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各類銅產品在電氣工業中的應用介紹
  電力輸送:電力輸送中需要大量消耗高導電性的銅,主要用于動力申.線電纜、匯流排、變壓器、開關、接插元件和聯接器等。在電線電纜的輸電過程中,由于電阻發熱而白白浪費電能。從節能和經濟的角度考慮,目前世界上正在推廣"最佳電纜截面"標準。過去流行的標準,單純地從降低一次安裝投資的角度出發,為了盡量減小電纜截面,以在設計要求的額定電流下,不至出現危險過熱,來確定電纜的最低允許尺寸。按這種標準鋪設的電纜,雖然安裝費低了;但是在長期使用過程中,電阻能耗卻比較大。"最佳電纜截面"標準,則兼顧一次安裝費用和電能消耗這兩個因素,適當放大電纜尺寸,以達到節能和最佳綜合經濟效益的目的。按照新的標準,電纜截面往往要比老標準加大一倍以上,可以獲得50%左右的節能效果。我國在過去一段時間內,由于鋼供不應求,考慮到鋁的比重只有銅的30%,在希望減輕重量的架空高壓輸電線路中曾采取以鋁代銅的措施。目前從環境保護考慮,空中輸電線將轉為鋪設地下電纜。在這種情況下,鋁與銅相比,存在導電性差和電纜尺寸較大的缺點,而相形見絀。

  電機制造:在電機制造中,廣泛使用高導電和高強度的銅合金。主要用銅部位是定子、轉子和軸頭等。在大型電機中,繞組要用水或氫氣冷卻,稱為雙水內冷或氫氣冷卻電機,這就需要大長度的中空導線。電機是使用電能的大戶,約占全部電能供應的60%。一臺電機運轉累計電費很高,一般在最初工作500小時內就達到電機本易的成本,一年內相當于成本的4~16倍,在整個工作壽命期間可以達到成本的200倍。電機效率的少量提高,不但可以節能;而且可以獲得顯著的經濟效益。開發和應用高效電機,是當前世界上的一個熱門課題。由于電機內部的能量消耗,主要來源于繞組的電阻損耗;因此,增大銅線截面是發展高效電機的一個關鍵措施。近年來己率先開發出來的一些高效電機與傳統電機相比,銅繞組的使用量增加25~100%。目前,美國能源部正在資助一個開發項目,擬采用鑄入銅的技術生產電機轉子。

  通訊電纜:80年代以來,由于光纖電纜載流容量大等優點,在通訊干線上不斷取代銅電纜,而迅速推廣應用。但是,把電能轉化為光能,以及輸入用戶的線路仍需使用大量的銅。隨著通訊事業的發展,人們對通訊的依賴越來越大,對光纖電纜和銅電線的需求都會不斷增加。

  住宅電氣線路:近年來,隨著我國人民生活水平提高,家電迅速普及,住宅用電負荷增長很快。如圖6.6所示,1987年居民用電量為269.6億度(l度=1千瓦·小時),10后年的1996年猛升到1131億度,增加3.2倍。盡管如此,與發達國家相比仍有很大差距。例如,1995年美國的人均用電量是我國的14.6倍,日本是我國的8.6倍。我國居民用電量今后仍有很大發展。預計從1996年到2005年,還要增長l.4倍。

  機械和冶金工業中的應用:幾乎在所有的機器中都可以找到銅制品部件。除了電機、電路、油壓系統、氣壓系統和控制系統中大量用鋼以外,種類繁多用黃銅和青銅制造的傳動件和固定件,如齒輪、蝸輪、蝸桿、聯結件、緊固件、扭擰件、螺釘、螺母等,比比皆是。幾乎在所有作機械相對運動的部件之間,都要使用減磨銅合金制作的軸承或軸套,特別是萬噸級的大型擠壓機、鍛壓機的缸套、滑板幾乎都用青銅制成,鑄件重量可達數噸。許多彈性元件,幾乎都選用硅青銅和錫青銅作為材料。焊接工具、壓鑄模具等更離不開銅合金,如此等等。

  冶金設備:冶金工業是消耗電能的大戶,素有"電老虎"之稱。在冶金廠的建設中通常必須要有一個依靠銅來進行工作的龐大的輸、配電系統和電力運轉設備。此外,在火法冶金中,連續鑄造技術已占據主導地位,其中的關鍵部件一結晶器,大都采用鉻銅、銀銅等高強度和高導熱性的銅合金。電冶金中的真空電弧爐和電渣爐水冷坩堝使用鋼管材制造,各種感應加熱的感應線圈都是用銅管或異型銅管繞制而成,內中通水冷卻。

  合金添加劑:銅是鋼鐵和鋁等合金中的重要添加元素。少量銅(0.2~0.5%)加入低合金結構用鋼中,可以提高鋼的強度及耐大氣和海洋腐蝕性能。在耐蝕鑄鐵和不銹鋼中加入銅,可以進一步提高它們的耐蝕性。含銅30%左右的高鎳合金是著名的高強度耐蝕"蒙乃爾合金",在核工業中廣泛使用。在許多高強度鋁合金中都含有銅。通過淬火一時效熱處理,在合金中析出彌散分布的細小顆粒,而顯著提高其強度,稱為時效硬化鋁合金。其中著名的有杜拉鋁或稱硬鋁,它是一種含銅、錳、鎂的鋁合金,是制造飛機和火箭的重要結構材料。
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