低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展
低壓電器技術(shù)的發(fā)展決定了低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展。
(一)我國(guó)低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展歷程
近年來(lái),我國(guó)低壓電器行業(yè)出現(xiàn)了巨大的變化,低壓電器產(chǎn)品發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。我國(guó)低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展大致可分為以下三個(gè)階段:(1)20世紀(jì)60~70年代初,在模仿基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的**代統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品。以CJ10、DW10、DZ10、JR16B等產(chǎn)品為代表,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大、材料消耗多、性能指標(biāo)不理想、品種規(guī)格不齊全。(2)20世紀(jì)70~80年代,是在更新?lián)Q代和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)制造的**代產(chǎn)品。以CJ20、DW15、DZ20、ME、AE、EWE、AH、B、3TB等產(chǎn)品為代表,技術(shù)指標(biāo)明顯提高,保護(hù)特性較完善,體積縮小,結(jié)構(gòu)上適應(yīng)成套裝置要求,是我國(guó)低壓電器的支柱產(chǎn)品。(3)20世紀(jì)90年代,跟蹤國(guó)外新技術(shù)新產(chǎn)品自行開發(fā)試制新產(chǎn)品,以DW40、DW45、DZ40、S、CJ40、M、F、3TF等產(chǎn)品為代表,產(chǎn)品性能優(yōu)良、工作可靠、體積小、電子化、智能化、組合化、模塊化、組合化、模塊化、多功能化,總體技術(shù)性能達(dá)到或接近國(guó)外20世紀(jì)80年代末~90年代初水平。雖然已有技術(shù)含量較高的第三代電器產(chǎn)品出現(xiàn),但其市場(chǎng)占有率僅在10%以內(nèi)。為了盡快提高我國(guó)的電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,必須大力發(fā)展第三代電器產(chǎn)品,淘汰和改善老產(chǎn)品,使電器產(chǎn)品在研制、開發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)各階段實(shí)現(xiàn)**飛躍。
(二)低壓電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)低壓電器工業(yè)自1949年后,在一些修理、裝配簡(jiǎn)單電器工廠的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展成能獨(dú)立設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的行業(yè),到1979年共有生產(chǎn)企業(yè)600多家,總產(chǎn)量3053萬(wàn)臺(tái),產(chǎn)值12.1億元。經(jīng)過1985~1986年、1990~1991年兩個(gè)發(fā)展高峰,1995年低壓電器行業(yè)已有生產(chǎn)企業(yè)約2000家,年產(chǎn)值80億元(其中機(jī)床電器約15億~20億元),年產(chǎn)5億臺(tái)件各類低壓電器產(chǎn)品。資料顯示:低壓電器行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為53.2億元,工業(yè)增加值為9.1億元,產(chǎn)品銷售收入為48.6億元,利潤(rùn)為2.5億元,出**貨值3.4億元。目前,我國(guó)低壓電器制造企業(yè)主要集中在北京、天津、遼寧、上海、江蘇、浙江、廣東等地,在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也暴露出許多問題。主要有以下兩點(diǎn):企業(yè)規(guī)模偏小,且數(shù)量過多。目前我國(guó)低壓電器生產(chǎn)企業(yè)中,年銷售收入和總資產(chǎn)均在5億元以上的大型企業(yè)只有2~4家,絕大多數(shù)都是中小企業(yè),導(dǎo)致企業(yè)缺乏規(guī)模經(jīng)濟(jì)和競(jìng)爭(zhēng)力;而且,我國(guó)低壓電器生產(chǎn)企業(yè)由建國(guó)初期的600多家,發(fā)展到現(xiàn)今的2000多家,企業(yè)數(shù)量過多,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)資源過于分散,缺乏效率。
區(qū)域結(jié)構(gòu)趨同,重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重。我國(guó)低壓電器行業(yè)由于盲目上項(xiàng)目、鋪攤子,地區(qū)產(chǎn)業(yè)趨同化現(xiàn)象嚴(yán)重,低水平重復(fù)建設(shè),造成產(chǎn)品生產(chǎn)過剩、能源、原材料利用率低、經(jīng)濟(jì)效益低下以及地區(qū)保護(hù)、惡性競(jìng)爭(zhēng)等后果。
(三)低壓電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法及其發(fā)展
低壓電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程十分復(fù)雜。要設(shè)計(jì)一臺(tái)性能優(yōu)良、工作可靠、價(jià)格合理的低壓電器開關(guān)產(chǎn)品,必須經(jīng)過電氣特性與機(jī)械特性的反復(fù)計(jì)算與研究。即使這樣,設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)與產(chǎn)品實(shí)際性能,仍然會(huì)有很大差距,必須通過反復(fù)的試驗(yàn)驗(yàn)證。因此低壓電器產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)、資金投入大。
對(duì)低壓電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì),首先,必須從傳統(tǒng)的靜態(tài)分析、近似計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)分析轉(zhuǎn)化到基礎(chǔ)電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)階段。早期電器產(chǎn)品的研制開發(fā),由于條件限制,大都是以靜態(tài)特性為研究對(duì)象,往往忽略許多不定因素或難以計(jì)算的參數(shù)。顯然,靜態(tài)特性無(wú)法準(zhǔn)確反映電器在工作過程中的實(shí)際特性,因此,設(shè)計(jì)出來(lái)的電器產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。
動(dòng)態(tài)特性可以描述電器實(shí)際的工作過程與狀態(tài)變化,揭示在不同時(shí)刻各參量間的關(guān)系,表明各參量隨時(shí)間的變化規(guī)律。在開關(guān)電器中,作為電器感測(cè)部件的電磁機(jī)構(gòu),其工作過程是一個(gè)電能→磁能→力的轉(zhuǎn)換過程,同時(shí)還要克服機(jī)械力做功。因此,慣性大、靈敏度低、動(dòng)作時(shí)間慢、操作頻率低。為了縮短動(dòng)作時(shí)間,就必須加快動(dòng)作速度,從而使電磁機(jī)構(gòu)的碰撞能量增加,降低了機(jī)械壽命。所以,必須建立電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)過程的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。而作為傳統(tǒng)低壓電器產(chǎn)品執(zhí)行部件的觸頭系統(tǒng),閉合過程中的彈跳、火花、二次振動(dòng)熔焊與磨損、閉合狀態(tài)的動(dòng)靜觸頭接觸特性、打開過程的電弧、打開狀態(tài)的絕緣問題等等都涉及到動(dòng)態(tài)過程的分析與計(jì)算。
采用*新優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,以遺傳算法建立優(yōu)化動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)出體積小、重量輕、成本低、價(jià)格合理、工作可靠、性能優(yōu)良的電器產(chǎn)品是電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的一次飛躍。