智能化技術在低壓電器中的應用

智能化技術在低壓電器中的應用

近年來，電器的設計、研制和開發(fā)進入了一個嶄新的時代。電器在技術理論和電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正處于不斷更新和全面提高的階段。傳統(tǒng)的有觸點電器在結(jié)構(gòu)原理、最佳結(jié)構(gòu)設計和應用新材料、新工藝方面不斷和完善；真空電器、半導體電器以及其他新型電器如微電子技術和電器技術結(jié)合的機電一體化電器或智能化電器亦在開拓發(fā)展之中；電器產(chǎn)品向著組合化、成套化發(fā)展。將智能化技術引入低壓電器，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)生根本的變化。

    （1）智能化的控制技術
    智能斷路器、智能電動機保護器、智能接觸器等智能電器元件和智能型配電網(wǎng)絡系統(tǒng)應運而生。智能斷路器就是將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，主要是實現(xiàn)了斷路器的智能化。斷路器的保護功能大大加強：可實現(xiàn)長延時、短延時、瞬時過流保護、接地、欠壓保護等保護功能。在斷路器上可顯示電壓、電流、頻率、有功功率無功功率、功率因數(shù)等系統(tǒng)運行參數(shù)。目前,在供電系統(tǒng)中大量使用軟起動器、變頻器、電力電子調(diào)速裝置、不間斷電源等裝置，使電網(wǎng)和配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量的高次諧波,而模擬式電子斷路器一般只反映故障電流的峰值,造成斷路器在高次諧波的影響下發(fā)生誤動作。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。

    與傳統(tǒng)的雙金屬片熱繼電器相比，微電子控制的智能式熱繼電器具有一系列優(yōu)點：可保護電動機過載、斷相、三相不平衡、反相、低電流、接地矢壓、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。

    將微處理器引入交流接觸器中，實現(xiàn)智能交流接觸器起動、保護、分斷全過程的優(yōu)化控制。目前采用了特殊結(jié)構(gòu)的觸頭系統(tǒng)，實現(xiàn)了接觸器的無弧、少弧分斷,大大提高了接觸器的電壽命,實現(xiàn)了交流接觸器技術的重大突破，達國際先進水平。將微電子技術和計算機技術結(jié)合形成智能混合式交流接觸器技術的重大突破，達國際先進水平。 將微電子技術和計算機技術結(jié)合形成智能混合式交流接觸器。在智能交流接觸器基礎上研制的新型智能混合式交流接觸器，只采用3個單相可控硅與接觸器觸頭并聯(lián),就可實現(xiàn)吸合與分斷過程中的無弧運行，從而大大降低混合式交流接觸器的成本，實現(xiàn)了全過程的優(yōu)化控制,，達到了節(jié)能、節(jié)材、無聲運行、高操作頻率、高電壽命并且實現(xiàn)了與計算機的雙向通信功能。在智能電器元件的基礎上,研制和開發(fā)智能開關柜，使控制系統(tǒng)的自動化程度大大提高。

    （2）智能化的設計技術
    隨著計算機技術的飛速發(fā)展，CAD、CAE和CAM技術使低壓電器的設計與研究跨進了一個新階段，產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短。三維計算機輔助設計系統(tǒng)集設計、制造和分析于一體。計算機輔助設計包含結(jié)構(gòu)設計、實體造型、特性分析與動態(tài)顯示功能。CAD軟件具有相應的專家模塊,可以很方便的根據(jù)性能要求確定電器的結(jié)構(gòu)形式，合理安排激磁系統(tǒng)、反力系統(tǒng)，選擇合理的觸橋類型、滅弧裝置等。低壓電器產(chǎn)品的造型非常復雜,計算機系統(tǒng)可以方便的根據(jù)給定的離散數(shù)據(jù)與工程問題的邊界條件,來定義、生成、控制和處理，從而提供構(gòu)成產(chǎn)品幾何模型所需要的曲面造型。CAD/CAM技術不僅能夠進行電器的外觀設計,而且還具有很強的計算能力。有限元算法是當今電磁場計算的主要算法之一,具有三維有限元剖分的計算機軟件可幫助電器工程師進行電磁場計算。計算機分析軟件包括運動分析、受力分析、有限元分析、塑料壓注成型分析等等、構(gòu)思、檢驗產(chǎn)品模型，解決三維幾何模型設計的復雜空間布局等問題。

    總之，計算機輔助設計包含了零件設計與裝配直至產(chǎn)品總裝，設計者可以直接在計算機屏幕上觀察、構(gòu)思、修改、研究、檢查電器產(chǎn)品，大大縮短了產(chǎn)品的設計周期，提高了產(chǎn)品的性能指標，改善了電器工作者的勞動條件。

    （3）智能化的檢測技術
    要開發(fā)性能優(yōu)良的低壓電器產(chǎn)品,必須要有先進的測試、檢驗手段。20世紀90年代人們提出了“可測性設計”的觀念。在系統(tǒng)設計開始就同時考慮測試問題,并同時進行可測性設計,縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。研發(fā)的光機電電磁電器動態(tài)測試裝置，將計算機技術、傳感器技術、電力電子技術與電器技術結(jié)合在一起，實現(xiàn)了電器動態(tài)過程各參數(shù)的可視化實時檢測。應用了軟測量技術、數(shù)據(jù)事例技術以及模糊識別技術,解決了難以直接測量的特性參數(shù)的軟測量、電器動態(tài)過程中的疏失誤差以及電器性能的綜合評估等問題。該裝置目前已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。