電工製造業

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。

基本介紹

• 中文名：電工製造業
• 生產 ：提供專用電工材料和專用電工設備
• 詞性：名詞
• 類型：發電、輸電、變電、配電

簡介

正文

為

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套用。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,占61%；其次為沸水堆，占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，是商業套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，並可為太空人提供飲用水等優點，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，其空載損耗只有矽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，占地少，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矽晶閘管，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、強制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，並得到廣泛套用。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。

發展歷史

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”(智慧型電動機)。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矽鋼片代替熱軋矽鋼片。70年代以來發展了無取向矽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，隨著半導體器件和電子技術在低壓電器上的套用，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，實現了斷路器的智慧型化。1984年日本富士電機公司首次將專用積體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，為交流電動機套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套用。

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，這是煉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隨著矽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，噪聲低，幾乎沒有粉塵和煙氣。

60年代出現等離子弧焊機、雷射焊機和光束焊機。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矽晶閘管開關線路，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後，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套用，產品正向自動化、智慧型化方向發展，這種家用電器能按預編程式自動運行。美國已製成帶有信息處理器的電冰櫃，在夜間只需極少能耗便能將冰櫃溫度控制在預定值。具有自動洗滌、甩乾、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微米單模光纖後得到迅速發展。