力系統的穩定性。20世紀20年代又出現了氣吹式斷路器。1935年,德國通用電氣公司首先製成壓縮空氣斷路器。1906年,美國人E.M.休利特和H.W.巴克開發出第一隻懸式絕緣子,大大提高了耐壓限度,為高壓輸電創造了條件。1908年美國第一條110千伏輸電線路投入運行。1936年建成287千伏輸電線路,對發展電力工業和整個工業系統及社會用電具有重要意義。
  現代電工製造業的發展  第二次世界大戰以後,世界各國經濟發展很快。生產建設規模的擴大,工業設備的更新,大規模的住宅建設以及家庭生活的電氣化促使電力工業迅速發展,要求電工製造業提供大容量、高效率的發電動力設備,超高壓輸變電設備和各種用電設備,促使電工製造業進入繁榮的發展時期。
  火力發電設備  50年代後期以來,火力發電設備的發展有以下特點。
  ①單機功率不斷提高。發展大型機組可以提高效率、減少燃料消耗。美、蘇、法等國從60年代開始成批生產600兆瓦級機組,並相繼開發了900、1000兆瓦級機組。1972年勃朗-鮑威利公司製成世界上第一台1300兆瓦汽輪發電機組。以後美、英的通用電氣公司,日本的東芝公司,聯邦德國的電站設備聯合公司也陸續製成1200~1300兆瓦機組。但經實踐證明,超大型機組受到材料特性、機組振動、短路應力、電網容量和運輸條件的限制而難以普遍發展。加之超大容量機組易產生製造缺陷、事故頻繁,使可用率和經濟性降低。因此80年代以來,700兆瓦以上機組的產量減少。各國均轉向注重發展標準化機組,依靠規模生產來降低成本和安裝維護費用。世界上單機容量在300~700兆瓦的火電機組占火電機組總裝機容量的四分之三。
  ②開發高蒸汽參數機組。提高高蒸汽參數能提高機組的熱效率。美國在1955年率先發展超臨界機組。通用電氣公司於1959年和1962年相繼製成450兆瓦和650兆瓦超臨界壓力機組。最高蒸汽參數達600℃,34兆帕。但由於材料、技術方面的困難,70年代以後降為亞臨界參數。各主要工業國家(蘇聯、日本除外)多數機組採用 525℃,16~18兆帕。80年代,超臨界參數又重新受到重視,到80年代中期,全世界已有500台超臨界壓力機組在運行。
  ③發展燃氣-蒸汽聯合循環機組。70年代,燃氣輪機功率雖已發展到100兆瓦級,但熱效率較低,運行成本高。60年代以來,各國均致力於發展燃氣-蒸汽聯合循環。這種聯合循環發電廠的熱效率一般可達45%。與相同功率的蒸汽電廠相比,投資可減少30~50%,建設周期可縮短20%,用水量減少50~66%。因而工業發達國家普遍發展這種機組。同時,由於石油危機的影響,各國都在發展煤的氣化及沸騰床燃煤,以代替燃油或天然氣。1984年在美國加利福尼亞的達吉特,建成90~100兆瓦的餘熱鍋爐型壓力噴射流態化床聯合循環機組。
  ④提高鍋爐、汽輪機的可靠性和經濟性。50年代各國普遍發展再熱循環。60年代廣泛採用一機一爐的單元機組。70年代以來,發展直流鍋爐以適應超臨界壓力機組的需要。70年代後期,逐步採用膜式氣密冷壁鍋爐,還發展了沸騰燃燒技術。汽輪機方面則積極發展熱電聯產用抽汽式汽輪機,以提高熱能利用率。廣泛應用電子計算機進行火力發電機組的監測、事故診斷和調節控制,已成為提高機組可靠性和經濟效益的重要手段。
  ⑤改進汽輪發電機的冷卻技術,提高絕緣水平。50年代,功率在50兆瓦以上的發電機已普遍採用比熱容較空氣大的氫氣作為冷卻介質,機組輸出功率可提高25~35%。特別是氫內冷技術,使氫氣直接流經定子和轉子空心導線,從內部帶出熱量,機組輸出功率可增加近一倍。由於水內冷的效果更好,80年代容量在300~800兆瓦的發電機定子繞組多採用水內冷,轉子繞組採用氫內冷,鐵心採用氫冷。中國於1958年首次研製成定子和轉子繞組均採用水內冷的汽輪發電機。到60年代中期,已批量生產 125兆瓦雙水內冷發電機。80年代末,西歐各國和蘇聯已在1000兆瓦及以上發電機轉子中採用水內冷,作為解決溫升問題、發展大功率機組和提高發電機效率的重要措施。為提高發電機的絕緣耐熱等級,各國都在發展耐熱環氧樹脂雲母絕緣。
  水力發電設備  從50年代起,水力發電設備的發展有以下4個特點。
  ①單機容量迅速提高。1961年,蘇聯製成230兆瓦水電機組。1967年又製成500兆瓦水電機組。1978年,美國阿里斯·查默斯公司和加拿大通用電氣公司製成 700兆瓦水電機組,把混流式水輪發電機組的製造技術提高到一個新水平。
  ②高水頭水力資源的開發趨於怠盡,轉而發展適用於中低水頭的機型。低水頭軸流轉漿式水輪機從1916年問世以來,經過40年努力,單機功率才突破100兆瓦水平。 蘇聯列寧格勒金屬工廠於1954年製成126 兆瓦軸流轉槳式機組。1970年該廠又製成178兆瓦機組,轉輪直徑9.5米。1980年,中國東方電機廠製成170兆瓦軸流轉槳機組,轉輪直徑達11.3米,成為當時世界上轉輪直徑最大的同類型機組。貫流式水輪機從1933年製成以來一直未能得到廣泛應用。第二次世界大戰後,一些發達國家中比較經濟的水力資源大都已經開發,才轉而重視適於低水頭的貫流式水輪機。60年代,法國奈爾皮克公司和阿爾斯通公司製成單機出力10兆瓦的燈泡貫流式機組。60年代末蘇聯製成單機出力達47.3兆瓦同類機組。1978年,阿爾斯通公司和奈爾皮克公司製造的燈泡式機組的單機出力達53.1兆瓦。這種機組的過流能力比轉槳式高,抗汽蝕性能也好,結構緊湊,適於安裝在水下和壩內。
  ③隨著電網容量的進一步增大,特別是承擔基本負荷的核電站的增多,為均衡晝夜間的負荷差,抽水蓄能電站用可逆式水輪機組發展迅速。1956年,瑞士人P.德里亞茲發明了斜流式水輪機。這種水輪機可以通過調節葉片角度以適應不同水頭和負荷變化,平均效率高,汽蝕係數也比轉槳式水輪機小。60年代以來,在一些起動水頭很低、水頭與負荷變幅大的水電站中得到廣泛應用。用於抽水蓄能電站的水泵水輪機於1930年問世后,由於它既可發電,又可抽水,可以有效地利用電力系統低谷負荷時的剩餘能量,均衡尖峰負荷的用電,保證負荷急劇變化時電力系統的穩定,已引起各國的高度重視。80年代,世界各國大多發展可逆混流式水泵水輪機,並一直向大容量、高水頭方向發展。可逆斜流式一般用於 180米水頭,可逆軸流式一般用於20米以下水頭。
  ④水輪機的製造技術日臻完善,水輪機的比轉速不斷提高。
  1970~1983年,世界各國水電設備的代表性機組情況見表。

電工製造業電工製造業

  其他能源發電設備  其他能源發電設備主要有核能發電設備、超導發電機、磁流體發電裝置及燃料電池等。
  ①核能發電設備:1954年蘇聯在阿布寧斯克建成第一座工業用試驗性核電站(5兆瓦),開始了核能發電的工業應用。到80年代,美國建成1300兆瓦、1500兆瓦核電機組。在各國所用核反應堆中,以壓水堆居多,佔61%;其次為沸水堆,佔21%。70年代法國研製成「鳳凰」快中子增殖反應堆,因能充分利用核燃料資源,又能經濟發電,是最有前途的反應堆型。
  ②超導發電機:因機械、電氣條件的限制,常規發電機單機功率的極限為2000~3000兆瓦。要發展更大功率的發電機,只有採用超導電機。1966年和1971年,美國先後製成8千伏安和45千伏安超導發電機。 運行經驗證明,超導電機與常規電機相比具有體積小、重量輕、便於運輸和安裝、單位造價較低等優點,電機效率可提高0.3~0.8%,系統穩定性好。美國和蘇聯於1985年研製的超導發電機都已達到300兆伏安水平。1986年以來,高臨界溫度超導材料研究的突破性進展,使超導電機的研究出現新的前景。但由於在結構、材料、製造、試驗等方面還有不少問題尚待解決,近期發展不快。
  ③磁流體發電裝置:1959年,美國阿夫科公司建成世界上第一台磁流體發電的實驗裝置,點亮了228盞50瓦電燈,運行10秒鐘。80年代蘇聯在梁贊建成燃氣的U-500 磁流體發電站,由4台312兆瓦磁流體發電裝置組成,淨髮電輸出功率500兆瓦,電站總效率達48.5~50%,如果熱電聯產,效率可達82%。美國在80年代致力於發展燃煤的磁流體發電裝置,先後建成熱功率為20兆瓦和50兆瓦裝置。後者能在燃燒室中排除大部分灰渣,只有10% 是通過發電通道,是商業應用上最有希望的裝置。
  ④燃料電池:60年代,美國通用電氣公司製成氫氧燃料電池,功率2千瓦,工作壽命400小時,用於航天飛行。70年代,美國孟山都化學公司製成的肼-空氣燃料電池,功率達20千瓦,比能量為70瓦時/千克以上,可用作移動電源。這種新型發電裝置因轉換效率高、容量大、比能量高,並可為宇航員提供飲用水等優點,引起各國重視。此外,已實用的還有鋅-空氣燃料電池、甲醇-空氣燃料電池以及用煤作燃料的高溫固體電解質燃料電池等。
  輸變電設備  1954年,瑞典通用電機公司製成世界上第一套 380千伏交流輸電成套設備。此後蘇、美、法、加等國也相繼建立了300千伏~500千伏交流輸電線路。1965年,瑞典通用電機公司又製成735千伏交流輸電成套設備。蘇、美等國也陸續製成750千伏~765千伏的輸電設備。70年代以來,蘇聯、美國、瑞典分別建成1000千伏~1500千伏特高壓試驗線路。這標誌著輸變電設備不斷向大容量、高參數方向發展。
  ①變壓器:750千伏及以下的大型電力變壓器的製造、運行已經實用化。到70年代中期,已有1785千伏、1150兆伏安的電力變壓器投入運行。1975年,勃朗-鮑威利有限公司、曼海姆子公司製成1800兆伏安單相變壓器。配電變壓器方面,各國都致力於發展低耗中小型變壓器。多數廠家都採用心式結構和全斜接縫鐵心,並開發非晶合金材料,以降低空載損耗和空載電流。80年代初,美國聯盟公司製成第一台15千伏安非晶粒合金變壓器,其空載損耗只有硅鋼片鐵心變壓器的八分之一。同時,各國還積極開發和生產氣體絕緣變壓器和乾式變壓器,向降低損耗、簡化維護、運行可靠、延長奉命方向發展。
  ②斷路器:斷路器的電壓等級由50年代的380千伏~500千伏提高到735 千伏~765千伏,斷流能力達到80千安~1000千安,全開斷時間由3周波縮短至1周波。1970年勃朗- 鮑威利有限公司和蘇聯烏拉爾重型電機廠開發了1100千伏、65000 兆伏安的空氣斷路器。六氟化硫斷路器自1951年由西屋電氣公司研製成功以來,因其滅弧和絕緣性能好,體積小,檢修周期長,因而發展很快,已逐步取代空氣斷路器。1970年已生產出760千伏級產品。在六氟化硫斷路器基礎上發展起來了封閉組合電器。1965年,由德國卡洛爾-埃瑪格公司首先製成110千伏級產品,1967年即已有225千伏的六氟化硫(SF6)封閉式組合電器。這種組合電器結構緊湊,佔地少,70年代以來得到迅速發展。少油斷路器大量用於 400千伏及以下的中等容量輸電系統。日本製成的真空開關和法國的 SF6開關已取得15年以上不檢修的經驗。
  ③變流設備:1954年瑞典通用電機公司首先製成汞蒸氣整流管,用於高壓整流和逆變。在±100千伏直流輸電線路上採用,傳輸20兆瓦的電能。1957年,美國通用電氣公司製成硅晶閘管,1963年首先用於造紙機的傳動系統。隨後,迅速擴大到軋鋼、礦山卷揚機等設備的電力傳動。1967年,瑞典通用電機公司製成50千伏、10兆瓦晶閘管變流裝置,用於直流輸電。由於高壓晶閘管的可靠性高,所以70年代以後,幾乎所有的直流輸電線路和絕大多數的直流電力傳動裝置都採用晶閘管變流設備。這種裝置的容量也迅速增大。瑞典通用電機公司於1974 年製成250千伏、1120安的變流設備,80年代又製成±600千伏的裝置。70年代後期勃朗-鮑威利有限公司製成的晶閘管元件為6000伏、8000安。德國製成的晶閘管直流傳動裝置的單櫃輸出容量達11兆瓦。80年代初,美國、日本相繼製成光控晶閘管,用於直流輸電,使變流設備向小型、輕量化方向發展,進一步提高了運行穩定性。
  ④電力電纜:50年代以來,充油電纜向大容量、高電壓、強製冷卻和低損耗方向發展。1957年法國里昂電纜廠製成的5000千伏強迫油循環交流自容式充油電纜,1979年義大利帕瑞利公司研製的1100千伏交流自容式充油電纜,傳輸容量可達3300兆伏安。1980年,蘇聯和美國都研製了±600千伏直流鋼管充油電纜。為提高傳輸容量,各國廠家都在開發複合絕緣紙,以降低介質損耗;有的採用水內冷技術,有的在研究熱管冷卻、蒸發冷卻和液氮冷卻技術。美國聯合碳化物公司於1976年研製成12米長超導電纜,在138千伏電壓下,傳輸容量達340兆伏安。試驗證明,低溫和超導電纜的傳輸容量必須分別大於4000和7000兆伏安,才比較經濟合算。在以擠出工藝製造的絕緣電纜中,高分子合成材料已逐步取代天然絕緣材料。50年代,聚乙烯絕緣電纜已廣泛用於中低壓線路。1955年又發展了耐熱性能更好的交聯聚乙烯電纜。1965年後各國相繼製成132千伏、154千伏、220千伏、275千伏等電壓等級的擠出絕緣電纜,並得到廣泛應用。美、日等國還發展了管道充氣(SF6)電纜,用於345千伏及以上電壓等級、傳輸容量大於1800兆伏安、傳輸距離大於3公里的線路。
  用電設備  電動機、低壓電器、牽引電器、電爐、電焊設備、家用電器等用電設備在性能、可靠性、節能等方面都有很大發展。
  電動機一直朝提高效率和可靠性,改善調速、起動和控制性能,降低材料用量等方向發展。其特點是:①產品標準化、系列化、通用化。電動機的功率等級和安裝尺寸已趨一致。②普遍推廣晶閘管裝置,既改善調速性能,又提高可靠性。採用晶閘管變頻裝置供電的同步電動機單機功率已達36兆瓦。③發展機電一體化產品。80年代,美國開發了以微機為基礎的新型控制器,在電壓波動、負荷變動時能使電動機獲得最高效率,單相電動機可節能20~50%,三相電動機可節能5~10%,被稱為節能的「時髦電動機」(智能電動機)。④發展專用特殊電機。為適應各種不同用途和不同條件,出現了潛水電機、潛油電機、鑽采電機、牽引電機、低雜訊電機、高速電機、高滑差電機、直線電機、盤式電機,以及在高溫、低溫等特殊條件下使用的電動機等。直線電動機已在一些國家用於推進磁懸浮列車。電機的功率為2000千瓦,列車時速達 500公里/時。⑤採用新材料、新結構。50年代以前,一般電動機均採用耐溫120℃的E級絕緣材料。進入80年代,各國已普遍採用F級和耐溫180℃的H級絕緣材料。導磁材料逐步用冷軋低損耗取向硅鋼片代替熱軋硅鋼片。70年代以來發展了無取向硅鋼片和非晶金屬合金材料,以進一步降低鐵損。同時還普遍推廣使用磁性槽楔以減少附加損耗和雜訊,改善運行性能。
  70年代以來,隨著半導體器件和電子技術在低壓電器上的應用,產品向小型化、高性能、高可靠性、多品種、多功能、使用方便的方向發展。60年代美國首先在低壓電器上採用半導體脫扣器,提高了脫扣精度,擴大了保護特性和調節範圍。80年代初,美國西屋電氣公司首先將微處理機用於塑殼式斷路器中,實現了斷路器的智能化。1984年日本富士電機公司首次將專用集成電路用於接觸器驅動電路中,提高了接觸器的動作可靠性,減少了電磁系統的功耗和所需控制容量。80年代,西門子公司生產的交流接觸器由於採用電子技術和新材料,使接觸器每單位額定電流的重量只為1950年產品的六分之一。
  自20世紀初出現電氣化鐵路以來,電力機車的牽引電機多採用直流電動機。由於大功率晶閘管的出現,為交流電動機應用於機車牽引開闢了道路。1979年聯邦德國開始試製交流-直流-交流電力機車(軸功率達1400千瓦)。這種牽引電力機車已在各國推廣生產和應用。
  60年代以來,電爐發展的特點是:①向大容量方向發展。60年代電弧爐的容量為280噸,80年代,電弧爐容量增至800噸。並且,在一些大容量電弧爐上採用超大功率技術以強化熔煉,提高熱效率,縮短熔煉時間和降低電耗,這是鍊鋼電弧爐的一項重大技術突破。採用超大功率一般可將熔煉時間縮短三分之二,電耗降低23%。②隨著硅晶閘管中頻電源技術的發展,大功率中頻無心感應爐正在逐步取代鑄造車間原有的油爐和工頻爐,以提高熔化能力和降低電耗。③用於熔煉難熔金屬的各種新型電爐亦有很大發展。自1953年在美國出現真空電弧爐以後,陸續開發了電子束熔煉爐和等離子熔煉爐。80年代民主德國與蘇聯研製出能熔煉 30噸和100噸錠子的電子束爐;奧地利福斯特-阿爾平公司製成容量為45噸的等離子爐,用於生產特殊鋼。這種電爐電極消耗少,金屬收得率高,雜訊低,幾乎沒有粉塵和煙氣。
  60年代出現等離子弧焊機、激光焊機和光束焊機。70年代由於採用了電子技術,電焊機性能有很大提高。自動電弧焊電源採用硅晶閘管開關線路,可自動調節焊接電流。對焊機中採用光電脈衝控制燒化量,提高了焊接的熱穩定性和精度。有的電焊機配上有補償功率因數的電力電容器和空載自動斷路器后,降低了空載損耗。
  60年代以後,家用電器發展很快,已有200多個品種。 由於電子技術和微處理機在家用電器上的應用,產品正向自動化、智能化方向發展,這種家用電器能按預編程序自動運行。美國已製成帶有信息處理器的電冰箱,在夜間只需極少能耗便能將冰箱溫度控制在預定值。具有自動洗滌、甩干、熨燙等功能的自動化洗衣機得到開發。
  通信光纜從60年代美國康寧玻璃公司首先製成一根幾百米長、衰減為20分貝/公里的0.63微米單模光纖后得到迅速發展。

 

3 電工製造業 -配圖

 

4 電工製造業 -相關連接

上一篇[魯卡]    下一篇 [玄虛]

相關評論

同義詞:暫無同義詞