北極星輸配電網(wǎng)訊:隨著低壓配電與控制系統(tǒng)的日益復雜化，市場對低壓電器產(chǎn)品的性能與結構提出了更高的要求。電器產(chǎn)品的改進和發(fā)展，與新技術和標準的應用是密不可分的。新技術發(fā)展和應用直接影響到市場對產(chǎn)品的需求是否可能實現(xiàn)；標準的制定直接制約著產(chǎn)品是否可以在市場上使用，決定了產(chǎn)品的發(fā)展方向。其新技術包括現(xiàn)代設計技術、智能化技術、現(xiàn)場總線技術以及模擬仿真技術。
1.現(xiàn)代設計技術的發(fā)展與應用
電器在工作過程中涉及到電、磁、光、熱、力、機械、材料、電接觸、可靠性等方面的原理與技術。電、磁、光、熱、力、機械等能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律大多是非線性的，許多現(xiàn)象是一種瞬態(tài)過程，使得低壓電器的理論分析、產(chǎn)品設計、性能檢驗變得極為復雜。在分析與設計低壓電器產(chǎn)品時，除采用低壓電器傳統(tǒng)理論基礎進行必要的理論推導、分析計算之外、還使用了大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。因此要設計出性能良好、價格合理的低壓電器產(chǎn)品十分困難。
低壓電器產(chǎn)品的設計過程十分復雜，要經(jīng)過電器特性與機械特性的反復計算與研究。即使這樣，設計計算參數(shù)與產(chǎn)品實際性能，仍存在很大差距，必須通過反復的試驗驗證。因此低壓電器產(chǎn)品開發(fā)周期長、資金投入大。
采用最新優(yōu)化設計方法，以遺傳算法建立優(yōu)化動態(tài)數(shù)學模型，可設計出體積小、重量輕、成本低、價格合理、工作可靠性能良好的電器產(chǎn)品。
同時，三維計算機輔助設計系統(tǒng)的應用也使產(chǎn)品的設計過程變得簡單、直觀。三維計算機輔助設計系統(tǒng)集設計、制造和分析于一身、從零件設計、裝配直至產(chǎn)品總裝，設計者都可以在計算機屏幕上直接觀察零件裝配中的干涉與碰撞以及開關電器閉合、分斷過程中運動部件的動作情況及相關參數(shù)（如觸頭開距），從而保證了設計正確性，為低壓電器產(chǎn)品試制跨越模型階段創(chuàng)造了條件。設計人員在產(chǎn)品開發(fā)的任何階段對產(chǎn)品任一處所作的修改都能自動反映到相關零件的修改。同時，三維軟件系統(tǒng)根據(jù)完成的零件設計自動轉(zhuǎn)去進行零件模具設計，大大縮短了產(chǎn)品的試制時間和產(chǎn)品開發(fā)周期，提高了企業(yè)的競爭能力。
2.智能化技術的應用
智能化技術在低壓電器中的應用，使低壓電器技術在研究、檢測、生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)上發(fā)生了根本的變化。
①智能化的控制技術
智能電器元件和智能型配電網(wǎng)絡系統(tǒng)應用而生。
智能斷路器是將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，主要實現(xiàn)了斷路器的智能化，帶微處理器的智能化斷路器反映的是負載電流的真實有效值，可避免高次諧波的影響。
微電子控制的智能式熱繼電器與傳統(tǒng)的雙金屬片熱繼電器相比，可保護電動機過載、斷相、三相不平衡、反相、低電流、接地欠壓等故障，并可數(shù)字顯示故障類型，保護不同起動條件與工作條件下的電動機，動作特性可靠。
在智能電器元件的基礎上，研制和開發(fā)智能開關柜，有力提高了控制系統(tǒng)的自動化程度。
②智能化的檢測技術
光機電電磁電器動態(tài)測試裝置應用于新型智能交流接觸器的研究與開發(fā)中，為深入研究電器的實時最優(yōu)控制，達到最優(yōu)運行與大幅度提高其性能指標，縮短設計周期起到了重要的作用。
3、現(xiàn)場總線技術的應用
現(xiàn)場總線是一種造價低、可靠性強并適合工業(yè)環(huán)境使用的通信系統(tǒng)，傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)需用多芯電纜讓數(shù)據(jù)并行傳送，而現(xiàn)場總線僅需一根雙芯電纜，使布線非常簡單，減少了安裝維護費用。現(xiàn)場總線按國家標準采用統(tǒng)一的通信規(guī)范，因而它具有很好的互換性和互操作性。它是與生產(chǎn)廠商無關的系統(tǒng)，各種現(xiàn)場設備只要按照這種規(guī)范和協(xié)議生產(chǎn)都可以在網(wǎng)絡上使用。現(xiàn)場總線生產(chǎn)工廠能提供現(xiàn)場總線各種標準部件，包括接口、各種中間繼電器、模塊化Ⅰ/O站等，便于安裝和維護，適合于現(xiàn)場設備分散布置的特點。
可通信低壓電器可以安裝在帶總線系統(tǒng)的智能化開關柜內(nèi)，也可以安裝在被控制設備現(xiàn)場，通過總線與上位機連接，進行實時數(shù)據(jù)交換，并使系統(tǒng)具有四遙功能。采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)后，低壓控制柜，特別是原馬達控制中心每一個抽屜發(fā)展成為獨立的智能化控制單元，直接安裝在現(xiàn)場，通過現(xiàn)場總線與上位機連接起來。很大程度上節(jié)省了主回路電纜和二次控制線。總線技術的應用給低壓配電和控制系統(tǒng)帶來了一場新的革命。
4、虛擬仿真技術的應用
為使電器產(chǎn)品滿足預期的技術條件，必須經(jīng)過反復試驗。計算機模擬與仿真技術的應用可以在樣機制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少重復樣機制作，降低試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標。
低壓電器的基本特性包括通斷能力、溫升、零部件的強度、熱穩(wěn)定、絕緣性能及其他電氣性能等。這就需要對設計對象的電磁場、應力場、磁場等物理場進行仿真和分析。通過計算仿真可以得到產(chǎn)品設計的可行性方案，滿足產(chǎn)品的技術要求。但是，想要實現(xiàn)經(jīng)濟技術指標最佳，就必須將仿真技術與最優(yōu)化方法結合起來，才能達到預期效果。隨著計算機圖形技術的迅速發(fā)展，虛擬技術將引入低壓電器的設計領域。設計出可以在虛擬環(huán)境中，對電器產(chǎn)品進行仿真與優(yōu)化，這使我國低壓電器的設計、研究達到了一個新的階段。
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1.現(xiàn)代設計技術的發(fā)展與應用
電器在工作過程中涉及到電、磁、光、熱、力、機械、材料、電接觸、可靠性等方面的原理與技術。電、磁、光、熱、力、機械等能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律大多是非線性的，許多現(xiàn)象是一種瞬態(tài)過程，使得低壓電器的理論分析、產(chǎn)品設計、性能檢驗變得極為復雜。在分析與設計低壓電器產(chǎn)品時，除采用低壓電器傳統(tǒng)理論基礎進行必要的理論推導、分析計算之外、還使用了大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。因此要設計出性能良好、價格合理的低壓電器產(chǎn)品十分困難。
低壓電器產(chǎn)品的設計過程十分復雜，要經(jīng)過電器特性與機械特性的反復計算與研究。即使這樣，設計計算參數(shù)與產(chǎn)品實際性能，仍存在很大差距，必須通過反復的試驗驗證。因此低壓電器產(chǎn)品開發(fā)周期長、資金投入大。
采用最新優(yōu)化設計方法，以遺傳算法建立優(yōu)化動態(tài)數(shù)學模型，可設計出體積小、重量輕、成本低、價格合理、工作可靠性能良好的電器產(chǎn)品。
同時，三維計算機輔助設計系統(tǒng)的應用也使產(chǎn)品的設計過程變得簡單、直觀。三維計算機輔助設計系統(tǒng)集設計、制造和分析于一身、從零件設計、裝配直至產(chǎn)品總裝，設計者都可以在計算機屏幕上直接觀察零件裝配中的干涉與碰撞以及開關電器閉合、分斷過程中運動部件的動作情況及相關參數(shù)（如觸頭開距），從而保證了設計正確性，為低壓電器產(chǎn)品試制跨越模型階段創(chuàng)造了條件。設計人員在產(chǎn)品開發(fā)的任何階段對產(chǎn)品任一處所作的修改都能自動反映到相關零件的修改。同時，三維軟件系統(tǒng)根據(jù)完成的零件設計自動轉(zhuǎn)去進行零件模具設計，大大縮短了產(chǎn)品的試制時間和產(chǎn)品開發(fā)周期，提高了企業(yè)的競爭能力。
2.智能化技術的應用
智能化技術在低壓電器中的應用，使低壓電器技術在研究、檢測、生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)上發(fā)生了根本的變化。
①智能化的控制技術
智能電器元件和智能型配電網(wǎng)絡系統(tǒng)應用而生。
智能斷路器是將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，主要實現(xiàn)了斷路器的智能化，帶微處理器的智能化斷路器反映的是負載電流的真實有效值，可避免高次諧波的影響。
微電子控制的智能式熱繼電器與傳統(tǒng)的雙金屬片熱繼電器相比，可保護電動機過載、斷相、三相不平衡、反相、低電流、接地欠壓等故障，并可數(shù)字顯示故障類型，保護不同起動條件與工作條件下的電動機，動作特性可靠。
在智能電器元件的基礎上，研制和開發(fā)智能開關柜，有力提高了控制系統(tǒng)的自動化程度。
②智能化的檢測技術
光機電電磁電器動態(tài)測試裝置應用于新型智能交流接觸器的研究與開發(fā)中，為深入研究電器的實時最優(yōu)控制，達到最優(yōu)運行與大幅度提高其性能指標，縮短設計周期起到了重要的作用。
3、現(xiàn)場總線技術的應用
現(xiàn)場總線是一種造價低、可靠性強并適合工業(yè)環(huán)境使用的通信系統(tǒng)，傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)需用多芯電纜讓數(shù)據(jù)并行傳送，而現(xiàn)場總線僅需一根雙芯電纜，使布線非常簡單，減少了安裝維護費用。現(xiàn)場總線按國家標準采用統(tǒng)一的通信規(guī)范，因而它具有很好的互換性和互操作性。它是與生產(chǎn)廠商無關的系統(tǒng)，各種現(xiàn)場設備只要按照這種規(guī)范和協(xié)議生產(chǎn)都可以在網(wǎng)絡上使用。現(xiàn)場總線生產(chǎn)工廠能提供現(xiàn)場總線各種標準部件，包括接口、各種中間繼電器、模塊化Ⅰ/O站等，便于安裝和維護，適合于現(xiàn)場設備分散布置的特點。
可通信低壓電器可以安裝在帶總線系統(tǒng)的智能化開關柜內(nèi)，也可以安裝在被控制設備現(xiàn)場，通過總線與上位機連接，進行實時數(shù)據(jù)交換，并使系統(tǒng)具有四遙功能。采用現(xiàn)場總線系統(tǒng)后，低壓控制柜，特別是原馬達控制中心每一個抽屜發(fā)展成為獨立的智能化控制單元，直接安裝在現(xiàn)場，通過現(xiàn)場總線與上位機連接起來。很大程度上節(jié)省了主回路電纜和二次控制線。總線技術的應用給低壓配電和控制系統(tǒng)帶來了一場新的革命。
4、虛擬仿真技術的應用
為使電器產(chǎn)品滿足預期的技術條件，必須經(jīng)過反復試驗。計算機模擬與仿真技術的應用可以在樣機制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少重復樣機制作，降低試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標。
低壓電器的基本特性包括通斷能力、溫升、零部件的強度、熱穩(wěn)定、絕緣性能及其他電氣性能等。這就需要對設計對象的電磁場、應力場、磁場等物理場進行仿真和分析。通過計算仿真可以得到產(chǎn)品設計的可行性方案，滿足產(chǎn)品的技術要求。但是，想要實現(xiàn)經(jīng)濟技術指標最佳，就必須將仿真技術與最優(yōu)化方法結合起來，才能達到預期效果。隨著計算機圖形技術的迅速發(fā)展，虛擬技術將引入低壓電器的設計領域。設計出可以在虛擬環(huán)境中，對電器產(chǎn)品進行仿真與優(yōu)化，這使我國低壓電器的設計、研究達到了一個新的階段。
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