電工制造業(yè)是指為發(fā)電、輸電、變電、配電和用電提供裝備以及為這些裝備的生產(chǎn)提供專用電工材料和專用電工設(shè)備的制造工業(yè)。
簡介
正文
為
其他能源發(fā)電設(shè)備其他能源發(fā)電設(shè)備主要有核能發(fā)電設(shè)備、超導(dǎo)發(fā)電機、磁流體發(fā)電裝置及燃料電池等。
①核能發(fā)電設(shè)備：1954年蘇聯(lián)在阿布寧斯克建成第一座工業(yè)用試驗性核電站（5兆瓦）,開始了核能發(fā)電的工業(yè)應(yīng)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(yīng)堆中，以壓水堆居多，占61%；其次為沸水堆，占21%。70年代法國研制成“鳳凰”快中子增殖反應(yīng)堆，因能充分利用核燃料資源，又能經(jīng)濟發(fā)電，是最有前途的反應(yīng)堆型。
②超導(dǎo)發(fā)電機：因機械、電氣條件的限制，常規(guī)發(fā)電機單機功率的極限為2000～3000兆瓦。要發(fā)展更大功率的發(fā)電機，只有采用超導(dǎo)電機。1966年和1971年，美國先后制成8千伏安和45千伏安超導(dǎo)發(fā)電機。運行經(jīng)驗證明，超導(dǎo)電機與常規(guī)電機相比具有體積小、重量輕、便于運輸和安裝、單位造價較低等優(yōu)點，電機效率可提高0.3～0.8%，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。美國和蘇聯(lián)于1985年研制的超導(dǎo)發(fā)電機都已達(dá)到300兆伏安水平。1986年以來，高臨界溫度超導(dǎo)材料研究的突破性進展，使超導(dǎo)電機的研究出現(xiàn)新的前景。但由于在結(jié)構(gòu)、材料、制造、試驗等方面還有不少問題尚待解決，近期發(fā)展不快。
③磁流體發(fā)電裝置：1959年，美國阿夫科公司建成世界上第一臺磁流體發(fā)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(lián)在梁贊建成燃?xì)獾腢-500 磁流體發(fā)電站，由4臺312兆瓦磁流體發(fā)電裝置組成，凈發(fā)電輸出功率500兆瓦，電站總效率達(dá)48.5～50%,如果熱電聯(lián)產(chǎn)，效率可達(dá)82%。美國在80年代致力于發(fā)展燃煤的磁流體發(fā)電裝置，先后建成熱功率為20兆瓦和50兆瓦裝置。后者能在燃燒室中排除大部分灰渣，只有10% 是通過發(fā)電通道，是商業(yè)應(yīng)用上最有希望的裝置。
④燃料電池：60年代，通用電氣制成氫氧燃料電池，功率2千瓦，工作壽命400小時，用于航天飛行。70年代，美國孟山都公司化學(xué)公司制成的-空氣燃料電池，功率達(dá)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(fā)電裝置因轉(zhuǎn)換效率高、容量大、比能量高，并可為宇航員提供飲用水等優(yōu)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(zhì)燃料電池等。
輸變電設(shè)備1954年，瑞典通用電機公司制成世界上第一套 380千伏交流輸電成套設(shè)備。此后蘇、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制成735千伏交流輸電成套設(shè)備。蘇、美等國也陸續(xù)制成750千伏～765千伏的輸電設(shè)備。70年代以來，蘇聯(lián)、美國、瑞典分別建成1000千伏～1500千伏特高壓試驗線路。這標(biāo)志著輸變電設(shè)備不斷向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展。
①變壓器:750千伏及以下的大型電力變壓器的制造、運行已經(jīng)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、曼海姆子公司制成1800兆伏安單相變壓器。配電變壓器方面，各國都致力于發(fā)展低耗中小型變壓器。多數(shù)廠家都采用心式結(jié)構(gòu)和全斜接縫鐵心，并開發(fā)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(lián)盟公司制成第一臺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(fā)和生產(chǎn)氣體絕緣變壓器和干式變壓器，向降低損耗、簡化維護、運行可靠、延長奉命方向發(fā)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(dá)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(lián)烏拉爾重型電機廠開發(fā)了1100千伏、65000 兆伏安的空氣斷路器。六化硫斷路器自1951年由西屋電氣公司研制成功以來，因其滅弧和絕緣性能好，體積小，檢修周期長，因而發(fā)展很快，已逐步取代空氣斷路器。1970年已生產(chǎn)出760千伏級產(chǎn)品。在六氟化硫斷路器基礎(chǔ)上發(fā)展起來了封閉組合電器。1965年，由德國卡洛爾-埃瑪格公司首先制成110千伏級產(chǎn)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(jié)構(gòu)緊湊，占地少，70年代以來得到迅速發(fā)展。少油斷路器大量用于 400千伏及以下的中等容量輸電系統(tǒng)。日本制成的真空開關(guān)和法國的 SF6開關(guān)已取得15年以上不檢修的經(jīng)驗。
③變流設(shè)備：1954年瑞典通用電機公司首先制成汞蒸氣整流管，用于高壓整流和逆變。在±100千伏直流輸電線路上采用，傳輸20兆瓦的電能。1957年，通用電氣制成硅晶閘管，1963年首先用于造紙機的傳動系統(tǒng)。隨后，迅速擴大到軋鋼、礦山卷揚機等設(shè)備的電力傳動。1967年，瑞典通用電機公司制成50千伏、10兆瓦晶閘管變流裝置，用于直流輸電。由于高壓晶閘管的可靠性高，所以70年代以后，幾乎所有的直流輸電線路和絕大多數(shù)的直流電力傳動裝置都采用晶閘管變流設(shè)備。這種裝置的容量也迅速增大。瑞典通用電機公司于1974 年制成250千伏、1120安的變流設(shè)備,80年代又制成±600千伏的裝置。70年代后期勃朗－鮑威利有限公司制成的晶閘管元件為6000伏、8000安。德國制成的晶閘管直流傳動裝置的單柜輸出容量達(dá)11兆瓦。80年代初，美國、日本相繼制成光控晶閘管，用于直流輸電，使變流設(shè)備向小型、輕量化方向發(fā)展，進一步提高了運行穩(wěn)定性。
④電力電纜：50年代以來，充油電纜向大容量、高電壓、強制冷卻和低損耗方向發(fā)展。1957年里昂電纜廠制成的5000千伏強迫油循環(huán)交流自容式充油電纜，1979年意大利帕瑞利公司研制的1100千伏交流自容式充油電纜，傳輸容量可達(dá)3300兆伏安。1980年，蘇聯(lián)和美國都研制了±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(fā)復(fù)合絕緣紙，以降低介質(zhì)損耗；有的采用水內(nèi)冷技術(shù)，有的在研究熱管冷卻、蒸發(fā)冷卻和液氮冷卻技術(shù)。美國聯(lián)合碳化物于1976年研制成12米長超導(dǎo)電纜，在138千伏電壓下，傳輸容量達(dá)340兆伏安。試驗證明，低溫和超導(dǎo)電纜的傳輸容量必須分別大于4000和7000兆伏安，才比較經(jīng)濟合算。在以擠出工藝制造的絕緣電纜中，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于中低壓線路。1955年又發(fā)展了耐熱性能更好的交聯(lián)聚乙烯電纜。1965年后各國相繼制成132千伏、154千伏、220千伏、275千伏等電壓等級的擠出絕緣電纜，并得到廣泛應(yīng)用。美、日等國還發(fā)展了管道充氣(六氟化硫)電纜，用于345千伏及以上電壓等級、傳輸容量大于1800兆伏安、傳輸距離大于3公里的線路。
用電設(shè)備電動機、低壓電器、牽引電器、電爐、電焊設(shè)備、家用電器等用電設(shè)備在性能、可靠性、節(jié)能等方面都有很大發(fā)展。
發(fā)展歷史
電動機一直朝提高效率和可靠性，改善調(diào)速、起動和控制性能，降低材料用量等方向發(fā)展。其特點是:①產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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(diào)速性能，又提高可靠性。采用晶閘管變頻裝置供電的同步電動機單機功率已達(dá)36兆瓦。③發(fā)展機電一體化產(chǎn)品。80年代，美國開發(fā)了以微機為基礎(chǔ)的新型控制器，在電壓波動、負(fù)荷變動時能使電動機獲得最高效率，單相電動機可節(jié)能20～50%，三相電動機可節(jié)能5～10%,被稱為節(jié)能的“時髦電動機”(智能電動機)。④發(fā)展專用特殊電機。為適應(yīng)各種不同用途和不同條件，出現(xiàn)了潛水電機、潛油電機、鉆采電機、牽引電機、低噪聲電機、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于推進磁懸浮列車。電機的功率為2000千瓦，列車時速達(dá) 500公里/時。⑤采用新材料、新結(jié)構(gòu)。50年代以前，一般電動機均采用耐溫120℃的E級絕緣材料。進入80年代，各國已普遍采用F級和耐溫180℃的H級絕緣材料。導(dǎo)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(fā)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噪聲，改善運行性能。
70年代以來，隨著半導(dǎo)體器件和電子技術(shù)在低壓電器上的應(yīng)用，產(chǎn)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(fā)展。60年代美國首先在低壓電器上采用半導(dǎo)體脫扣器，提高了脫扣精度，擴大了保護特性和調(diào)節(jié)范圍。80年代初，西屋電氣公司首先將微處理機用于塑殼式斷路器中，實現(xiàn)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于接觸器驅(qū)動電路中，提高了接觸器的動作可靠性，減少了電磁系統(tǒng)的功耗和所需控制容量。80年代，西門子股份公司生產(chǎn)的交流接觸器由于采用電子技術(shù)和新材料，使接觸器每單位額定電流的重量只為1950年產(chǎn)品的六分之一。
自20世紀(jì)初出現(xiàn)電氣化鐵路以來，電力機車的牽引電機多采用直流電動機。由于大功率晶閘管的出現(xiàn)，為交流電動機應(yīng)用于機車牽引開辟了道路。1979年德國開始試制交流-直流-交流電力機車（軸功率達(dá)1400千瓦）。這種牽引電力機車已在各國推廣生產(chǎn)和應(yīng)用。
60年代以來，電爐發(fā)展的特點是：①向大容量方向發(fā)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。并且，在一些大容量電弧爐上采用超大功率技術(shù)以強化熔煉，提高熱效率，縮短熔煉時間和降低電耗，這是煉鋼電弧爐的一項重大技術(shù)突破。采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(shù)的發(fā)展，大功率中頻無心感應(yīng)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用于熔煉難熔金屬的各種新型電爐亦有很大發(fā)展。自1953年在美國出現(xiàn)真空電弧爐以后，陸續(xù)開發(fā)了電子束熔煉爐和等離子熔煉爐。80年代德意志民主共和國與蘇聯(lián)研制出能熔煉 30噸和100噸錠子的電子束爐；奧地利福斯特－阿爾平公司制成容量為45噸的等離子爐，用于生產(chǎn)特殊鋼。這種電爐電極消耗少，金屬收得率高，噪聲低，幾乎沒有粉塵和煙氣。
60年代出現(xiàn)等離子弧焊機、激光焊機和光束焊機。70年代由于采用了電子技術(shù)，電焊機性能有很大提高。自動電弧焊電源采用硅晶閘管開關(guān)線路，可自動調(diào)節(jié)焊接電流。對焊機中采用光電脈沖控制燒化量，提高了焊接的熱穩(wěn)定性和精度。有的電焊機配上有補償功率因數(shù)的電力電容器和空載自動斷路器后，降低了空載損耗。
60年代以后，家用電器發(fā)展很快，已有200多個品種。由于電子技術(shù)和微處理機在家用電器上的應(yīng)用，產(chǎn)品正向自動化、智能化方向發(fā)展，這種家用電器能按預(yù)編程序自動運行。美國已制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(yù)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(fā)。
通信光纜從60年代美國康寧玻璃公司首先制成一根幾百米長、衰減為20分貝/公里的0.63微米單模光纖后得到迅速發(fā)展。
參考資料 >