智能化技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

智能化技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用

近年來，電器的設(shè)計(jì)、研制和開發(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(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(diǎn)電器在結(jié)構(gòu)原理、最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用新材料、新工藝方面不斷和完善；真空電器、半導(dǎo)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(jié)合的機(jī)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(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(jié)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(jī)保護(hù)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(tǒng)應(yīng)運(yùn)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(shí)現(xiàn)了斷路器的智能化。斷路器的保護(hù)功能大大加強(qiáng)：可實(shí)現(xiàn)長延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過流保護(hù)、接地、欠壓保護(hù)等保護(hù)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(yùn)行參數(shù)。目前,在供電系統(tǒng)中大量使用軟起動(dòng)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(dòng)作。帶微處理器的智能化斷路器反映的是負(fù)載電流的真實(shí)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(diǎn)：可保護(hù)電動(dòng)機(jī)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(hù)不同起動(dòng)條件與工作條件下的電動(dòng)機(jī)，動(dòng)作特性可靠。

    將微處理器引入交流接觸器中，實(shí)現(xiàn)智能交流接觸器起動(dòng)、保護(hù)、分?jǐn)嗳�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(shí)現(xiàn)了接觸器的無弧、少弧分?jǐn)?大大提高了接觸器的電壽命,實(shí)現(xiàn)了交流接觸器技術(shù)的重大突破，達(dá)國際先進(jìn)水平。將微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合形成智能混合式交流接觸器技術(shù)的重大突破，達(dá)國際先進(jìn)水平。 將微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)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(chǔ)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(xiàn)吸合與分?jǐn)噙^程中的無弧運(yùn)行，從而大大降低混合式交流接觸器的成本，實(shí)現(xiàn)了全過程的優(yōu)化控制,，達(dá)到了節(jié)能、節(jié)材、無聲運(yùn)行、高操作頻率、高電壽命并且實(shí)現(xiàn)了與計(jì)算機(jī)的雙向通信功能。在智能電器元件的基礎(chǔ)上,研制和開發(fā)智能開關(guān)柜，使控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高。

    （2）智能化的設(shè)計(jì)技術(shù)
    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD、CAE和CAM技術(shù)使低壓電器的設(shè)計(jì)與研究跨進(jìn)了一個(gè)新階段，產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短。三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)集設(shè)計(jì)、制造和分析于一體。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包含結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(yīng)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(fù)雜,計(jì)算機(jī)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(shù)不僅能夠進(jìn)行電器的外觀設(shè)計(jì),而且還具有很強(qiáng)的計(jì)算能力。有限元算法是當(dāng)今電磁場計(jì)算的主要算法之一,具有三維有限元剖分的計(jì)算機(jī)軟件可幫助電器工程師進(jìn)行電磁場計(jì)算。計(jì)算機(jī)分析軟件包括運(yùn)動(dòng)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(yàn)產(chǎn)品模型，解決三維幾何模型設(shè)計(jì)的復(fù)雜空間布局等問題。

    總之，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)包含了零件設(shè)計(jì)與裝配直至產(chǎn)品總裝，設(shè)計(jì)者可以直接在計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)周期，提高了產(chǎn)品的性能指標(biāo)，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(yàn)手段。20世紀(jì)90年代人們提出了“可測性設(shè)計(jì)”的觀念。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始就同時(shí)考慮測試問題,并同時(shí)進(jìn)行可測性設(shè)計(jì),縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。研發(fā)的光機(jī)電電磁電器動(dòng)態(tài)測試裝置，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)與電器技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了電器動(dòng)態(tài)過程各參數(shù)的可視化實(shí)時(shí)檢測。應(yīng)用了軟測量技術(shù)、數(shù)據(jù)事例技術(shù)以及模糊識(shí)別技術(shù),解決了難以直接測量的特性參數(shù)的軟測量、電器動(dòng)態(tài)過程中的疏失誤差以及電器性能的綜合評(píng)估等問題。該裝置目前已應(yīng)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(shí)時(shí)最優(yōu)控制，達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行與大幅度提高其性能指標(biāo),縮短設(shè)計(jì)周期起到了重要的作用。