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郴州发电机出租电机的发展史及国内发展情况

2018-07-14 09:15:00  人气:633

郴州发电机出租电机的发展史及国内发展情况


1820年7月21日,丹麦哥本哈根大学教授、物理学家奥斯特发现了“电流的磁效应”,建立了电磁的相互联系,诞生了电磁学。1821年英国著名的物理学家法拉第制成了第一个实验电动机的模型,经过40多年时间的研究与发展,终于使电动机得以在工业生产和日常生活中得以广泛应用。在这里我先谈一谈英国物理学家法拉第的一些研究工作。

        1831年法拉第经过十余年时间的实验研究终于在8月29日实现了“磁生电”的梦想,发现了电磁感应定律。此外法拉第还发现了电解定律,还对气体放电现象进行了大量的卓有成效的研究,为后来伦琴射线、天然放射性、同位素等的发现准备了条件,为现代物理学的发展奠定了基础。在电磁学的研究过程中,他创造了许多新词如抗磁性、顺磁性、电介质、力线、阴离子、阳离子,提出了“场的”概念。他制造了第一台实验性电动机,发电机、第一台变压器;研究过气体的液化、光学、电化学,他的研究所涉及的范围之广是伽利略以来少有的。法拉第受德国的古典哲学的影响很深,他相信物质世界中的一切现象都是以这种或那种方式互相联系的,基于这种思想他还试图确立电磁力与牛顿的万有引力之间的联系,后来爱因斯坦也企图建立“统一场论”。麦克斯韦在谈到法拉第时曾经说过,过去的学者在研究所有的现象时都是割裂的研究,只有法拉第是在科学的统一性的指导下进行工作。人类至今为止仍从电学中获得巨大的福祉,我们将永远满怀感激之情惦记着法拉第的名字。麦克斯韦把法拉第看作是“科学家中最有成效最高尚的典型。”

        电动机简称电机,其在生产和生活中应用最广,小到电动玩具,大到火车,从工厂到农村、从事业单位到企业单位等等。在实际生产生活的应用中的电动机有直流电动机和交流电动机,我分别来谈一谈直流电动机和交流电动机研究发展情况。

        一、直流电动机。在电动机的发展中首先发展的是直流电动机,因为我们最先得到和推广的是直流电。直流电动机的发展大致可以分为四个阶段。1、是以永磁体作为磁场的阶段,这是最初直流电动机的共同特点。但是,由于天然磁极比较小,而且其磁性比较弱,电机只能获得很小的功率,获得的动力也是比较小,不过这段时间持续并不长,很快直流电机的发展就进入了第二个阶段。2、以电磁铁作为磁极的阶段。1825年英国的电工家斯特金制成了第一块电磁铁(用16个线圈导线绕制成的),1829年美国物理学家亨利所制成的电磁铁可以举起1吨的货物。1834年雅克比首先在电机中采用电磁铁代替永久磁铁,使其输出功率显著提高,并且首次采用换向装置,大大改变了直流电机的性能。3、第三阶段是改变励磁方式的阶段。励磁技术是直流发电机的一个关键性技术,因为电动机的使用必须要由直流发电机提供电流方可,解决了发电机的技术问题,就可以使电机的应用进入到一个新的阶段,也就是说电机的发展随着发电机的发展而进步的。1851年金斯捷首先运用电磁铁代替永久磁体励磁,最初供应电磁铁的电流都是来自他激式的伽伐尼电池,因为不管怎样发电机要发出电流必须先有励磁,而且必须先有电流才能产生磁场励磁。1854年丹麦的赫尔特.维尔纳兄弟就申请了自激式发电机的专利。此后又科学家们又发明了串激式自激发电机和自并励发电机,大大改变了直流发电机的性能,从而开创了直流电机发展的新阶段。4、直流电机发展的第四阶段就是在实用的道路上朝着完善化的方向前进,主要体现在电枢转子的改进上。1865年发明了齿状电枢;1870年发明了环状电枢;1872年发明了一种鼓型转子,降低了电机生产技术的成本,电机得到实际应用的时代终于来到了。但是,随着直流发电技术特别是直流输电技术的限制,交流电动机又开始受到了工程师们的重视了。

        二、交流电动机。随着直流发电技术的发展,直流发电机最多可以发出的最大电压达到57.6千伏,输出最大功率可以达到4650千瓦,输送的距离可以达到180公里。但是这很快就达到了技术上的极限,直流发电机和输电技术存在这如下几个问题:(1)线圈的绝缘性能不够;(2)换向器无法工作;(3)发电机在制作、运行上存在困难,尤其是换向火花;(4)高压直接输给用户不仅危险,而且用户需要的是低电压。(5)直流电的输送存在很大的困难。因此1856年德国西门子公司生产出第一台转枢式交流电动机,用的是单相交流电,与直流电机相比优势并不明显。1885年意大利物理学家、电工学家加利莱奥.费拉里斯、1886年美国物理学家尼古拉.特斯拉各自独立的发明了旋转磁场,他们将几个线圈以辐射状排成一圈,接入交流电,使各个线圈中的交流电频率相同,但是其电压、电流有相移,这样在线圈之间的空间形成了一个旋转磁场,而这个磁场会带动通电线圈转动,这样他们研制成功二相交流电动机。1889年俄国工程师杜列夫-杜波洛沃尔斯基发明了鼠笼式三相电动机,这是第一台能够实用的三相交流电动机,至此电动机发展到了可以进入工业应用的阶段。从电动机的发展简史中我们可以看到科学要转化为技术,转化为生产力,并不是那么轻而易举、一蹴而就的,需要付出时间、付出人力、物力和财力。难怪有人感慨的说:“现在世界上不缺科学人才,不缺科学思想和科学理论,最缺的就是将科学思想和科学理论转化为技术与生产力的人。”我们缺乏创新型的技术人才。

        三相交流发电机与鼠笼式三相交流电动机的发明给各个工厂、企业和公司提供了操控方便、快捷、安全、经济、源源不断、动力蓬勃的心动力,从而导致了第二次动力革命。这次革命促进了资本主义社会生产力的极大的发展,使资本主义大生产开始向自动化、电机化方向发展,出现了比以蒸汽机技术为代表的第一次动力革命更为深刻的一次工业技术革命,而且这次革命现在还在并且将来还将对于人类做出更大的贡献。

 

 世界电机工业从 1831 年英国M.法拉第造出第一台手摇圆盘直流发电机起,迄今已有180 年的历史。中国电机工业从1905 年天津教学品制造所制作的威姆爱斯特发电机等电学、磁学类教具起,距今也逾百年历程。 新中国成立之前,我国的电机制造行业在工艺装备、技术水平、产品档次、生产能力等各方面与当时的国际水平有很大差距。上海有钱镛记、华生、华成等电器工厂,当时生产的电机,最大功率只有200 到300 千瓦。新中国成立60 多年来,我国电机工业从小到大、从弱变强、从落后走向先进,经历了依靠进口、依靠技术引进、技术吸收再创新、自主开发等不同的阶段。新中国成立之初,国民经济初步得到恢复以后,第一个五年计划期间的“156 项工程”其中就有一批电机工业项目。我国先后建设了上海电机厂、哈尔滨电机厂、湘潭电机厂、佳木斯电机厂、兰州电机厂、沈阳电机厂等一批骨干企业。随着发电装备、输变电设备制造业快速发展,也带动了整体电机制造行业的发展。目前,我国电机行业已经形成了一整套完整的业务体系,产品的品种、规格、性能和产量都已基本满足我国国民经济的发展需要。

 我国中小型电动机保有量已经达到16 亿千瓦,成为世界上最大的中小型电动机生产、使用和出口大国。

 3、行业规模和增长情况

 近十年,电机行业从小到大,整体上呈现增长的趋势。交流电机占整个电机行业产量的绝大部分,交流电机的发展水平和增长速度基本可以代表整个电机行业的发展水平和增长速度。

(1)电机行业规模和增速

 据国家统计局的相关资料,2001-2013 年期间我国交流电机总产量从6,263.27万千瓦/年提高到27,914.60 万千瓦/年,年复合增长率为13.26%。2012 年同比2011年交流电机产量增加502.35 万千瓦,增幅1.99%。2013 年同比2012 年交流动机产量增加2,223.4 万千瓦,增幅8.65%。交流电机市场依然保持持续增长的趋势。

(2)中小型电机行业的规模和增速

 据中国电器工业协会中小型电机分会专家估计,目前中小型电机分会统计的77 家骨干企业的销售总收入约占中国中小型电机行业内企业销售总收入的60%。

 据此估算2013 年中国中小型电机行业内企业销售总收入规模在1,000 亿元。考虑到行业内企业除中小型电机外,还兼营大型电机、微型电机及其它电器设备等产品,如卧龙集团统计数据包括房地产和大型电机、湘电集团主要为风电机组和大型电机等产品(该等产品收入一并统计于中小型电机行业内企业销售总收入),扣除此类销售后,估计中国2013 年中小型电机销售规模不低于600 亿元。
    
    
 促进我国电机需求增长的主要因素包括:

 1)产业国际转移趋势:

 发达国家因劳动力成本等因素,逐渐将电机制造转移至发展中国家。目前,中国已经成为世界电机的生产制造基地,多家国际知名电机制造商如ABB、SIEMENS、GAMESA 等均在中国设立了制造中心。

 2)全球经济恢复及中国经济增长

 美国经济已经开始向好、欧洲经济逐步复苏;中国经济由高速成长转型为注重成长质量的中速增长。未来中国在节能环保、基础设施建设、民生工程、消费等领域加大投资力度。全球经济的增长将为电机行业的长期稳定发展提供广阔的市场空间。

 3)结构升级、低效产品更新换代

 国务院《“十二五”节能环保产业发展规划》指出大力推广能效等级为一级和二级的中小型三相异步电机等技术和设备,提高电机系统整体运行效率。中华人民共和国工业和信息化部、国家质量监督检验检疫总局发布的《电机能效提升计划(2013-2015 年)》推动高效电机开发和推广应用,促进电机产业升级,全面提高电机能效水平。落后低效电机的大批量淘汰将有效刺激电机需求的增长,同时,电机能效标准的提高将推动电机行业的整合,致力于高效电机研发与生产的企业将具有更强的竞争优势。

 4、行业未来发展趋势

 电机行业,特别是中小型电机行业的产品型号、种类较多,所涉及的下游行业较多,整体耗电量巨大。上述特点导致中小电机行业的发展呈现出高效化、专业化、定制化的特点。

(1)高效节能化

 电机产品通过优化自身的电磁及结构设计、采用新材料、使用新设备和运用先进的制造工艺,降低电机的铜、铁、杂散以及机械损耗,提高能量转化过程中的利用水平。电机产品,特别是中小型电机广泛的设计工业的各个领域,其能源使用效率的提升对于节约电力资源、提高企业经济效益和保护环境等方面均有重要的意义,是我国完成节能减排目标的重要途径。

 我国的经济持续高速发展也使得我国已经成为了全球第一大能源消耗国。我国政府在哥本哈根会议期间承诺:“到2020 年,中国单位GDP 能耗和二氧化碳排放比2005 年下降40%-45%”。“十二五”规划明确提出:在“十二五”期间,单位GDP 能耗和二氧化碳排放分别降低16%和17%。中国在巴黎大会召开前提交的国家自主贡献文件中,提出将于2030 年左右使二氧化碳排放达到峰值,并争取尽早实现,2030 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降60%到65%。面向未来,中国将把生态文明建设作为“十三五”规划重要内容,落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,通过科技创新和体制机制创新,实施优化产业结构、构建低碳能源体系、发展绿色建筑和低碳交通、建立全国碳排放交易市场等一系列政策措施,形成人和自然和谐发展现代化建设新格局。

 在能源生产、能源输送和能源消费三个环节同时采用有效措施提高能源利用效率是在保持经济持续发展的同时降低单位GDP 的能耗的唯一方法。电力消费占总的能源消费50%以上,而电机用电量又占全社会用电量的50%以上。因此,提高电机能效成为我国实现节能减排政策中的必要手段。电机及系统效率的提升已成为节能减排潜力最大的产业之一。国际上,各国政府和组织纷纷研究不同应用领域、不同工业部门的各种各样电机系统的节能方案,制定节能导则、标准、法规,并开发相关绿色节能产品,如:IEC 统一全球的电动机能效和测试方法标准:欧盟的EuroDEEM、美国MMASTER 等电机系统节能平台,欧盟的生态设计计划等。随着我国积极推动和扶持高效电机及电机系统节能工程的开展,以及史上最严“环保法”的全面推行,高效、超高效的中小型电机、调速专用电机、永磁电机、电机系统节能等产品的开发和绿色节能技术的应用已成电机产品发展的必然选择。

(2)专业定制化

 中小型电机行业下游行业包括冶金、电力、石化、矿山、建材、市政、水利等多个领域。下游行业提高自身能源利用效率和生产专业化的需求促使中小电机行业为下游客户开发出符合其自身特点的专业性、高效性的电机产品。中小型电机行业根据下游客户的特点开发定制化的防爆电机、变频电机、双速电机等产品不仅有利于提高客户的用电效率,而且有利于电机制造企业强化产品研发能力形成核心竞争力,提高行业地位。

 为了最大化的提升终端客户的能源使用效率,中小型电机生产企业不仅需要为水泵、风机、压缩机制造商提供专业化的通用型号的电机产品还需要根据终端客户的需求,参与到水泵、风机、压缩机制造商的产品设计和研发过程中,根据产品的性能需求,为其定制化设计和制造相适应的电机产品。通过深入参与下游产品的设计和研发,强化公司产品市场适应性的同时进一步强化公司与下游客户的合作关系,为巩固和扩大公司产品的市场占有率提供有效的保障。

(3)智能自动化

 目前,国际上先进的电机系统已集成了诊断、保护、控制、通讯等功能,可实现电机系统的自我诊断、自我保护、自我调速、远程控制等智能化、自动化操控。随着我国装备制造业向高、精、尖方向发展及工业化、信息化两化发展的融合,电机系统智能化发展已成必然趋势。

 针对工业领域使用的中小型电机系统,研究电机、负载、调速控制系统的合理匹配、优化设计及节能控制等技术,开发内反馈调速电机及系统、双馈电机节能控制装置、相控节能控制装置、电机系统能效分析及管理软件等,实现电机系统控制、传感、驱动等功能的集成设计制造,满足不同工况及负载特性的需求,已经被越来越多的企业所接受。

(4)集成一体化

 随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及控制理论的发展和应用,中小型电机应用领域日益广泛。为实现优质、高效和低成本的运行,中小型电机在各种不同的工况下与计算机、电机控制器、功率变换器、传感器等诸多方面连接,还往往要与后级的执行机构和负载(如各种机械、液压、气动装置)整合起来。

 这样,电机已不仅仅只是一个零部件级的执行机构,而是一个可以实现预定功能的完整的机电一体化系统。国际上,ABB、西门子、三菱等都已从电机制造企业发展为国际知名的电机及控制系统生产企业,其产品范围已从电机为核心,延伸到变频器、软启动器等电机控制领域,体现出了较大的技术和竞争优势,占据了较大的市场份额。我国一些电机制造企业已开始关注并研究电机控制技术,在实现电机系统集成、参数优化匹配及控制一体化等方面进行了有益的探索并推出了较为成熟的产品。

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