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我國低壓電器技術(shù)的發(fā)展及市場研究

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

1.概述

電器在工作過程中涉及到電、磁、光、熱、力、機(jī)械、材料、電接觸、可靠性等方面的原理與技術(shù)。電、磁、光、熱、力、機(jī)械等能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律大多是非線性的,許多現(xiàn)象是一種瞬態(tài)過程,使得低壓電器的理論分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能檢驗(yàn)變得極為復(fù)雜。在分析與設(shè)計(jì)低壓電器產(chǎn)品時(shí),除采用低壓電器傳統(tǒng)理論基礎(chǔ):電接觸理論、電弧理論、發(fā)熱與電力理論、電磁機(jī)構(gòu)理論等進(jìn)行必要的理論推導(dǎo)、分析計(jì)算之外,還使用了大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此要設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、價(jià)格合理的低壓電器產(chǎn)品十分困難。
低壓電器是用于交流電壓至1200V,直流電壓至1500V的電路中起通斷、控制或保護(hù)等作用的電器。低壓電器按其控制對象可分為:低壓控制電器和低壓配電電器;根據(jù)其工作條件或使用環(huán)境條件可分為:一般工業(yè)企業(yè)通用低壓電器和特殊用低壓電器(包括:牽引低壓電器、船用低壓電器、礦用低壓電器、航用低壓電器、熱帶型低壓電器、高原低壓電器)。
低壓電器基本上包括12類產(chǎn)品:即刀開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、斷路器、控制器、接觸器、起動(dòng)器、控制繼電器、主令電器、變阻器、調(diào)整器、電磁鐵。低壓電器是電器工業(yè)的重要組成部分,在機(jī)械行業(yè)中是基礎(chǔ)配套件,在配電系統(tǒng)中低壓成套開關(guān)設(shè)備主要由各種低壓電器元件構(gòu)成,低壓電器元件的功能及性能對低壓成套開關(guān)設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。發(fā)電設(shè)備所發(fā)出電能的80%以上是通過低壓電器分配使用的。每增加1萬kW發(fā)電設(shè)備,約需4萬件左右的各類低壓電器元件與之配套。在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中,也需要由低壓電器構(gòu)成的各種控制屏、控制臺(tái)、控制器等。
2.低壓電器的發(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。
(1)我國低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展歷程
近年來,我國低壓電器行業(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。我國低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展大致可分為以下三個(gè)階段:20世紀(jì)60~70年代初,在模仿基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的第一代統(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。20世紀(jì)70~80年代,是在更新?lián)Q代和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)制造的第二代產(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,是我國低壓電器的支柱產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代,跟蹤國外新技術(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),但其市場占有率僅在10%以內(nèi)。為了盡快提高我國的電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)測系統(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)、檢測各階段實(shí)現(xiàn)全面飛躍。
(2)低壓電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
我國低壓電器工業(yè)自1949年后,在一些修理、裝配簡單電器工廠的基礎(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15~20億元),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,利潤為2.5億元,出口交貨值3.4億元。目前我國低壓電器制造企業(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)和競爭力;而且,我國低壓電器生產(chǎn)企業(yè)由建國初期的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)、惡性競爭等后果。
(3)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、資金投入大。低壓電器的設(shè)計(jì)過程如圖1所示。

從圖中可以看出,對低壓電器產(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。
采用最新優(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。
3.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^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。測試裝置的原理如圖2所示。

圖2 測試裝置的原理
4.低壓電器市場競爭分析
(1)低壓電器產(chǎn)品市場競爭特點(diǎn)
我國低壓電器制造業(yè)面臨著供大于求的嚴(yán)峻形勢。由于電力、石化、建筑等產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展,給低壓電器制造業(yè)的大發(fā)展提供了很好的機(jī)遇,但是企業(yè)數(shù)量增加太多,再加上國外一些電器公司面對著中國這個(gè)巨大的市場也一涌而上,更加劇了競爭的激烈程度。低壓電器產(chǎn)品市場競爭特點(diǎn):
①市場很大,國內(nèi)低壓電器制造企業(yè)數(shù)量太多,國外一些公司已進(jìn)入國內(nèi)市場,競爭非常激烈。我國低壓電器制造業(yè)面臨著供大于求的嚴(yán)峻形勢。由于電力、石化、建筑等產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展,給低壓電器制造業(yè)的發(fā)展提供了很好的機(jī)遇,但是企業(yè)數(shù)量增加太多,再加上國外一些電器公司面對著中國這個(gè)巨大的市場也一涌而上,更加劇了競爭的激烈程度。
②競爭并不平等,質(zhì)優(yōu)未必市場優(yōu)。我國正處于經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)軌過程中,各種不平等競爭現(xiàn)象存在于供銷環(huán)節(jié)中。按照市場規(guī)律,優(yōu)質(zhì)應(yīng)價(jià)優(yōu),或者相同價(jià)格條件下質(zhì)量好的產(chǎn)品銷路應(yīng)該更好,但現(xiàn)實(shí)未必如此。
③在科技含量較高的產(chǎn)品競爭中,原來的骨干企業(yè)(或重點(diǎn)企業(yè))與民營企業(yè)相比仍占有很展大優(yōu)勢。
(2)國外的大公司的進(jìn)入
這些跨國大公司歷史長,管理好,技術(shù)力量雄厚,新產(chǎn)品開發(fā)周期短,對市場反應(yīng)迅速。加入WTO后,許多國際先進(jìn)的電壓電器企業(yè)還要大舉搶灘我國市場。他們也許會(huì)以合資、獨(dú)資等方式,利用我國境內(nèi)低成本的勞動(dòng)力和原材料進(jìn)行生產(chǎn),從而降低產(chǎn)品成本。這是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。但同時(shí),隨著市場的開放,我國低壓電器也會(huì)輕易地獲得國際上先進(jìn)的生產(chǎn)和管理技術(shù),再以我們的地域優(yōu)勢取得新的優(yōu)勢。 
有了來自外部的壓力,就迫使我們的低壓電器企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)資料,形成先進(jìn)的生產(chǎn)力。唯此,才能整體提高我們的企業(yè)檔次,提高我國低壓電器行業(yè)的整體競爭力。
(3)市場競爭對手實(shí)力比較
在國內(nèi)低壓電器市場中,國企的產(chǎn)品仍占有60%~70%,國企仍是主力軍。這些企業(yè)經(jīng)過50來年的發(fā)展,設(shè)計(jì)和制造水平有了很大提高,自行設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)品基本能滿足國民經(jīng)濟(jì)的需求,但也應(yīng)該看到,我國低壓電器行業(yè)企業(yè)的制造工藝落后,專用工藝設(shè)備少,產(chǎn)品生產(chǎn)重復(fù)性差,可靠性水平不高。企業(yè)負(fù)擔(dān)重,再加上受拖欠貨款的影響,資金緊張是國企的通病,技術(shù)改造資金投入太少,產(chǎn)品水平不高,形不成規(guī)模經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)批量。
我國低壓電器市場主要由三方構(gòu)成:國企、合資企業(yè)與民營企業(yè),它們之間實(shí)力有不小差別。在國內(nèi)低壓電器市場中國企的產(chǎn)品仍占有60%~70%,國企仍是主力軍。這些企業(yè)經(jīng)過50來年的發(fā)展,設(shè)計(jì)和制造水平有了很大提高,自行設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)品基本能滿足國民經(jīng)濟(jì)的需求,但也應(yīng)該看到,我國低壓電器行業(yè)企業(yè)的制造工藝落后,專用工藝設(shè)備少,產(chǎn)品生產(chǎn)重復(fù)性差,可靠性水平不高。企業(yè)負(fù)擔(dān)重,再加上受拖欠貸款的影響,資金緊張是國企的通病,技術(shù)改造資金投入太少,產(chǎn)品水平不高,形不成規(guī)模經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)批量。
國企的市場競爭對手主要有兩個(gè),一個(gè)是合資企業(yè),另一個(gè)是民營企業(yè)。合資企業(yè)通常是外資出技術(shù)及裝備,中方出廠房及勞動(dòng)力。產(chǎn)品的起點(diǎn)高,系列化,工裝模具好,又沒有國企那樣重的負(fù)擔(dān),可謂經(jīng)濟(jì)實(shí)力與技術(shù)實(shí)力均比較強(qiáng)大。由于合資企業(yè)建立的時(shí)間尚短,規(guī)模也比較小,合資企業(yè)的產(chǎn)品價(jià)格又高,在競爭中并不占上風(fēng)。民營企業(yè)從1985年以來增速很快,現(xiàn)在已是增中趨緩,但增加的速度仍快于其他所有制,起初從事低壓電器的民營企業(yè)規(guī)模很小,產(chǎn)品品種規(guī)格不多,近幾年經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大,經(jīng)濟(jì)效益愈加明顯。這類企業(yè)中有一些已達(dá)到國家大中型企業(yè)的規(guī)模,他們的產(chǎn)品成本比國企的低,產(chǎn)品售價(jià)有優(yōu)勢,經(jīng)營思路符合市場經(jīng)濟(jì)的規(guī)律,銷售系統(tǒng)強(qiáng)大、有效,因此他們的經(jīng)濟(jì)效益比國企高。這類企業(yè)的不足之處在于設(shè)計(jì)、制造工裝的能力不強(qiáng),開發(fā)新產(chǎn)品的能力也不高,技術(shù)力量相對較弱,但是這類企業(yè)與合資企業(yè)一樣潛力很大。
(4)低壓電器產(chǎn)品市場競爭激烈表現(xiàn)
業(yè)內(nèi)人士指出,我國現(xiàn)行的低壓電器產(chǎn)品價(jià)格比較混亂,市場競爭激烈,具體表現(xiàn)在:
①國企產(chǎn)品價(jià)格大體上執(zhí)行行業(yè)自律價(jià)。行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位之間按自律價(jià)銷售產(chǎn)品,不得漫天要價(jià),也不能低價(jià)傾銷。
②非行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位往往比照行業(yè)協(xié)會(huì)的“自律價(jià)”,根據(jù)自己公司的需要制定一個(gè)產(chǎn)品銷售價(jià)格。出廠價(jià)、優(yōu)惠價(jià)、零售價(jià)和批量出廠價(jià)等五花八門,損害了顧客的利益,也不利于企業(yè)間的公平競爭和經(jīng)濟(jì)效益。
③國外一些電器公司在國內(nèi)辦的一些獨(dú)資公司或合資公司的產(chǎn)品價(jià)格均高于國產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)格。近兩年來國外一些大公司為了擠占國內(nèi)低壓電器市場,已有降價(jià)的趨勢,但降價(jià)幅度不太大。
(5)我國低壓電器市場前景十分樂觀
近幾年,由于低壓電器市場容量不斷擴(kuò)大,重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重,低壓電器制造業(yè)面臨著供大于求的嚴(yán)峻形勢。由于電力、石化、建筑等產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展,給低壓電器制造業(yè)的大發(fā)展提供了很好的機(jī)遇,但是企業(yè)數(shù)量增加太多,再加上國外一些電器公司面對著中國這個(gè)巨大的市 場也一涌而上,更加劇了競爭的激烈程度。
我國低壓電器市場容量將穩(wěn)步增長,其前景十分樂觀。國內(nèi)低壓電器的市場容量與電力事業(yè)的發(fā)展是緊密相連的。據(jù)測算2001~2005年全國發(fā)電量增幅在4%左右,2006~2010年在4.5%左右;在10年內(nèi)電力彈性系數(shù)平均為0.6左右,這樣,2001~2005年全國每年需增發(fā)電量660~770億KWh,2006~2010年每年平均增發(fā)電量660~770億KWh,按照1997年全國電力機(jī)組平均每天運(yùn)行13.1h計(jì)算,2001~2010年每年平均新增裝機(jī)容量為21GW左右。按照經(jīng)驗(yàn)配套比計(jì)算,每年需要低壓框架式斷路器約48萬臺(tái),塑殼式斷路器462萬臺(tái),其他各類低壓電器產(chǎn)品的需要量也是很可觀的。我國低壓電器產(chǎn)品出口東南亞國家的數(shù)量比較大,由于國家對機(jī)電產(chǎn)品出口的重視、扶持及鼓勵(lì),都有利于低壓電器的出口。
5.低壓電器技術(shù)的展望
雖然,智能低壓電器的研究工作已全面展開,但是低壓電器的許多問題用簡單的微處理器無法解決。要使低壓電器產(chǎn)品盡快跟上電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展,必須盡快開展下列研究。
(1)人工智能技術(shù)在電器中的應(yīng)用
人工智能是控制論、信息論、系統(tǒng)論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科相互交叉滲透的產(chǎn)物,它的一些領(lǐng)域如圖3所示。其中人工神經(jīng)系統(tǒng)、遺傳算法、專家系統(tǒng)與模糊控制是人工智能中最常用到的四種分析方法。
近年來,專用集成電路ASIC技術(shù)的飛速發(fā)展,它將ADC、DAC以及運(yùn)算放大器、比較器等模擬電路、微處理器、DSP等功能部件以及SRAM等大規(guī)格的存儲(chǔ)器集成在芯片中。DSP開發(fā)工具、應(yīng)用軟件以及DSP平臺(tái)的發(fā)展,也對電器的人工智能化起到了促進(jìn)作用。
采用模糊邏輯控制技術(shù)與電器技術(shù)相結(jié)合,研制具有模糊控制能力的多功能、高可靠性、高性能模糊智能電器必將成為今后電器發(fā)展的焦點(diǎn)。
專家系統(tǒng)不僅可用于電器制造、生產(chǎn)過程的管理,而且可以與電器技術(shù)結(jié)合完成優(yōu)化的運(yùn)行過程。遺傳算法可用于函數(shù)優(yōu)化、自動(dòng)控制、圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、規(guī)劃設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于其適應(yīng)不確定性和高度的非線性控制對象,在控制中可用于模式識別、優(yōu)化設(shè)計(jì)、推理模型、故障診斷等。因此可用于電器的設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)信號檢測、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)、故障診斷等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)的熱過載保護(hù)的溫升智能預(yù)測系統(tǒng)。
(2)現(xiàn)場總線技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用
隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,使智能化電器與中央控制設(shè)備,包括中央控制計(jì)算機(jī)與可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信,并在低壓配電系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)控制中心統(tǒng)一形成了智能化監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)使操作人員在控制室中能夠方便地控制各種現(xiàn)場設(shè)備,并且能夠及時(shí)了解現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況,處理各種故障。近年來,現(xiàn)場總線的出現(xiàn)給工業(yè)自動(dòng)化帶來了革命性的變革。
現(xiàn)場總線是一種造價(jià)低、可靠性強(qiáng)并適合工業(yè)環(huán)境使用的通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)需用多芯電纜讓數(shù)據(jù)并行傳送,而現(xiàn)場總線僅需要一根雙芯電纜,使布線非常簡單,減少了安裝維護(hù)費(fèi)用?,F(xiàn)場總線按國際標(biāo)準(zhǔn)采用統(tǒng)一的通信規(guī)范,因而它具有很好的互換性和互操作性,它是與生產(chǎn)廠商無關(guān)的系統(tǒng),各種現(xiàn)場設(shè)備只要按這種規(guī)范和協(xié)議生產(chǎn)都可以在網(wǎng)絡(luò)上使用?,F(xiàn)場總線生產(chǎn)工廠能提供現(xiàn)場總線各種標(biāo)準(zhǔn)部件,包括接口、各種中間繼電器、電纜、模塊化I/O站等等,大大方便了安裝和維護(hù),即特即用,適合于現(xiàn)場設(shè)備分散布置的特點(diǎn)。國外許多大公司近幾年都發(fā)展了可通信低壓電器產(chǎn)品。必須盡快發(fā)展我國低壓電器產(chǎn)品的現(xiàn)場總線系統(tǒng)與通信技術(shù),才能使系統(tǒng)具有故障診斷能力。當(dāng)系統(tǒng)中電器設(shè)備發(fā)生故障時(shí),通信電器與現(xiàn)場總線聯(lián)接器能夠顯示故障信號,便于排除故障,保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行;系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柫吭黾?,提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度;信號傳輸?shù)木忍岣?,保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
(3)仿真與虛擬技術(shù)在電器中的應(yīng)用
前已述及三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件可以實(shí)現(xiàn)三維零部件的實(shí)體造型、裝配、自動(dòng)生成工程圖紙、按照設(shè)計(jì)的零部件自動(dòng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)并生成數(shù)據(jù)編碼。但是,要使電器產(chǎn)品滿足預(yù)期的技術(shù)條件、達(dá)到預(yù)期的電氣、機(jī)械性能,還能、必須經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)的應(yīng)用可以在樣機(jī)制作前,精確掌握電器產(chǎn)品的性能,減少重復(fù)樣機(jī)制作,降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用,加快產(chǎn)品開發(fā)周期,提高產(chǎn)品性能指標(biāo)。
低壓電器的基本特性包括通斷能力、溫升、零部件的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定、絕級性能及其他電氣性能等。這就需要對設(shè)計(jì)對象的電磁場、應(yīng)力場、磁場等物理場進(jìn)行仿真和分析。計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)的發(fā)展、有限元分析軟件性能的不斷提高,為這種新技術(shù)在低壓電器中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。20世紀(jì)90年代以來,用特征造型方式輸入三維圖形,代替繁瑣的數(shù)據(jù)輸入,使輸入工作變得簡單、直觀,后處理階段可以方便的觀察輸出的數(shù)據(jù)或?qū)θS圖形進(jìn)行分析。通過計(jì)算仿真可以得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性方案,滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。但是,如果想要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)最佳,就必須將仿真技術(shù)與最優(yōu)化方法結(jié)合起來,才能達(dá)到預(yù)期效果。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的迅速發(fā)展,虛擬技術(shù)將引入低壓電器的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)得可以在虛擬環(huán)境中,對電器產(chǎn)品進(jìn)行仿真與優(yōu)化,這將使我國低壓電器的設(shè)計(jì)、研究達(dá)到一個(gè)更新的階段。
6.低壓電器技術(shù)發(fā)展趨勢
為使斷路器趕上國際先進(jìn)水平,把開發(fā)智能化斷路器列為重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目。智能化斷路器的開發(fā)成功代表了我國低壓電器的發(fā)展方向。它除了具有四段選擇性保護(hù)和電流表、電壓表、顯示、記憶、試驗(yàn)、自診斷、區(qū)域故障顯示、報(bào)警和負(fù)載監(jiān)控等智能功能外,還帶計(jì)算機(jī)通訊接口與上位機(jī)連接可以實(shí)現(xiàn)遙控、遙調(diào)、遙訊,滿足電力系統(tǒng)的微機(jī)控制和自動(dòng)化的要求。它融合了現(xiàn)代化機(jī)電、測量、控制和微機(jī)技術(shù),是高科技產(chǎn)物。目前國內(nèi)有的廠正在著手開發(fā)4000A、5000A的智能型斷路器。
隨著新技術(shù)的發(fā)展,特別是電子、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展,將對低壓電器元件帶來深遠(yuǎn)的影響,在原有產(chǎn)品繼續(xù)完善性能、功能、提高質(zhì)量的同時(shí),將產(chǎn)生一批新型產(chǎn)品。我國未來的低壓電器產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)及發(fā)展將主要有以下幾個(gè)趨勢:
低壓電器產(chǎn)品智能化
在現(xiàn)代化電站和工礦企業(yè)中,已廣泛采用電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),對與之配套的低壓斷路器提出了高性能、智能化的要求,并要求產(chǎn)品具有保護(hù)、監(jiān)測、試驗(yàn)、自診斷、顯示等功能。“八五”期間已開發(fā)的智能化斷路器DW40、DZ40將進(jìn)一步完善系列、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,并在國內(nèi)重要電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用與推廣。
產(chǎn)品電子化
在現(xiàn)代化企業(yè)中,采用PC控制系統(tǒng)來代替由電氣—機(jī)械元件組成的系統(tǒng),已是機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的主流。該系統(tǒng)要求電器產(chǎn)品具有高可靠性、高抗干擾性,還要求觸點(diǎn)能可靠接通低電壓、弱電流,觸頭斷開時(shí)的電弧不能干擾電子電路的正常運(yùn)行。“八五”期間中國已開始對各種控制電器元件進(jìn)行相應(yīng)的電子化改造,發(fā)展電子適應(yīng)型電器,開發(fā)固態(tài)電器。
產(chǎn)品組合化、模塊化
將不同功能的模塊按不同的需求組合成模塊化組合電器,是當(dāng)今低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展方向。在接觸器的本體上加裝輔助觸頭組件、延時(shí)組件、自鎖組件、接口組件、機(jī)械連鎖組件及浪涌電壓組件等,可以適應(yīng)不同場合的要求,擴(kuò)大產(chǎn)品適用范圍,簡化生產(chǎn)工藝,方便安裝、使用與維修。
提高產(chǎn)品的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量
中國現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)與國外差距不大,但是質(zhì)量不穩(wěn)定,運(yùn)行可靠性差,因此提高產(chǎn)品可靠性及產(chǎn)品質(zhì)量不僅是用戶的要求,也是企業(yè)進(jìn)行國內(nèi)外競爭的需要。
可以預(yù)見,我國低壓電器市場容量會(huì)穩(wěn)步增長,前景是樂觀的。根據(jù)國家政策走向,在今后一段時(shí)期內(nèi)低壓電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)還進(jìn)一步調(diào)整。工藝落后、體積大、能耗高又污染環(huán)境的產(chǎn)品格被淘汰,而智能化、機(jī)電一體化的產(chǎn)品市場將會(huì)不斷擴(kuò)大。

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