我国低压电器发展趋势展望

摘要：近年来，低压电器技术随着电子学、计算机科学、电弧等离子体物理、信息和网络以及材料科学的进展,取得了巨大的发展。本文以国内外最新资料为依据,从低压电器智能化与网络化,产品开发手段,环境保护和材料,传统低压电器的发展等几方面介绍低压电器近期发展动向。

关键词：低压电器；智能化；发展趋势

中图分类号：TU85 文献标识码：A

低压电器指在低压配电系统和控制系统中起开关、控制、保护、检测、指示和报警等作用的元件或装置。根据我国现行标准，工作电压为交流1000V、直流1200V以下电气线路中的电气设备称为低压电器。它具有品种丰富，规格繁多,应用面广等特点。不仅在机械行业中是基础配套件，而且，在家庭中,它的使用也越来越普遍。随着人民群众文化生活水平的提高及居住环境的改善,人们对住宅的要求,除了传统的面积、结构外,对使用功能的重视程度越来越高。因此,低压电器使用空间进一步扩大。家庭使用的低压电器产品主要有:框架式空气断路器、塑壳断路器、微型断路器、漏电保护器等。

1我国低压电器发展历程回顾

我国低压电器产品的发展大致可分为以下三个阶段:第一阶段从20世纪60年代到70年代初,这一阶段，主要是在模仿基础上设计开发的第一代统一设计产品。如：CJ10、DW10、DZ10、JR16等,由于产品结构尺寸大，因此材料消耗多，并且性能指标不理想、品种规格也不齐全；第二阶段从20世纪70年代到80年代,这一阶段是更新换代和引进国外先进技术制造的第二代产品。如：3TB、CJ20、DW15、DZ20、ME、AE、3WE、AH、B、等,该阶段技术指标明显提高,体积缩小,保护特性较完善,结构上适应成套装置要求,成为我国低压电器的支柱产品；第三阶段开始于20世纪90年代,积极引进国外新技术、新产品的同时，自行开发、试制新产品。代表性产品为：DW40、DW45、CJ40、M、DZ40、S、F、3TF等。总体技术性能达到或接近国外20世纪80年代末甚至90年代初的水平。该阶段产品具有性能优良、工作可靠、体积小、组合化、电子化、智能化、模块化、多功能化的特点。

2我国低压电器技术发展趋势展望

我国低压电器技术发展总体趋势是通过采用高新技术,重点开发环保化、智能化、电子化、模块化、网络化、标准化、可通信化、设计无图化、制造高效化的低压电器产品,来淘汰那些工艺落后、能耗高、体积大、耗材多又污染环境的产品的同时，对现有较好的传统产品进行二次开发,巩固传统产品的市场，并大力发展我国低压电器的现场总线技术,努力缩小同国外先进水平的差距。

2.1现场总线技术在低压电器中的应用

随着网络技术和信息技术的发展，中央控制计算机与可编程逻辑控制器、智能化电器与中央控制设备,实现双向数据通信,并在电动机控制中心和低压配电系统中，统一形成了智能化监控、保护与信息网络系统。这种系统使操作人员在控制室中能够方便地控制各种现场设备,并且能够及时了解现场设备运行情况,处理各种故障。近年来,随着现场总线的出现，工业自动化产生了革命性的变革。现场总线作为一种可靠性强、造价低并适合工业环境使用的通信系统，与传统的通信系统需用多芯电缆让数据并行传送相比，只需要一根双芯电缆,这使使布线变得非常简单,极大的减少了安装维护费用。由于现场总线按国际标准采用统一的通信规范,因此，它具有很好的兼容性和互操作性,它是与生产厂商无关的系统,各种现场设备只要按这种规范和协议生产都可以在网络上使用。现场总线生产工厂能提供包括接口、电缆、各种中间继电器、模块化现场总线各种标准部件,大大方便了安装和维护,即插即用,适合于现场设备分散布置的特点。

2.2母排安装技术在低压电器中的应用

所谓电器产品母排安装技术，就是将电器产品直接安装在成套柜体内的母排上，在安装的同时实现导电连接。它主要由熔断器开关、断路器等安装底座、主接线座、附件等构成。母排安装技术在电器产品的应用中具有如下特点和优势：首先，极大地方便安装与导线连接；其次，减少导电连接，提高可靠性，维护更为方便；再次，大大减小所占空间，从而使成套柜体的体积大为缩小；最后，节省材料，降低成本。

2.3智能化模块化技术在低压电器中的应用

低压断路器的保护功能随着微处理器的引入大大增强。智能化过载继电器与传统的双金属热继电器相比,具有很高的动作可靠性，它不但可保护电动机过载与断相,并可保护接地、三相不平衡、反相或低电流等多种起动条件的电动机。由智能化电动机保护继电器进一步开发的智能电动机控制器,兼有监控、保护和通讯的功能,它的保护功能也较智能化电动机保护继电器进一步增强。

在智能化技术在低压电器中广发使用的同时，模块化、组合化和零部件通用化也被广泛应用于当前低压电器在结构设计上。通过不同模块的组合,使电器可获得不同的附加功能，这使得电器制造过程大为简便。组合化使不同功能的电器组合在一起,大大减少了线路中所需的元件品种,有利于电器结构紧凑,并使保护特性得到良好的配合。目前,日本三菱和富士新系列的塑壳断路器把各种电流规格的产品设计成同一高度以利于开关柜的布置。ABB公司推出的新系列接触器产品提出低压配电系统一体化设计的新概念,新型的塑壳断路器面板上都有一个小门,各种功能模块通过这个小门可安装于操作机构两侧空余的间隙内,以缩小整个开关柜的体积。施耐德公司的空气断路器从800A到3200A的产品采用同一个框架尺寸,这样使零部件的通用性增强，便于安装。

2.4新的灭弧系统和限流技术在低压电器中的应用

由于传统的灭弧系统已不能满足对低压开关电器开断能力的要求，电力系统为满足其自身发展的需要，对低压开关电器提出了高性能和小型化的要求。因此，国内外致力于研究新的灭弧系统和限流技术，实现电器的无飞弧。如采用旋转式双断点的限流结构，并在前后级保护特性配合方面实现能量匹配以提高开关电器开断能力；采用一种三维磁场集中驱弧技术来提高塑壳断路器的开断性能；采用新的绝缘材料抑制由于电极的金属蒸气扩散至绝缘器壁上形成的金属粒子堆积层，加强对电弧的冷却作用等。

2.5计算机仿真与虚拟技术在低压电器中的应用

要使电器产品满足预期的技术条件、达到预期的电气、机械性能,必须经过反复试验。计算机模拟与仿真技术的应用，可以实现三维零部件的实体造型、装配、自动生成工程图纸、按照设计的零部件自动进行模具设计并生成数控编码。可以在样机制作前,精确掌握电器产品的性能,减少重复样机制作,极大降低实验费用,加快产品开发周期,提高产品性能指标。低压电器的基本特性包括通断能力、温升、零部件的强度、动稳定、热稳定、绝缘性能及其他电气性能等。计算机模拟仿真技术的发展、有限元分析软件性能的不断提高,对设计对象的电磁场、应力场、磁场等物理场进行仿真和分析成为现实。从20世纪末开始，繁琐的数据输入被用特征造型方式输入三维图形所替代,这使得输入工作变得简单、直观,输出的数据或对三维图形进行分析等后处理阶段也变得方便观察。通过计算机虚拟仿真技术，可以对产品设计的可行性方案进行论证,满足产品的技术要求。

3总结

面对激烈的市场竞争,我国低压电器的发展应借鉴国外的先进经验,引进国外先进技术的同时根据自身的环境制定相应的发展策略。完善国内低压电器技术开发的机构和机制,加强标准化和计量等技术基础的工作,提高产品质量，尤其是产品外观质量水平,进一步缩短与国外先进水平的差距。

参考文献

[1]何瑞华.我国低压电器新世纪发展策略探讨[J].低压电器,2000,(1).

[2]陈德桂.面向21世纪低压电器新技术[J].低压电器,2001,(1).

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