中國(guó)工業(yè)電器的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)
在電壓等級(jí)方面,最高工作電壓已經(jīng)發(fā)展到765kv級(jí)以上,而且1500kv級(jí)超高壓電器設(shè)備的樣機(jī)也已研制出來(lái),最低電壓達(dá)到幾伏以下。
在電流等級(jí)方面,最高工作電流達(dá)到數(shù)萬(wàn)安培以上,而最小工作電流達(dá)到毫安級(jí)或更小的電器設(shè)備或元件。
在電源頻率方面,大家熟知的直流與50赫或60赫茲工頻交流電源仍在廣泛地應(yīng)用。此外,低頻、超低頻、中頻、高頻超高頻及脈沖電源供電的電器元件與裝置也被廣泛地開(kāi)發(fā)研制與應(yīng)用。
目前,電器設(shè)備或元器件的結(jié)構(gòu)尺寸已從半根火柴大小發(fā)展到高達(dá)數(shù)層樓高的巨型沒(méi)備。對(duì)合理地組織生產(chǎn)與使用電器,科學(xué)合理地劃分電壓與電流等級(jí),盡可能地減少系列產(chǎn)品的規(guī)格與型號(hào)有實(shí)際意義。盡量發(fā)展“組合式”、“積木式”、“標(biāo)準(zhǔn)單元”,以及零部件通用化,互換性高的電器或元器件是十分重要的。特別是在目前經(jīng)濟(jì)改革過(guò)程中,加強(qiáng)宏觀領(lǐng)導(dǎo)和積極開(kāi)展學(xué)科的科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)交流活動(dòng)是非常重要的。這樣,可以調(diào)動(dòng)各學(xué)科互相配合,取長(zhǎng)補(bǔ)短。
2、高壓電器
高壓電器的發(fā)展與輸配電網(wǎng)路的發(fā)展有著密切聯(lián)系。目前,200~300萬(wàn)kw的發(fā)電站已經(jīng)出現(xiàn),1000~1200萬(wàn)kw大容量發(fā)電站是發(fā)展的必然趨勢(shì),例如,長(zhǎng)江三峽水利工程及西南水利工程等。但是,還有小型河流的中、小型發(fā)電站也在到處興建。為了經(jīng)濟(jì)傳輸電能,提高輸電網(wǎng)路的工作電壓是重要的方法之一。為此,將會(huì)出現(xiàn)一系列技術(shù)難題等待電器科學(xué)工作者去研究解決。例如:1)各種電器的極限工作電壓與電流,即研究極限經(jīng)濟(jì)與可能輸出容量問(wèn)題;2)過(guò)電壓防護(hù)的研究,研究過(guò)電壓產(chǎn)生的原因與危害,從而采用相應(yīng)的限制、降低或消除過(guò)電壓的措施是非常有意義的。例如500kv級(jí)變壓器的用銅量與絕緣重量幾乎差不多少。由此可見(jiàn),研究降低過(guò)電壓的措施對(duì)降低絕緣耐壓水平是有實(shí)際意義的。目前已有辦法可以做到限制分合*作過(guò)電壓在1.5~2.0倍范圍內(nèi),3)內(nèi)絕緣游離放電,防老化與臟污的研究,長(zhǎng)間隙空氣外絕緣放電特性的研究;4)電弧熄滅的新原理、新介質(zhì)的研究。例如真空開(kāi)關(guān),六氟化硫等,以及傳統(tǒng)的提高壓縮空氣達(dá)150個(gè)大氣壓的方法等;5)新原理、新結(jié)構(gòu)的研究。例如,電容式電壓互感器,光電式電流互感器(磁光效應(yīng)式,光脈沖重復(fù)頻率調(diào)制式等)。
另外,由于高電壓、大電流可控硅元件研制成功,給發(fā)展直流輸電網(wǎng)路提供了條件。為此,提出了切換直流輸電網(wǎng)路的開(kāi)關(guān)及電器設(shè)備要求。目前我國(guó)已在電氣化鐵道線上采用了22kv級(jí)以上的直流供電系統(tǒng),在上海、西安等地已有電壓為500kv的試驗(yàn)性線路。總體上說(shuō),在國(guó)內(nèi)已從試驗(yàn)型走向運(yùn)行型的階段。目前許多科學(xué)工作者在理論與技術(shù)上不斷有新的進(jìn)展。國(guó)外已經(jīng)有1000kv級(jí)左右的超高直流輸電網(wǎng)路在運(yùn)行。這一系統(tǒng)對(duì)超距離輸電的經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較大。
高、低壓開(kāi)關(guān)電器的*作機(jī)構(gòu)的靈活性與可*性的研究也是極有興趣的課題。
短路故障自動(dòng)斷開(kāi),然后再自動(dòng)合閘的自動(dòng)重合閘裝置也是很有實(shí)用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益的課題。六氟化硫與壓縮空氣及真空開(kāi)關(guān)的防漏與檢修也是亟待解決的重要課題。油斷路器仍在應(yīng)用。
3、低壓電器
低壓電器是低壓供電與用電的主要電器設(shè)備。多數(shù)情況下,裝在控制屏(或柜)中做成成套電器使用。個(gè)別情況下也單獨(dú)使用電器(或元件)。低壓開(kāi)關(guān)是低壓電器領(lǐng)域主要產(chǎn)品之一。目前的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是提高使用壽命與可*性問(wèn)題。這一點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外都得到了重視。它涉及到電磁結(jié)構(gòu)與理論,機(jī)構(gòu)理論、技術(shù)與材料工藝,以及各運(yùn)動(dòng)部分零部件(例如,彈簧、短路環(huán)、觸頭等)的耐沖擊振動(dòng)與耐磨性等。例如,目前交流電磁開(kāi)關(guān)的短路環(huán)做成內(nèi)嵌式是提高其使用壽命的有效方法之一。
現(xiàn)在在民用建筑上開(kāi)始采用新型的自動(dòng)開(kāi)關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的刀開(kāi)關(guān)—熔斷器配合使用的方案,特別是在經(jīng)常發(fā)生過(guò)載或短路故障的建筑物上使用時(shí)經(jīng)濟(jì)效益比較大。雖然一次投資稍高些,但既可提高供電質(zhì)量,又可以大量節(jié)省熔絲,同時(shí),故障后恢復(fù)可*。因此低壓電器的開(kāi)發(fā)研制及推廣應(yīng)用是非常重要的。
半導(dǎo)體與可控硅等新型元器件的出現(xiàn),使其與電磁裝置組合起來(lái),可以做出具有各種功能的自動(dòng)化設(shè)備,它們將在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防與生活領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。例如,各種用途的中頻電源靜止裝置代替旋轉(zhuǎn)電機(jī)(已經(jīng)做出幾百瓦至幾萬(wàn)千瓦的裝置)、磁半導(dǎo)體電器、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、磁半導(dǎo)體調(diào)節(jié)與穩(wěn)定裝置等。為了綜合解決上述技術(shù)問(wèn)題,往往需要發(fā)展“復(fù)合式”、“積木式”或標(biāo)準(zhǔn)單元化及零部件通用化等電器設(shè)備。這是目前需要或已經(jīng)在大力研究與開(kāi)發(fā)的新動(dòng)向。
家用電器是低壓電器方面新開(kāi)辟的又一技術(shù)領(lǐng)域。在美觀、適用、無(wú)噪音、安全、節(jié)電、功能優(yōu)良、維護(hù)與使用方便等方面的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)盡量滿足,才能在市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,及進(jìn)入國(guó)外市場(chǎng),受到千家萬(wàn)戶的歡迎。
由于大規(guī)模及中規(guī)模等集成電路的研制成功,微型機(jī)及電子電器在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。這給電器、儀器與儀表的小型化帶來(lái)很大的影響。因而,現(xiàn)在已研制出許多弱電電器、微型電器及儀器與儀表的樣品。
盡管如此,目前國(guó)內(nèi)外雜志介紹電器基礎(chǔ)理論、電磁鐵方面的文章又多了起來(lái)。磁放大器的應(yīng)用又有所提高,特別是在要求原副邊電隔離及高精度測(cè)量與控制方面是半導(dǎo)體等器件無(wú)法比擬的。電磁鐵的氣隙磁導(dǎo)gδ=f(δ)與導(dǎo)數(shù)dg8/ds的精確計(jì)算方法,滅弧理論與計(jì)算方法都未完全解決。目前仍依*經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或公式近似計(jì)算。最后仍依*試驗(yàn)來(lái)解決。
4、電工材料
電工材料主要包括絕緣材料、導(dǎo)電材料、磁性材料,及半導(dǎo)體材料等幾個(gè)主要方面。
絕緣材料在耐高溫、耐壓、紅外輻射、超低溫等新型材料的合成體已經(jīng)陸續(xù)被研制出來(lái)。因而,耐高溫達(dá)到200℃的漆包線已經(jīng)廣泛使用,而耐高溫250℃的漆包線也已經(jīng)研制出來(lái)。以鋁代銅的研究工作在某些電工設(shè)備中得到了應(yīng)用。
目前磁性材料又有了許多新品種,優(yōu)質(zhì)低矯頑磁力的合金鋼片可以軋制成0.1mm厚度,具有高矯頑磁力的永磁材料,如br=12000gs,hc=3000oe,及br=6000gs,hc=6000oe的磁性陶瓷也被研制出來(lái)。
此外,熱敏磁芯、磁泡、利用磁單晶體制成的濾波元件等。高導(dǎo)磁高電阻與高強(qiáng)度磁性材料也在開(kāi)發(fā)研究過(guò)程中。
半導(dǎo)體材料制造工藝的不斷完善,晶體管、可控硅、可關(guān)斷可控硅元件、雙向可控硅元件、熱敏、磁敏、氣敏、力敏,光敏等特殊半導(dǎo)體器件已經(jīng)研制出來(lái)。中、大規(guī)模集成電路等可以巧妙地實(shí)現(xiàn)各種控制邏輯功能,使生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化更容易實(shí)現(xiàn)。
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