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国内外低压电器的发展趋势

时间:2019-03-15 11:54:02 来源:微信牛牛游戏 作者:匿名



随着经济的发展,对电能的需求和依赖性不断增加。因此,承担负责电力传输和配电的低压电器以及电气设备的保护和控制任务更为重要。世界各国都非常重视低压电器的发展,每年投入大量资金进行研发。

由于低压电器在运行过程中具有各种能量转换,如电,磁,光,热和机械,这些转换过程的规律大多是非线性的,许多现象都是瞬态过程,这使得低压电器的理论分析成为可能。家电。它变得非常复杂。除了必要的理论推导和分析之外,低压电器的传统理论基础,如电接触,电弧,电磁,热和电动效应,必须依赖成熟可靠的经验数据。即便如此,设计计算和实际产品性能有时会有很大差距,必须通过实验进行验证。因此,低压电器产品的开发周期长,投资比较大。

为了适应电网容量的增加,低压配电和控制系统越来越复杂,对低压电气产品的性能和结构提出了更高的要求。与此同时,随着科学技术的进步,出现了新技术,新工艺和新材料,为低压电器产品的开发提供了良好的条件。下面主要介绍低压电器相关新技术的开发和应用,以及低压电器产品和标准的发展趋势。

1.相关新技术的开发和应用

影响低压电器发展的新技术有很多,如现代设计技术,微电子技术,计算机技术,计算机网络技术,通信技术,智能技术,可靠性技术和测试技术等。上述新技术的应用为低压电器产品的开发注入了新的活力,可能引入低压电器产品的新“革命”。

(1)现代设计技术

如前所述,传统低压电器的设计尚不成熟。随着计算机硬件和软件的快速发展,CAD,CAM,CAE等低压电器越来越受欢迎,使低压电器的设计和研究进入了一个新的阶段。

1》 3D计算机辅助设计系统的应用和开发。 3D计算机辅助设计系统的设计,制造和分析一个(CAD,CAM,CAE),计算机辅助设计,包括零件设计和装配到产品装配,设计人员可以直接观察零件装配中的干涉和碰撞,并在计算机屏幕上关闭开关装置,移动部件在断开过程中的运动及相关参数,如接触开口距离,超程等。从而确保设计的正确性,为低压电器产品的反复试验阶段创造条件。

在产品开发的任何阶段,设计师对产品任何部分的修改都会自动反映在相关部分的修改中。同时,3D软件系统根据完成的零件设计自动执行零件的模具设计,大大缩短了产品试制时间。

计算机分析(CAE)软件包括运动分析,力分析,有限元分析,塑料注射成型分析等.CAD,CAM和CAE的综合应用可以有效提高设计的正确性。加上研究和设计人员的智慧,低压电器产品的开发完全有可能实现成功,大大缩短产品开发周期。因此,我们可以以适当的价格不断向市场推出功能优良的产品,提高企业的竞争力。

中国的低压电器行业应用三维计算机辅助设计系统相对较晚,常熟开关厂率先采用这项技术成功开发出CM1塑壳断路器。随后,长征电器厂,上海人民电器厂,华通开关厂等单位纷纷申请。最近,一些企业已经开始申请,充分展示了这项新技术的强大生命力。

2》开发低压电器用计算机应用软件。通常,上面介绍的CAD,CAM,CAE系统

指一般软件。为了提高设计效率,除了建立必要的数据,符号,标准件库外,重点开发了一些低压电气分析计算软件。如磁系统三维分析,计算软件包,各类低压电气闭合,破碎过程动态仿真软件等。

长期以来,研究人员一直在探索在设计低压电气产品后,是否可以通过理论分析和计算获得新产品的性能和破碎性能。计算机技术的发展和应用很可能实现这一目标。从目前的技术角度来看,有可能完成机构和接触运动过程的动态模拟。西安交通大学在该领域开展了研究工作。一旦开发成功,限流断路器可以在产品设计完成后获得电流限制系数,并优化设计。这对于预测新产品的破碎性能有很大好处,使低压电器的设计达到了新的水平。低压电器的电弧产生和消光过程要困难得多。主要原因是弧的数学模型很难建立。随着电弧研究的深入和计算机技术的进步,低压电器问题将逐步得到解决。(2)微处理器技术和计算机技术的介绍以及计算机网络技术和信息通信技术的应用。

一方面,它实现了低压电器的智能功能,例如具有智能跳闸单元的通用断路器,塑壳断路器,真空断路器,智能AC接触器,启动器等。另一方面,智能设备和中央控制计算机实现双向通信。自20世纪90年代以来,随着计算机信息网络的发展,低压配电和控制系统已经统一形成了智能监控,保护和信息网络。它由三部分组成:智能设备,监视器和中央计算机。

监视器测量并显示网络中的参数。一些保护功能和通信接口取代了传统的指令设备,信号设备和测量仪器。

计算机网络系统的应用提高了低压配电和控制系统的自动化程度,实现了信息化,使低压配电控制系统的调度和维护达到了四个远程控制,振动测量,远程控制。通讯,远程调节;配电系统的供电可靠性实现了区域联锁,使前后断路器的选择性保护合理匹配;新的监控组件用于大大增加提供的信息量,实现信息共享,减少信息复制和信息通道,简化二次二次控制电路布线简单,安装方便,提高工作可靠性。

随着计算机网络的应用,对低压电器产品提出了许多新的要求:第一,如何实现低压电器元件与网络之间的连接;其次,标准化通信协议(协议)和工作可靠性问题,尤其是EMC要求等。等等。

(3)可靠性技术

随着大规模复杂的低压配电和控制系统,在一个系统中使用越来越多的低压电气元件。只要一个电气元件发生故障,整个系统就会发生故障。因此,低压电气可靠性的研究和应用已成为国外电气工厂和研究部门的重要课题。目前,国内外可靠性研究工作的重点主要有以下几个方面:

1》可靠性物理研究,即产品失效机理研究。它研究了产品失效的具体物理和化学过程以及失败的原因,以找出失败的真正原因。这是提高产品可靠性的基本措施。美国,日本和其他国家特别重视接触可靠性的研究。他们研究了各种环境条件对接触可靠性的影响,并全面分析了接触的材料,形状,接触方式和接触压力。要求是产品的设计和使用。2》低压电器可靠性指标与评估方法研究。影响低压电器可靠性的因素很多。根据不同产品使用场合,常见故障和早期故障,科学确定可靠性指标和评估方法是低压电气可靠性研究的核心问题。

3》低压电气可靠性测试设备开发。根据低压电器的可靠性指标和评估方法,相应测试装置的开发是提高低压电器可靠性的必要条件。

4》提高可靠性的研究。根据可靠性评估中暴露的问题,通过故障机理分析,提出了改进措施,以提高产品可靠性。

中国在电磁中间继电器,小容量交流接触器,保险丝和漏电器的可靠性方面开展了一些工作,并制定了一些标准并开发了相应的测试装置。在“九五”期间,将研究低压断路器的运行可靠性。

2,产品的整体发展方向

低压电器的发展方向主要取决于系统开发的需要以及新技术(包括新工艺和新材料)的研究和应用。在70年代和80年代,除了传统的低压电器外,新电器主要开发限流器具,真空电器,漏电器和电子电器。自20世纪80年代后期以来,传统的新一代低压电器产品已经提出了高性能,高可靠性,小型化,多功能,组合,模块化,电子化和智能化的要求。随着计算机网络的发展和应用,需要由计算机网络控制的低压电器与中央控制计算机通信。因此,出现了各种可通信的低压电器,这可能成为低压电器的重要发展方向。一。

(1)通讯低压电器

为了实现低压电气元件与计算机网络之间的连接,通常采用三种方案。第一个是开发新的接口设备,连接网络和传统的低压电气元件;二是在传统产品上推导或增加计算机网络接口;第三是用计算机接口和通信功能直接开发。新家电。根据其自身特点及其在网络中的作用,可通信电器大致可分为以下几类:1》接口设备。如ASI接口模块,分布式I/O接口,网络接口等。

2》具有接口和通信功能的设备。如智能通用断路器,智能塑壳断路器,智能交流接触器,智能电机保护器和启动器。

3》是计算机网络服务的单位。如总线,地址编码器,寻址单元,负载反馈模块等。

可通信设备的基本要求包括:《1》带通信接口;《2》通信协议标准化;《3》可以直接挂在总线上;《4》符合相关的低压电气标准和相关的EMC要求。

随着网络技术的发展和普及,将需要许多新的通信电器,并且将需要各种新的功能。这无疑将成为中国低压电器行业摆脱低水平重复和竞争的新机遇。

(2)传统低压电器的发展方向

1》高性能,高可靠性和小型化。新型低压电器的高性能,除了提高其主要技术性能外,

为了追求低压通用断路器和塑壳断路器等综合技术经济指标,除了提高短路分断能力外,还要特别注意减小电弧距离,并要求小型化。这对于开发新一代紧凑型低压成套设备非常重要。交流接触器并未追求机电寿命的改善,而是注重产品功能组合和推导,突破可靠性(包括减小电弧距离,防止相电弧),运动可靠性,接触可靠性以及银色,节能等方面。

2》模块化和模块化。

低压电器的组合是实现电气产品多功能的重要途径。有两种方法可以组合电器。一种是功能组合,它是各种功能单元的组合。除基本单元可单独使用外,功能单元中的其他单元不能单独使用,但需要系列通用性。这类产品,如控制和保护开关设备(自配套装),基本单元中的动作系列与此接触器类似,具有较高的机械寿命。接触灭弧系统具有限流特性,可以可靠地破坏50KA的预期短路电流。此外,还有保护功能单元,隔离单元和辅助触点单元,使产品具有隔离器,断路器,交流接触器和热继电器等功能。另一种方式是组合功能,其将两种或更多种电器有机地组合,例如刀开关熔断器组合电器,熔断器接触器组合电器,熔断器组合电器等,与塑壳断路器断路能力的提高,熔断器组合在低压领域的应用正在减少,但6~10KV的中压熔断器 - 真空接触器组合(即FC装置)由于其不断发展独特的优势。 20世纪80年代中期,由于宽度模块化,导轨安装,尺寸统一和协调,20世纪80年代中期开发的模块化终端电器为新型组合电器或成套设备的开发创造了条件。这类产品的性能。为了实现低压电器的组合以满足不同用户的需求,模块化结构是新一代低压电器的主要发展方向之一。它将复杂的产品分解为模块,每个模块都相对独立,简化了复杂问题,促进了功能分割和组合,并实现了新功能和功能扩展。诸如新一代通用断路器,塑壳断路器和AC接触器的各种??附件通常是模块化的。

3》电子和智能。

多年来,由于容量,价格,可靠性等原因,电子低压电器一直不能令人满意。随着电子元件质量的提高和价格的下降,EMC技术逐步成熟,尤其是电子元件的开发和应用。计算机网络。低压电气设备以双向通信方式与中央控制计算机通信。低压电器必须发展成电子和机电一体化,并且一些电器需要具有智能功能。目前,智能电器的发展主要是在通用断路器,塑壳断路器,电机控制和保护器等产品上进行的。

智能断路器的主要特点是配备智能跳闸单元,具有以下功能:完整的保护功能,各种外部电路故障保护;内部故障自诊断和自动报警功能;故障动作记忆和显示;电路参数测量;具有双向通讯功能等,可以在很短的时间内实现选择性保护。

智能交流接触器和起动器的主要特点是配备智能电磁系统,其控制回路应包括电压检测电路,吸合信号发生电路和保持信号发生电路。它可以判断阈值吸合电压。当控制电源电压低于接触器阈值吸合电压时,不发出引入信号,接触器不能闭合,并有相应的显示。接触器减少吸气后的励磁电流,从而节省能源。一些智能电磁系统还具有最佳的闭合相位角选择功能,以实现接触器抗反射特性的最佳匹配。如果进一步配置过电流检测电路和关断信号发生电路,则可以将其开发成智能启动器。它可以实现软启动,并具有过流,欠压,断相和短路锁定等保护功能。同时,它可以在两个方向上与中央控制计算机进行通信,实现自动控制和保护。3.主要产品发展趋势

(1)通用断路器

20世纪80年代和90年代开发的许多新型通用断路器,如法国施耐德M系列(Masterpact),德国西门子3WN6系列,ABB公司F系列,日本三菱AE-SS系列,美国GE公司S系列和国产DW45系列等产品。

这些产品的主要特点是:分析能力强,弧弧面积小,部分产品达到零电弧,大部分产品进出线路交换不会降低分断能力;具有智能功能,包括各种保护功能,外部故障记忆,内部故障自诊断,通讯对话等;内部附件结构模块化,安装模块化,整个系列常见,如分励脱扣,欠压脱扣,报警装置等;衍生规格和外部配件齐全,包括前板,后面板接线端子,固定抽出式安装,直柄手动储能,电能储存,机械联锁(水平,垂直),门联锁,挂锁,辅助开关,端子块等

据报道,ABB和施耐德最近推出了基于现有产品的新系列产品。

从开发和应用的角度来看,通用断路器并不要求所有产品都追求高性能,而是根据电网容量和负载性质(重要性)选择不同的性能产品。可以预期,长期存在一般类型。高档,高性能三档产品。

通用型通用断路器:DW16系列无选择保护功能,结构简单,维护方便,分断能力较低,价格较低。

更高的通用断路器:具有三级保护,选择性保护,前手柄操作,固定和抽出式安装,高分断能力和适中的价格,如DW15,ME,3WE,AE,AH等系列。

高性能通用断路器:具有多种保护功能,包括智能释放,可实现计算机网络通讯,高分断能力,零电弧,小型化,配件齐全,模块化结构,整体框架式结构,外形美观。如DW45,M,F,3WN6,AE-SS等系列。在“九五”期间,中国将重点开发大容量高性能通用断路器,完善DW45系列,额定工作电流630~4000A,并设置三个框架级别2000A,3200A和4000A ,并有条件地重新开发630A帧级。包括三极,四极,固定,可抽出,完整的跳闸单元系列,计划包括三个系列的智能,多功能和通用型,完善智能跳闸单元的计算机通信功能。同时,重新开发现有的高档产品DW15-1000~4000A等级,重点关注接触灭弧系统的改进,提高振动分断能力,减小体积,节省银,节省铜,设计结构。更合理的提取结构。 DW16系列将推广用于通用通用断路器,以完全取代DW10产品。根据分析和预测,到2000年,普通型产品的市场份额约为30%;高质量产品的市场份额为50%;高性能产品的市场份额将达到20%左右。

(2)塑壳断路器

基于配电保护功能的塑壳断路器的开发大致分为两种类型的“风格”,例如由ABB和西屋公司代表的所谓的欧美派系,以及由三菱公司和富士所代表的日本学校。公司。三菱PSS系列,富士S,E,H系列等日本产品主要突出了高分断能力和小尺寸。欧洲和美国的产品,如ABB的S系列和美国西屋公司的C系列产品,并不过分追求小型化,而是强调综合性能。因此,日本产品尺寸较小,但在660V时,由于灭弧空间的限制,分断能力相对较低。以上产品的特点是小型化,高断裂,多功能,模块化和完整的配件。

新一代产品的体积缩小主要来自改善产品结构,简化导电环尺寸,紧固操作机构和跳闸单元,改变主要部件的布置,部分产品取消软件连接,可动触点通过轴销导电。提高分断能力的能力主要来自于限流能力的提高,设计了具有高限流效应的电动排斥机构。同时,在形状减小后,熄灭电弧空间尽可能大,并且有效地控制电弧反向转移晶格的自由气体逸出。1995年,施耐德推出了一种新型NS系列塑壳断路器,该断路器采用旋转式双断点灭弧系统,尺寸更小,分断能力进一步提高。覆盖全系列产品的壳体较少,是世界上最先进的产品。

由于结构限制,塑壳断路器具有低短时耐受电流和短延迟以及高分断能力。因此,它通常不适合用作主开关。随着智能跳闸单元和计算机网络技术的应用,正在研究限流选择器。一旦成功,模制外壳断路器完全可以用作主开关。那时,塑壳断路器和通用断路器的“边界”将逐渐变得模糊。因此,除了上面介绍的特征之外,塑壳断路器的发展趋势正朝着大容量智能的方向发展。

限流选择型断路器是低压断路器的重要发展方向之一。其重要性不仅在于断路器本身,而且在于大大降低了低压整体配电单元的动态和热稳定性要求。开发新一代紧凑和紧凑的低压配电装置是非常有益的。

电机保护断路器的发展20世纪90年代以后,国外主要公司引进了新设计或改进产品,进一步提高了分断能力,增加了各种附加功能,使其适用于各种电机控制中心。例如,西门子在20世纪90年代推出了3VU系列而不是原来的3VE系列。额定工作电压为660V,额定工作电流为52A,3VU采用串行,模块化和模块化设计,配有各种附件,如:并联跳闸,欠压跳闸,短路故障显示,远程操作机构,外部辅助触点,门互锁操作机构,隔离模块,各种保护外壳和附加接线端子。

金钟 - 默勒电机保护断路器的发展趋势是清楚地指示触点在旋转手柄方向上的位置。除了通用配件外,该产品还配备了智能组件,可以与计算机网络通信的同时实现自动控制。

除上述附件外,施耐德GV2系列电机保护断路器还可以组装灵活多功能的附加模块,可与D2接触器组合形成自动电机启动装置。该组合电器具有电动机保护断路器和接触器两者的优点,可靠性高,操作安全,安装方便灵活。(3)交流接触器

为了满足工业自动控制系统的发展和国家姐妹市场竞争的需要,在20世纪80年代末和90年代初,一些主要的国外交流接触器制造商先后引进了新一代交流接触器,如法国施耐德LC1-D系列。美国SpuareD P系列,德国西门子3TF系列,金钟Muller DIL系列,日本三菱MS-N系列,Qisheng公司的6C系列。这些产品的主要指标,如最高额定工作电压660V,机械寿命10-15万次,电气寿命100-120万次(AC-3),最高工作频率1200次/H,等,基本保持在原有水平。由于这些指标可以满足各种虎业控制系统的要求,盲目提高技术指标,会增加成本,降低产品的市场竞争力。新一代流量接触器的主要特点:

1》多功能模块化模块结构是新一代交流接触器发展的重要趋势。根据系统的不同需求,可在接触器的顶部或侧面安装以下模块:机械锁,机械联锁,延时模块,瞬态过压抑制模块,辅助触点等,实现多功能 - 用途机器。

2》整个系列使用塑料灭弧滑槽来提高套利性能并减少电弧区域。

3》当前规格增加。从6. 3-800A,目前的水平一般在15个以上的小规格。

4》小型化。新一代交流接触器可用于具有良好灭弧性能的电弧系统。选择耐电弧和抗焊接材料以降低接触压力并减小磁系统,从而可以减小整个机器的尺寸。

5》改进安全修改的使用。交流接触器的主,辅助和控制电路的所有端子都有塑料盖,人手不直接接触带电部件。

6》改善环境适应性。许多产品的温度上限为55°C,可以垂直安装。适用于抽屉式开关柜的需要。安装表面和垂直表面可以倾斜±22.5°C,可用于船舶控制设备。7》大容量交流接触器一般采用节能磁系统,有些公司已开发出大容量产品,以提高套利性能和电气寿命。

8》开发四级接触器,以满足不同控制系统的需求。

除了上述优点外,交流接触器的新发展趋势是安装电子保护控制模块和计算机通信接口,然后发展成智能交流接触器和智能启动器,这将成为新型通信设备的主要品种。 。一。

(4)剩余电流保护器

欧洲仍主要开发电子磁性家用和类似用途的剩余电流断路器。由于欧洲标准的操作特性受限,它基本上是A型。

近年来,通过将两级和四级分成两个外壳,已经开发出没有过电流保护的剩余电流断路器。两极的宽度为2个模块(36mm),四极为四个模块(72mm-)。代表性产品包括西门子5SMI,5XZ3系列,ABB F360,F370系列,F