1.概述

電器在工作過(guò)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(guò)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(duì)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(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)換開(kāi)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(kāi)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(duì)低壓成套開(kāi)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(guò)低壓電器分配使用的。每增加1萬(wàn)kW發(fā)電設(shè)備，約需4萬(wàn)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(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：20世紀(jì)60～70年代初，在模仿基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)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(guó)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(guó)低壓電器的支柱產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代，跟蹤國(guó)外新技術(shù)新產(chǎn)品自行開(kāi)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(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)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(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(guò)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(xiāo)售收入為48.6億元，利潤(rùn)為2.5億元，出口交貨值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(wèn)題。主要有以下兩點(diǎn)：企業(yè)規(guī)模偏小，且數(shù)量過(guò)多。目前我國(guó)低壓電器生產(chǎn)企業(yè)中，年銷(xiāo)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(guò)多，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)資源過(guò)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(guò)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。
（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(guò)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(kāi)關(guān)產(chǎn)品，必須經(jīng)過(guò)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(guò)反復(fù)的試驗(yàn)驗(yàn)證。因此低壓電器產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)程是一個(gè)電能→磁能→力的轉(zhuǎn)換過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)過(guò)程的電弧、打開(kāi)狀態(tài)的絕緣問(wèn)題等等都涉及到動(dòng)態(tài)過(guò)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(lái)，電器的設(shè)計(jì)、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(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(kāi)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(cè)、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(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過(guò)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(wú)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(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(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^(guò)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(wú)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(guó)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(guó)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^(guò)程中的無(wú)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(guò)程的優(yōu)化控制,，達(dá)到了節(jié)能、節(jié)材、無(wú)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(kāi)發(fā)智能開(kāi)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(kāi)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(wèn)題的邊界條件,來(lái)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(chǎng)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(chǎng)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(wèn)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(cè)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(cè)試、檢驗(yàn)手段。20世紀(jì)90年代人們提出了“可測(cè)性設(shè)計(jì)”的觀念。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始就同時(shí)考慮測(cè)試問(wèn)題,并同時(shí)進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì),縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。研發(fā)的光機(jī)電電磁電器動(dòng)態(tài)測(cè)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(guò)程各參數(shù)的可視化實(shí)時(shí)檢測(cè)。應(yīng)用了軟測(cè)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(cè)量的特性參數(shù)的軟測(cè)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(píng)估等問(wèn)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(kāi)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。

4.低壓電器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析
（1）低壓電器產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)特點(diǎn)
我國(guó)低壓電器制造業(yè)面臨著供大于求的嚴(yán)峻形勢(shì)。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(guó)外一些電器公司面對(duì)著中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng)也一涌而上，更加劇了競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度。低壓電器產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)特點(diǎn)：
①市場(chǎng)很大，國(guó)內(nèi)低壓電器制造企業(yè)數(shù)量太多，國(guó)外一些公司已進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。我國(guó)低壓電器制造業(yè)面臨著供大于求的嚴(yán)峻形勢(shì)。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(guó)外一些電器公司面對(duì)著中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng)也一涌而上，更加劇了競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度。
②競(jìng)爭(zhēng)并不平等，質(zhì)優(yōu)未必市場(chǎng)優(yōu)。我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)軌過(guò)程中，各種不平等競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象存在于供銷(xiāo)環(huán)節(jié)中。按照市場(chǎng)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(xiāo)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(jìng)爭(zhēng)中，原來(lái)的骨干企業(yè)（或重點(diǎn)企業(yè)）與民營(yíng)企業(yè)相比仍占有很展大優(yōu)勢(shì)。
（2）國(guó)外的大公司的進(jìn)入
這些跨國(guó)大公司歷史長(zhǎng)，管理好，技術(shù)力量雄厚，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短，對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)迅速。加入WTO后，許多國(guó)際先進(jìn)的電壓電器企業(yè)還要大舉搶灘我國(guó)市場(chǎng)。他們也許會(huì)以合資、獨(dú)資等方式，利用我國(guó)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(chǎng)的開(kāi)放，我國(guó)低壓電器也會(huì)輕易地獲得國(guó)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(shì)取得新的優(yōu)勢(shì)?！?br> 有了來(lái)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(guó)低壓電器行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。
（3）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手實(shí)力比較
在國(guó)內(nèi)低壓電器市場(chǎng)中，國(guó)企的產(chǎn)品仍占有60％～70％，國(guó)企仍是主力軍。這些企業(yè)經(jīng)過(guò)50來(lái)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的需求，但也應(yīng)該看到，我國(guó)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(guó)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(guó)低壓電器市場(chǎng)主要由三方構(gòu)成：國(guó)企、合資企業(yè)與民營(yíng)企業(yè)，它們之間實(shí)力有不小差別。在國(guó)內(nèi)低壓電器市場(chǎng)中國(guó)企的產(chǎn)品仍占有60%～70%，國(guó)企仍是主力軍。這些企業(yè)經(jīng)過(guò)50來(lái)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的需求，但也應(yīng)該看到，我國(guó)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(guó)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(guó)企的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主要有兩個(gè)，一個(gè)是合資企業(yè)，另一個(gè)是民營(yíng)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(méi)有國(guó)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(jìng)爭(zhēng)中并不占上風(fēng)。民營(yíng)企業(yè)從1985年以來(lái)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(yíng)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(guó)家大中型企業(yè)的規(guī)模，他們的產(chǎn)品成本比國(guó)企的低，產(chǎn)品售價(jià)有優(yōu)勢(shì)，經(jīng)營(yíng)思路符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，銷(xiāo)售系統(tǒng)強(qiáng)大、有效，因此他們的經(jīng)濟(jì)效益比國(guó)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(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的能力也不高，技術(shù)力量相對(duì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈表現(xiàn)
業(yè)內(nèi)人士指出，我國(guó)現(xiàn)行的低壓電器產(chǎn)品價(jià)格比較混亂，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，具體表現(xiàn)在：
①國(guó)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(xiāo)售產(chǎn)品，不得漫天要價(jià)，也不能低價(jià)傾銷(xiāo)。
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(xiāo)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(mén)，損害了顧客的利益，也不利于企業(yè)間的公平競(jìng)爭(zhēng)和經(jīng)濟(jì)效益。
③國(guó)外一些電器公司在國(guó)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(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)格。近兩年來(lái)國(guó)外一些大公司為了擠占國(guó)內(nèi)低壓電器市場(chǎng)，已有降價(jià)的趨勢(shì)，但降價(jià)幅度不太大。
（5）我國(guó)低壓電器市場(chǎng)前景十分樂(lè)觀
近幾年，由于低壓電器市場(chǎng)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(shì)。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(guó)外一些電器公司面對(duì)著中國(guó)這個(gè)巨大的市 場(chǎng)也一涌而上，更加劇了競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度。
我國(guó)低壓電器市場(chǎng)容量將穩(wěn)步增長(zhǎng)，其前景十分樂(lè)觀。國(guó)內(nèi)低壓電器的市場(chǎng)容量與電力事業(yè)的發(fā)展是緊密相連的。據(jù)測(cè)算2001～2005年全國(guó)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(guó)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(guó)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(wàn)臺(tái)，塑殼式斷路器462萬(wàn)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(guó)低壓電器產(chǎn)品出口東南亞國(guó)家的數(shù)量比較大，由于國(guó)家對(duì)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(kāi)，但是低壓電器的許多問(wèn)題用簡(jiǎn)單的微處理器無(wú)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(kāi)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(lái)，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(kāi)發(fā)工具、應(yīng)用軟件以及DSP平臺(tái)的發(fā)展，也對(duì)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(guò)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(guò)程。遺傳算法可用于函數(shù)優(yōu)化、自動(dòng)控制、圖像識(shí)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(duì)象，在控制中可用于模式識(shí)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(hào)檢測(cè)、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(guò)載保護(hù)的溫升智能預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
（2）現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)設(shè)備，并且能夠及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，處理各種故障。近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)了革命性的變革。
現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線僅需要一根雙芯電纜，使布線非常簡(jiǎn)單，減少了安裝維護(hù)費(fèi)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線按國(guó)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(wú)關(guān)的系統(tǒng)，各種現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線生產(chǎn)工廠能提供現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)設(shè)備分散布置的特點(diǎn)。國(guó)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(guó)低壓電器產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線聯(lián)接器能夠顯示故障信號(hào)，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?hào)量增加，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度；信號(hào)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(guò)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(kāi)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(jí)性能及其他電氣性能等。這就需要對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的電磁場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理場(chǎng)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(lái)，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(jiǎn)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(guò)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(lái)，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(duì)電器產(chǎn)品進(jìn)行仿真與優(yōu)化，這將使我國(guó)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(shì)
為使斷路器趕上國(guó)際先進(jìn)水平，把開(kāi)發(fā)智能化斷路器列為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。智能化斷路器的開(kāi)發(fā)成功代表了我國(guó)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(cè)量、控制和微機(jī)技術(shù)，是高科技產(chǎn)物。目前國(guó)內(nèi)有的廠正在著手開(kāi)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(duì)低壓電器元件帶來(lái)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(guó)未來(lái)的低壓電器產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)及發(fā)展將主要有以下幾個(gè)趨勢(shì)：
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(duì)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(cè)、試驗(yàn)、自診斷、顯示等功能?！鞍宋濉逼陂g已開(kāi)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(guó)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(lái)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(kāi)時(shí)的電弧不能干擾電子電路的正常運(yùn)行?！鞍宋濉逼陂g中國(guó)已開(kāi)始對(duì)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(kāi)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(chǎng)合的要求，擴(kuò)大產(chǎn)品適用范圍，簡(jiǎn)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(guó)現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)與國(guó)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(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)的需要。
可以預(yù)見(jiàn),我國(guó)低壓電器市場(chǎng)容量會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng)，前景是樂(lè)觀的。根據(jù)國(guó)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(chǎng)將會(huì)不斷擴(kuò)大。