智能化技術(shù)在低壓電器中的應用

近年來(lái)，電器的設計、研制和開(kāi)發(fā)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。電器在技術(shù)理論和電器產(chǎn)品結構正處于不斷更新和全面提高的階段。傳統的有觸點(diǎn)電器在結構原理、最佳結構設計和應用新材料、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(shù)和電器技術(shù)結合的機電一體化電器或智能化電器亦在開(kāi)拓發(fā)展之中；電器產(chǎn)品向著(zhù)組合化、成套化發(fā)展。將智能化技術(shù)引入低壓電器，使低壓電器技術(shù)在研究、檢測、生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節上發(fā)生根本的變化。

    （1）智能化的控制技術(shù)
    智能斷路器、智能電動(dòng)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(luò )系統應運而生。智能斷路器就是將智能型監控器的功能與斷路器集成在一起，主要是實(shí)現了斷路器的智能化。斷路器的保護功能大大加強：可實(shí)現長(cháng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過(guò)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(wú)功功率、功率因數等系統運行參數。目前,在供電系統中大量使用軟起動(dòng)器、變頻器、電力電子調速裝置、不間斷電源等裝置，使電網(wǎng)和配電系統中出現了大量的高次諧波,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(dòng)作。帶微處理器的智能化斷路器反映的是負載電流的真實(shí)有效值，可避免高次諧波的影響。

    與傳統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(diǎn)：可保護電動(dòng)機過(guò)載、斷相、三相不平衡、反相、低電流、接地矢壓、欠壓等故障，并可數字顯示故障類(lèi)型，保護不同起動(dòng)條件與工作條件下的電動(dòng)機，動(dòng)作特性可靠。

    將微處理器引入交流接觸器中，實(shí)現智能交流接觸器起動(dòng)、保護、分斷全過(guò)程的優(yōu)化控制。目前采用了特殊結構的觸頭系統，實(shí)現了接觸器的無(wú)弧、少弧分斷,大大提高了接觸器的電壽命,實(shí)現了交流接觸器技術(shù)的重大突破，達國際先進(jìn)水平。將微電子技術(shù)和計算機技術(shù)結合形成智能混合式交流接觸器技術(shù)的重大突破，達國際先進(jìn)水平。 將微電子技術(shù)和計算機技術(shù)結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(gè)單相可控硅與接觸器觸頭并聯(lián),就可實(shí)現吸合與分斷過(guò)程中的無(wú)弧運行，從而大大降低混合式交流接觸器的成本，實(shí)現了全過(guò)程的優(yōu)化控制,，達到了節能、節材、無(wú)聲運行、高操作頻率、高電壽命并且實(shí)現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(kāi)發(fā)智能開(kāi)關(guān)柜，使控制系統的自動(dòng)化程度大大提高。

    （2）智能化的設計技術(shù)
    隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD、CAE和CAM技術(shù)使低壓電器的設計與研究跨進(jìn)了一個(gè)新階段，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期大大縮短。三維計算機輔助設計系統集設計、制造和分析于一體。計算機輔助設計包含結構設計、實(shí)體造型、特性分析與動(dòng)態(tài)顯示功能。CAD軟件具有相應的專(zhuān)家模塊,可以很方便的根據性能要求確定電器的結構形式，合理安排激磁系統、反力系統，選擇合理的觸橋類(lèi)型、滅弧裝置等。低壓電器產(chǎn)品的造型非常復雜,計算機系統可以方便的根據給定的離散數據與工程問(wèn)題的邊界條件,來(lái)定義、生成、控制和處理，從而提供構成產(chǎn)品幾何模型所需要的曲面造型。CAD/CAM技術(shù)不僅能夠進(jìn)行電器的外觀(guān)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(chǎng)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(jìn)行電磁場(chǎng)計算。計算機分析軟件包括運動(dòng)分析、受力分析、有限元分析、塑料壓注成型分析等等、構思、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(wèn)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(guān)察、構思、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(dòng)條件。

    （3）智能化的檢測技術(shù)
    要開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的低壓電器產(chǎn)品,必須要有先進(jìn)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(guān)念。在系統設計開(kāi)始就同時(shí)考慮測試問(wèn)題,并同時(shí)進(jìn)行可測性設計,縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。研發(fā)的光機電電磁電器動(dòng)態(tài)測試裝置，將計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)與電器技術(shù)結合在一起，實(shí)現了電器動(dòng)態(tài)過(guò)程各參數的可視化實(shí)時(shí)檢測。應用了軟測量技術(shù)、數據事例技術(shù)以及模糊識別技術(shù),解決了難以直接測量的特性參數的軟測量、電器動(dòng)態(tài)過(guò)程中的疏失誤差以及電器性能的綜合評估等問(wèn)題。該裝置目前已應用于新型智能交流接觸器的研究與開(kāi)發(fā)中,為深入研究電器的實(shí)時(shí)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。