隨著中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，國(guó)外各大企業(yè)紛紛瞄準(zhǔn)中國(guó)的市場(chǎng)，加快了占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)的步伐，將各自的技術(shù)含量高、具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品投放市場(chǎng)，形成群雄逐鹿的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)；相應(yīng)國(guó)內(nèi)廠家不甘落后，奮起直追，推出以智能化、可通信為主要特征的新一代低壓電器與之抗衡，市場(chǎng)占有率逐年提高。在競(jìng)爭(zhēng)中，低壓電器的整體水平得到提高。與此同時(shí)，各個(gè)生產(chǎn)廠家對(duì)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)加大了保護(hù)力度，這可以從專利的申請(qǐng)數(shù)量及內(nèi)容上看出。

　　斷路器向小型化、模塊化發(fā)展縱觀國(guó)外著名低壓電器制造商從20世紀(jì)90年代后期至中華水利初推出的新一代產(chǎn)品，我們可以發(fā)現(xiàn)，空氣斷路器正朝著向小型化、高性能、模塊化發(fā)展。法國(guó)施耐德公司在M系列基礎(chǔ)上推出了MT系列：與M系列相比額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰εc額定短時(shí)耐受電流進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)Icu=Ics=Icw；產(chǎn)品外形縮小，保護(hù)功能齊全；智能控制器在原保護(hù)功能基礎(chǔ)上，增加電壓、頻率和功率的測(cè)量，諧波和基波的計(jì)算，精確分析電網(wǎng)質(zhì)量，能與多種總線連接等。增強(qiáng)了對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，在脫扣器、主軸、滅弧室及抽屜式等的設(shè)計(jì)上申請(qǐng)了多項(xiàng)專利保護(hù)。

　　具體來說，各廠家樣本提供的斷路器尺寸均較老產(chǎn)品小，分?jǐn)嘀笜?biāo)都有提高，保護(hù)功能齊全，外觀較以前有較大改進(jìn)，有自己的特征，新穎、美觀。各部件的?？旎O(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品的通用性，經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，便于實(shí)行大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)。還可根據(jù)用戶的需要，靈活選用，以達(dá)到最佳效果。脫扣器系列的模塊有經(jīng)濟(jì)型、高性能型；二次接插件的模塊化設(shè)計(jì)，則可根據(jù)不同的需要增減回路數(shù)；觸頭系統(tǒng)和滅弧室的模塊化設(shè)計(jì)，使四極及大規(guī)格斷路器設(shè)計(jì)和加工成本大大降低。比如：法國(guó)施耐德公司的MT－6300A斷路器的一極就是由MT－4000A的兩個(gè)觸頭系統(tǒng)和滅弧室所組成；ABB公司的Emax系列斷路器每一極就是一個(gè)獨(dú)立的模塊，模塊化程度更高；同一框架等級(jí)不同規(guī)格只是將觸頭的片數(shù)進(jìn)行改變，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，有特色。E－6300A斷路器的一極的就是由E－3200A的兩個(gè)觸頭系統(tǒng)和滅弧室所組成，西門子公司的觸頭系統(tǒng)是分體式結(jié)構(gòu)，組合方便，并申請(qǐng)了專利。說明各廠家在設(shè)計(jì)思想上已達(dá)共識(shí)。我國(guó)的DW45、DW450、DW50斷路器設(shè)計(jì)吸取了國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念，成功地設(shè)計(jì)出我國(guó)新一代的框架式斷路器。

　　斷路器向更安全，更可靠方向發(fā)展斷路器在向小型化、模塊化發(fā)展的同時(shí)，更注重安全性和可靠性的提高。比如：操作機(jī)構(gòu)指示上，法國(guó)施耐德公司和德國(guó)西門子公司都增加了儲(chǔ)能后允許合閘和儲(chǔ)能后不允許合閘的2種指示標(biāo)志，以提高機(jī)構(gòu)壽命，防止機(jī)構(gòu)空打受損；增加機(jī)構(gòu)操作次數(shù)的顯示，使可靠性得以提高。增加反映斷路器實(shí)時(shí)狀況的觸點(diǎn)，滿足斷路器合分狀況遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要。

　　增加脫扣器與斷路器本體的連鎖，脫扣器若沒有正常安裝，則斷路器不能進(jìn)行操作，避免發(fā)生誤動(dòng)作。抽屜式斷路器增加3個(gè)位置的連鎖指示，方便用戶安全、正確地使用；增加插入式觸頭的鎖，提高安全性；面板上，增加對(duì)操作機(jī)構(gòu)的鎖、對(duì)脫扣器的鎖，以避免對(duì)斷路器的誤操作。各公司都加大了對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度，相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)都申請(qǐng)了專利進(jìn)行保護(hù)。在斷路器主要零部件上，德國(guó)西門子公司在主軸的固定方式上申請(qǐng)了專利，主要目的是增加主軸安裝的精確度，避免多次操作后主軸安裝位置發(fā)生變化，影響觸頭的開距和超程。出于同樣的目的，法國(guó)施耐德公司在主軸固定安裝的方式上也進(jìn)行了改進(jìn)，這些設(shè)計(jì)思想可為我們國(guó)產(chǎn)斷路器的設(shè)計(jì)提供良好的參考。

　　斷路器向高性能、可通信方向發(fā)展各種類型的智能控制器的結(jié)構(gòu)一般由3個(gè)部分組成：其一是傳感器，用來檢測(cè)電流、電壓、頻率、相位等參數(shù)。一般是采用空心互感器，以保持線性輸出確保精度。其二是控制器的電子部件，一般是由高度集成的單片機(jī)、顯示器等電子器件及其印制電路構(gòu)成，用來對(duì)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理，之后由顯示器及執(zhí)行元件作相應(yīng)的顯示及動(dòng)作。對(duì)于具有可通信功能的智能控制器，還應(yīng)帶有通信協(xié)議模塊。該模塊可以外附(稱外置式)，一側(cè)接智能控制器，另一側(cè)接至現(xiàn)場(chǎng)總線；也可以把模塊設(shè)計(jì)在控制器內(nèi)(稱內(nèi)置式)，只需與現(xiàn)場(chǎng)總線相連即可，以達(dá)到由計(jì)算機(jī)操作來進(jìn)行四遙(即遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信功能)的目的，后者不僅體積小，而且抗干擾性能優(yōu)于前者。其三是執(zhí)行元件一般為降低能耗，都采用磁通變換器，正常情況下依靠永磁鐵吸合鐵心，處于閉合狀態(tài)。當(dāng)控制器的電子部件發(fā)出動(dòng)作指令時(shí)，電流通過線圈產(chǎn)生反向激磁，克服永磁鐵圈原有磁通，依靠反力彈簧使動(dòng)鐵心釋放，達(dá)到推動(dòng)斷路器脫扣而斷開的目的?？刂破饕话悴捎秒p電源供電，其一是外接電源，主要用于負(fù)載電流低于30%～40%額定值時(shí)及維持除故障保護(hù)功能外的其他功能。

　　例如顯示功能等。其二是速飽和電流互感器供電，僅在負(fù)載電流高于30%～40%額定值時(shí)才起作用。當(dāng)主電路電流很大時(shí)，由于鐵心處于磁飽和狀態(tài)，其二次輸出基本維持在某一值上，因而不會(huì)損壞控制器。

　　新型斷路器不僅分?jǐn)嘀笜?biāo)高，性能也更加完善，可提供多種保護(hù)特性曲線，以國(guó)產(chǎn)DW45為例，可提供6種可選擇的過載曲線，公式如下。

　　(1)標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限t=K/(N0.02－1)
　　(2)快速反時(shí)限t=K/(N－1)
　　(3)特快反時(shí)限(一般用途)t=K/(N2－1)
　　(4)特快反時(shí)限(電動(dòng)機(jī)保護(hù))t=K/1.151og{N2/(N2－1.15)}
　　(式中N=I/Ir)
　　(5)高壓熔絲兼容t=K/(N4－1)
　　(6)符合IEC60947斷路器標(biāo)準(zhǔn)的反時(shí)限曲線t=K/N2－1

　　智能型過電流控制器具有過載長(zhǎng)延時(shí)反時(shí)限、短延時(shí)反時(shí)限、定時(shí)限、瞬時(shí)功能。可由用戶自行設(shè)定組成所需要的保護(hù)特性；單相接地保護(hù)功能；顯示功能：整定電流顯示、動(dòng)作電流顯示、各線電壓顯示；報(bào)警功能：過載報(bào)警；自檢功能：過熱自檢、微機(jī)自診斷；試驗(yàn)功能：試驗(yàn)控制器的動(dòng)作特性。

　　智能型控制器還具有通信功能，具有串行通信接口，通過通信接口可組成主從結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)系統(tǒng)，由一二臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，若干智能斷路器或其他可通信接口元件作為從站。

　　針對(duì)斷路器單元，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的“四遙”功能，多種電網(wǎng)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，智能斷路器當(dāng)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，各種保護(hù)限值參數(shù)的調(diào)整和下載，智能斷路器的分、合操作控制等。系統(tǒng)適用于各種電站，發(fā)電廠廠用電，中、小型變電所，工礦企業(yè)，樓宇等配電監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和改造。

　　廣泛使用各種新技術(shù)、新材料，使產(chǎn)品躍上新的臺(tái)階近年來，在空氣斷路器的開發(fā)中，廣泛使用各種新技術(shù)、新材料，使產(chǎn)品躍上新的臺(tái)階。通信技術(shù)的引入和實(shí)施，使斷路器的使用范圍大大擴(kuò)展。同時(shí)，各公司著力發(fā)展有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能新產(chǎn)品，加大知識(shí)權(quán)的保護(hù)力度，維護(hù)自己的權(quán)益，這也體現(xiàn)了“有特色才有生存”，拓寬產(chǎn)品的生存空間。具體來說，當(dāng)一個(gè)公司在短期內(nèi)申請(qǐng)某一產(chǎn)品專利的數(shù)量比以往增加較多時(shí)，往往該公司正在為進(jìn)入市場(chǎng)作準(zhǔn)備。

　　作為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說，及時(shí)學(xué)習(xí)和掌握各種新技術(shù)、新材料，對(duì)產(chǎn)品的發(fā)展有重大意義，這也是新產(chǎn)品發(fā)展的動(dòng)向之一。

　　另外，西門子產(chǎn)品電鍍件非常小，大量使用不銹鋼，采用發(fā)黑和氮化等工藝，體現(xiàn)其鮮明的環(huán)保特色。

　　在新產(chǎn)品開發(fā)中廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在越來越多的領(lǐng)域里大展身手。在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，有計(jì)算機(jī)幫助，不但使設(shè)計(jì)周期大大縮短，而且設(shè)計(jì)精度也可大為提高，有效地降低了成本，加速了新產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)度。具體地說，有以下幾個(gè)方面。

　　1.設(shè)計(jì)前期，計(jì)算機(jī)是技術(shù)分析的好助手

　　設(shè)計(jì)前期，進(jìn)行可行性研究時(shí)，計(jì)算機(jī)無疑是最佳助手，計(jì)算機(jī)獨(dú)有的信息處理能力，信息儲(chǔ)存能力，使工作事半功倍。可上網(wǎng)查詢國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，進(jìn)行專利、標(biāo)準(zhǔn)的查詢和分析，及時(shí)掌握最新的技術(shù)動(dòng)態(tài)；結(jié)合具體的產(chǎn)品，確定產(chǎn)品開發(fā)的總體方案，還可以進(jìn)行多方案分析比較，選取最佳方案，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。下面結(jié)合國(guó)產(chǎn)新型斷路器DW450－1600作一闡述。

　　在國(guó)產(chǎn)新型斷路器DW450－1600(數(shù)字化、可通信、小容量萬能式斷路器)的設(shè)計(jì)前期，我們利用計(jì)算機(jī)查詢了有關(guān)國(guó)內(nèi)外的最新資料，對(duì)西門子、施耐德、ABB等公司的產(chǎn)品性能、技術(shù)指標(biāo)、專利技術(shù)的應(yīng)用作了詳盡的了解，對(duì)新產(chǎn)品的定位、總體方案的確定起了參考作用。設(shè)計(jì)初期，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行了多方案的對(duì)比，確定最終方案。在以前，這些要花費(fèi)大量的時(shí)間，現(xiàn)在不僅大大縮短了時(shí)間，而且，可以借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行異地的資料傳輸，方案比較及研究，節(jié)省了大量的人力和物力。

　　有了第一手資料，我們根據(jù)所確定的參數(shù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算，我們?cè)谟?jì)算機(jī)上進(jìn)行觸頭回路數(shù)的多方案比較，主觸頭采用多檔觸頭并聯(lián)方式。我們通過對(duì)6回路和7回路兩種方案的分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)6回路所需合閘力大，觸頭壓力小，這對(duì)減小機(jī)構(gòu)尺寸，提高分?jǐn)嗄芰Σ焕?；因?回路方案優(yōu)勢(shì)較大，據(jù)此，采用7回路并聯(lián)方式。設(shè)計(jì)出觸頭系統(tǒng)的雛形；根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，粗定觸頭的開距和超程；進(jìn)而推算至操作機(jī)構(gòu)，確定操作機(jī)構(gòu)的雛形，再根據(jù)該操作機(jī)構(gòu)的雛形，作出機(jī)構(gòu)推動(dòng)觸頭分合的一系列動(dòng)作圖，測(cè)出觸頭的開距和超程，在此過程中，不斷進(jìn)行調(diào)整、修改，以達(dá)最佳。

　　在此工程中，我們進(jìn)行了十余次的修改，這是以前手工設(shè)計(jì)所不能想象的。

　　有了機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)的雛形，在計(jì)算機(jī)的幫助下，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)和具體的要求，我們作出了滅弧室、基座、電操機(jī)構(gòu)、脫扣器、抽屜座乃至整體的設(shè)計(jì)雛形，為下一步工作打下了基礎(chǔ)。

　　2.計(jì)算機(jī)已成為設(shè)計(jì)中必不可少的重要工具

　　以前，我們使用的AutoCAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，只能進(jìn)行二維的設(shè)計(jì)，不能進(jìn)行深度的分析；現(xiàn)在我們采用UG軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，能進(jìn)行三維設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析、機(jī)構(gòu)動(dòng)作演示分析等，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)如虎添翼。

　　在新型斷路器DW450－1600(數(shù)字化、可通信、小容量萬能式斷路器)的設(shè)計(jì)中，我們用UG軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，取得很好的效果。在設(shè)計(jì)出產(chǎn)品雛形的基礎(chǔ)上，分工進(jìn)行各部件的設(shè)計(jì)，UG三維設(shè)計(jì)軟件直觀、精確，使許多內(nèi)部結(jié)構(gòu)由不可視變?yōu)榭梢?，大大避免了設(shè)計(jì)中的差錯(cuò)，還可進(jìn)行定性、定量分析，如干涉分析等，使設(shè)計(jì)的精確度大為提高。比如：在設(shè)計(jì)觸頭滅弧系統(tǒng)時(shí)，既要求引弧片靠近觸頭，又不能碰到，在計(jì)算機(jī)里很直觀，能很精確地看到并測(cè)量出間隙量，使設(shè)計(jì)合理、準(zhǔn)確。在抽屜座的設(shè)計(jì)中，根據(jù)行程設(shè)計(jì)的凸輪曲線是否能準(zhǔn)確地將本體移動(dòng)到位，移動(dòng)過程中受力情況是如何變化，以前無法快速、準(zhǔn)確地得到?，F(xiàn)在，可在計(jì)算機(jī)的幫助下，準(zhǔn)確、快速地分析出受力狀況，以便合理地設(shè)計(jì)出零部件，在機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、脫扣器的設(shè)計(jì)中，更是離不開計(jì)算機(jī)的幫助。在機(jī)構(gòu)受力分析，彈簧的合理設(shè)計(jì)，電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的輸出力矩計(jì)算等，計(jì)算機(jī)的幫助使設(shè)計(jì)精度大為提高。目前的開矩、超程與理論設(shè)計(jì)僅誤差0.5mm，脫扣力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本吻合。充分體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。

　　以往繁瑣的彈簧計(jì)算、公差查詢等工作，通過對(duì)軟件的二次開發(fā)，使這些工作變得簡(jiǎn)單易行，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。

　　3.計(jì)算機(jī)是新產(chǎn)品試制中的好幫手

　　圖樣設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)入產(chǎn)品試制的實(shí)質(zhì)性階段。計(jì)算機(jī)無疑成為好幫手，它在分析故障、改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善設(shè)計(jì)中起著重要作用。比如：首次裝配的機(jī)構(gòu)出現(xiàn)了許多問題，機(jī)構(gòu)不能操作，改進(jìn)后又不能合閘到位，原因是出現(xiàn)假合閘，機(jī)構(gòu)沒有過死點(diǎn)；為此，我們從機(jī)構(gòu)原理、加工工藝、裝配等幾個(gè)環(huán)節(jié)查找原因，借助于計(jì)算機(jī)的幫助，從原理圖上找出影響機(jī)構(gòu)合閘的零件及其尺寸，為確保零件的關(guān)鍵尺寸，提高零件的局部加工精度等，取得良好效果。就這樣，在計(jì)算機(jī)的幫助下，我們對(duì)實(shí)際出現(xiàn)的問題進(jìn)行定性、定量的分析，提出了具體修改方案，使產(chǎn)品不斷完善。

　　計(jì)算機(jī)還在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中大顯身手。在該產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案審查中，有專家希望能將高度尺寸降下來。我們認(rèn)真分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，要使整體尺寸降下來，一是要降低底部尺寸，為此我們重新設(shè)計(jì)齒輪齒條副及凸輪傳動(dòng)曲線，在計(jì)算機(jī)上模擬齒輪齒條副的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，成功降低十余毫米；二是要降低二次接插件的高度，以往國(guó)內(nèi)外都是垂直型安裝，方便、直觀；若采用水平安裝，尺寸可降低較多，但不直觀，接線也不方便。我們集思廣益，確定以斜45°形式安裝，在計(jì)算機(jī)的幫助下，成功解決該難題，并申請(qǐng)了專利。這樣，整體高度減低了近30mm。這是我們抽屜座設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。如此大的工作量，在以前手工設(shè)計(jì)時(shí)，不光耗時(shí)長(zhǎng)，精度低，而且預(yù)先無法演示；采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)后，使設(shè)計(jì)周期大為縮短，設(shè)計(jì)精度得以提高，而且可以預(yù)先演示幾個(gè)方案的情況，以便選擇最佳方案，這在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中尤為重要。

　　在產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)無疑是最好的工具。計(jì)算機(jī)可以直觀地顯示方案的實(shí)際效果，同時(shí)進(jìn)行多方案比較，也可顯示出即時(shí)的修改效果。為了改變我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品外觀的傻、大、黑、粗的傳統(tǒng)觀念，我們?cè)诿嬲值脑O(shè)計(jì)上著眼于突出產(chǎn)品特征，有新意，能在眾多產(chǎn)品中有與眾不同的感覺。設(shè)計(jì)了獨(dú)創(chuàng)的拼裝式面罩，將先進(jìn)時(shí)尚的技術(shù)引進(jìn)到設(shè)計(jì)中，務(wù)實(shí)，新穎，起到良好的視覺效果。