自1995年以來，我國(guo)電(dian)力工業保持了較快發展速度(du)。到2004年底(di)，我國裝機容(rong)量(liang)達(da)到4.4億kW，2004年(nian)發電量為2. 1萬億kW·h。據預計，到2010年我國(guo)裝機(ji)容量將達到7億kW，2020年將達到10kW。

按年新增發電機裝機容量為2000萬(wan)kW計算（保守），每年需要配套高壓(ya)斷路器20萬臺(tai)，高(gao)壓隔(ge)離開關(guan)約(yue)40萬臺，低壓電器元(yuan)件需要量更多（約2億件），其中萬能式斷(duan)路(lu)器（ACB）年需約(yue)46萬(wan)臺，塑殼(ke)斷路器（MCCB）約(yue)440萬臺(tai)，交流接觸器（ACC）約3200 萬臺。可見(jian)，經濟發(fa)展導致對電(dian)能(neng)的(de)需(xu)求和依賴不斷增大(da)，作為承擔電(dian)能(neng)輸送與分配、用(yong)電(dian)設備保(bao)護與控制的(de)低壓(ya)電(dian)器的(de)作用(yong)顯得(de)尤(you)為重(zhong)要。目前，世界各(ge)國(guo)每年(nian)都投入大(da)量資金對低壓(ya)電(dian)器進(jin)行研究(jiu)、開發(fa)。

一、低壓電器行業的發展及展望

（一）我國低壓電器產品的發展歷程

近年來，我國低壓電器行業出現了巨大的變化，低壓電器產品發展到了一個嶄新的階段. 我國低壓電器產品的(de)發(fa)展大致可(ke)分為以下幾個階段：20世(shi)紀50年(nian)代的(de)全(quan)面(mian)仿蘇(su)，20世紀60～70年代(dai)(dai)在模仿(fang)基礎上(shang)的第(di)一(yi)代(dai)(dai)統一(yi)設計產品(pin)，70～80年代在更新換(huan)代和引進國外先進技術制造的(de)第(di)二代產(chan)品，90年代(dai)跟蹤國(guo)外新技(ji)術自(zi)行開發(fa)(fa)的第(di)三代(dai)智能(neng)(neng)化(hua)電器和(he)最(zui)近研發(fa)(fa)的第(di)四代(dai)智能(neng)(neng)化(hua)可通訊電器。其中第(di)四代(dai)產(chan)品具有性能(neng)(neng)優良、工作(zuo)可靠、體(ti)積小、組合化(hua)、模(mo)塊化(hua)、模(mo)塊化(hua)的特點(dian)，總(zong)體(ti)技(ji)術性能(neng)(neng)達到或接近國(guo)外20 世紀80年代末、90 年代初(chu)水平。 我國截至2003年底，低壓電器元(yuan)件獲(huo)3C認證(zheng)13000 多個單位，低壓成套裝(zhuang)置獲(huo)3C 認證6000 多個單(dan)位，生產的(de)低壓電器產品近1000 個(ge)系列、產值約200 億人民幣。

（二）低壓電器設計的特點

由于低(di)壓電器在運行(xing)時存在著(zhu)電、磁、光、熱(re)、機械(xie)等多(duo)種能量轉(zhuan)(zhuan)換(huan)，這些(xie)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)過(guo)程的規律(lv)大(da)多(duo)是非(fei)線性的，許多(duo)現象又是一種瞬(shun)態過(guo)程，它使低(di)壓電器的理論分(fen)析(xi)變得(de)極為復雜. 低壓電器傳統(tong)理(li)論(lun)基礎中的(de)“電接(jie)觸、電弧、電磁、熱效應(ying)與電動(dong)力效應(ying)”等除了(le)要依(yi)靠必要的(de)理(li)論(lun)推導和分析(xi)運算外，還(huan)必須依(yi)賴成(cheng)熟可靠的(de)經驗數(shu)據(ju). 即使這樣，設(she)計(ji)計(ji)算(suan)的數據與產品的實(shi)際性能間有時(shi)仍會(hui)有很大差距，必(bi)須通(tong)過(guo)試驗予(yu)以驗證. 因此，低(di)壓(ya)電器產品開發周期較長、投入也比較大(da).

為了適應電網容量的不斷增大，低壓配電與控制系統日益復雜化，對低壓電器產品的性能與結構提出了更高的要求. 同時，隨著科(ke)學技術的進步，新技術、新工藝(yi)、新材料不斷出現，為(wei)低壓電器產品開發提供了良(liang)好的條件(jian).

（三）低壓電器發展展望

低壓電器發展方(fang)向主要取決于電力系統的發展需要和新工藝、新材(cai)料(liao)、新技術的研究與(yu)應用。20世(shi)紀70、80年代研發的(de)新型電(dian)(dian)器主要是限流(liu)電(dian)(dian)器、真空電(dian)(dian)器、漏電(dian)(dian)電(dian)(dian)器和電(dian)(dian)子電(dian)(dian)器。 從(cong)80年(nian)代后期(qi)開始，對傳統新(xin)一代低(di)壓電(dian)器產品普(pu)遍提(ti)出了高性能(neng)、高可(ke)靠、小型化(hua)、多功能(neng)、組合化(hua)、模塊化(hua)、電(dian)子化(hua)、智能(neng)化(hua)的要求(qiu). 其后(hou)，隨著計算機網絡的發展(zhan)與應用，采(cai)用計算機網絡控(kong)制的低壓(ya)電器均要求能與中央控(kong)制計算機進行通信，為此，各種可(ke)通信低壓(ya)電器應運而(er)生，它可(ke)能成(cheng)為今后(hou)一(yi)(yi)段時間低壓(ya)電器重要發展(zhan)方向之一(yi)(yi)。

1．為了實(shi)現低壓電器(qi)(qi)元(yuan)件(jian)(jian)與計算機網(wang)絡的連接(jie)，可通(tong)信電器(qi)(qi)根據其自身的特點及其在(zai)網(wang)絡中的作用，一般采用三(san)種方案(an)：第一是開發新(xin)型接(jie)口電器(qi)(qi)，連接(jie)于網(wang)絡和傳統低壓電器(qi)(qi)元(yuan)件(jian)(jian)之間，如ASI接(jie)口模塊(kuai)、分布(bu)式I/ O 接(jie)口、網(wang)絡之間接(jie)口；第二(er)是(shi)在傳統的產品(pin)上派(pai)生或增加計算機聯網(wang)接(jie)口功(gong)(gong)能(neng)(neng)，它(ta)們具有(you)接(jie)口和(he)通信(xin)功(gong)(gong)能(neng)(neng)，如智(zhi)能(neng)(neng)化萬能(neng)(neng)式斷路器、智(zhi)能(neng)(neng)化塑殼斷路器、智(zhi)能(neng)(neng)化

交流接觸器、智能化電動機保護器和起動器等. 第三是直接開發帶(dai)有計算(suan)機接口和通信功能的(de)新型電器(qi)，內部包含了為(wei)計算(suan)機網絡服務(wu)的(de)單元，如總(zong)線、地址編碼器(qi)、尋(xun)址單元、負(fu)載(zai)反饋(kui)模(mo)塊(kuai)等。

2．傳(chuan)統低(di)壓電器的發展(zhan)方(fang)向

（1）在提高主(zhu)要技術性能的同時，重點提高綜(zong)合技術經濟指標. 如低壓(ya)斷路器(qi)在提高短路分斷能(neng)力的(de)(de)同(tong)時，應特別(bie)關注飛弧距離的(de)(de)減小，并力求產品(pin)小型(xing)化，這對發展新一代緊(jin)湊(cou)型(xing)低壓(ya)成套(tao)設備十分重要，而交流接觸器(qi)的(de)(de)研究重點(dian)放(fang)在了產品(pin)功能(neng)組合與派生(sheng)、分斷可(ke)靠(kao)(kao)性（包括縮小飛弧距離，防止相間(jian)飛弧）、動作可(ke)靠(kao)(kao)性、接觸可(ke)靠(kao)(kao)性以及節銀(yin)、節能(neng)等(deng)方面。

（2）模塊(kuai)化和(he)組合化低壓電(dian)器組合化(hua)是實現電(dian)器產(chan)品多功(gong)能化(hua)的重要途徑(jing)，電(dian)器組合化(hua)有(you)功(gong)能組合和組合功(gong)能兩種方式. 前(qian)者由各種(zhong)功能(neng)(neng)(neng)單(dan)元(yuan)組合(he)而成(cheng)，除基(ji)本(ben)單(dan)元(yuan)能(neng)(neng)(neng)獨立(li)使用外，其(qi)他單(dan)元(yuan)一般不能(neng)(neng)(neng)獨立(li)使用，但要求系列通用性(xing)。這類產品（如控制與(yu)保(bao)護開關電器）的(de)基(ji)本(ben)單(dan)元(yuan)的(de)動作(zuo)與(yu)接觸器一樣具有很高的(de)機械壽(shou)命;觸頭(tou)滅弧系統(tong)具(ju)有(you)限流特(te)性，能可靠分斷50kA預期(qi)短(duan)路電(dian)(dian)流(liu)；保護功能單元(yuan)、隔(ge)離單元(yuan)和輔助(zhu)觸頭(tou)單元(yuan)使該產品兼有隔(ge)離器、斷(duan)路器、接觸器和熱繼電(dian)(dian)器等產品的功能。后者(zhe)把兩種以上電(dian)(dian)器有機地組合(he)在一起，如刀開關—熔斷(duan)器組合(he)電(dian)(dian)器、熔斷(duan)器- 接觸器組(zu)合電器、熔斷(duan)器—斷(duan)路(lu)器組(zu)合電器等. 隨著(zhu)塑殼斷路器(qi)分斷能力的(de)提高，在低(di)壓領域(yu)熔(rong)斷器(qi)組合電(dian)器(qi)的(de)應用正在減少，但在6 kV～10kV中壓領域(yu)，熔斷器(qi)—真空接觸器(qi)組合電器(qi)（即F-C 裝置）由(you)于其獨特(te)的優(you)越性(xing)而正(zheng)在不斷(duan)發展(zhan). 由(you)于(yu)20世紀80年代中后期(qi)發展(zhan)起來(lai)的(de)模數化終(zhong)端電器具(ju)有寬度模數化、安(an)裝(zhuang)導軌化、外形(xing)尺寸一致、性能(neng)協調的(de)特點，從而為發展(zhan)新型組合電器或成套裝(zhuang)置創造了(le)條件。

（3）電子化和智能化。過去多年，電子式低壓電器因受(shou)容量、價(jia)格、可靠性等影響，發展一直不快。隨(sui)著電子元件質量提高和價(jia)格下降、EMC 技術逐步成熟，尤其是(shi)計算機網絡(luo)的發(fa)展(zhan)與應(ying)用(yong)、低(di)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)器(qi)(qi)(qi)與中央控(kong)制計算機雙向通信(xin)(xin)(xin)的實現(xian)，使得低(di)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)器(qi)(qi)(qi)必須朝著電(dian)(dian)子化、機電(dian)(dian)一體(ti)化方向發(fa)展(zhan)，同(tong)時(shi)要求部(bu)分電(dian)(dian)器(qi)(qi)(qi)具有(you)(you)智能(neng)(neng)(neng)(neng)化功(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)。目前，智能(neng)(neng)(neng)(neng)化電(dian)(dian)器(qi)(qi)(qi)的發(fa)展(zhan)主(zhu)要集中在(zai)萬能(neng)(neng)(neng)(neng)式(shi)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)(qi)、塑殼式(shi)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)(qi)、交(jiao)流接(jie)觸器(qi)(qi)(qi)以及電(dian)(dian)動機控(kong)制器(qi)(qi)(qi)等產品。其中，智能(neng)(neng)(neng)(neng)型(xing)斷(duan)路(lu)器(qi)(qi)(qi)主(zhu)要特(te)征(zheng)是(shi)裝有(you)(you)智能(neng)(neng)(neng)(neng)脫扣器(qi)(qi)(qi)，具有(you)(you)外部(bu)電(dian)(dian)路(lu)各種故(gu)(gu)障(zhang)保(bao)護、內部(bu)故(gu)(gu)障(zhang)自診斷(duan)及自動報警功(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)、故(gu)(gu)障(zhang)動作記憶及顯示、電(dian)(dian)路(lu)參(can)數測定、可雙向通信(xin)(xin)(xin)等功(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)，能(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)極(ji)短時(shi)間內實現(xian)選擇性(xing)保(bao)護。而(er)智能(neng)(neng)(neng)(neng)型(xing)交(jiao)流接(jie)觸器(qi)(qi)(qi)和(he)智能(neng)(neng)(neng)(neng)馬達控(kong)制器(qi)(qi)(qi)的主(zhu)要特(te)征(zheng)是(shi)裝有(you)(you)智能(neng)(neng)(neng)(neng)型(xing)電(dian)(dian)磁系(xi)統，其控(kong)制回路(lu)包括電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)檢測電(dian)(dian)路(lu)、吸(xi)合(he)(he)信(xin)(xin)(xin)號發(fa)生電(dian)(dian)路(lu)和(he)保(bao)持信(xin)(xin)(xin)號發(fa)生電(dian)(dian)路(lu)。它能(neng)(neng)(neng)(neng)判別門(men)檻吸(xi)合(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，當控(kong)制電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)低(di)于(yu)接(jie)觸器(qi)(qi)(qi)門(men)檻吸(xi)合(he)(he)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)，不發(fa)出吸(xi)合(he)(he)信(xin)(xin)(xin)號，接(jie)觸器(qi)(qi)(qi)不能(neng)(neng)(neng)(neng)合(he)(he)閘并有(you)(you)相應(ying)顯示. 接觸器吸合后(hou)能降低激(ji)磁電流(liu)，達到節能的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。

（四）現代設計技術應用

影響(xiang)低(di)(di)壓電(dian)器(qi)(qi)發展的(de)(de)新(xin)技(ji)(ji)(ji)術包括(kuo)“現代(dai)設(she)計技(ji)(ji)(ji)術、微電(dian)子技(ji)(ji)(ji)術、計算機技(ji)(ji)(ji)術、計算機網絡技(ji)(ji)(ji)術、通信技(ji)(ji)(ji)術、智能化技(ji)(ji)(ji)術、可靠性技(ji)(ji)(ji)術和測試技(ji)(ji)(ji)術”等。上述新(xin)技(ji)(ji)(ji)術的(de)(de)應用給低(di)(di)壓電(dian)器(qi)(qi)產(chan)品的(de)(de)發展注入了新(xin)的(de)(de)活力(li)，引起(qi)一(yi)場(chang)低(di)(di)壓電(dian)器(qi)(qi)產(chan)品的(de)(de)“新(xin)革命”。

特別值得一提的是，隨著計算機軟、硬件的迅猛發展，低壓電器CAD/CAM/CAE日益普(pu)及，它使低壓電(dian)器設計與研(yan)究跨入了一個新(xin)的(de)階段.

1．電(dian)(dian)器(qi)動(dong)(dong)態(tai)運動(dong)(dong)過(guo)(guo)程建模。長期以來，科研(yan)人(ren)員(yuan)一(yi)直(zhi)在對(dui)低壓電(dian)(dian)器(qi)動(dong)(dong)態(tai)運動(dong)(dong)過(guo)(guo)程的描述、建模與仿真(zhen)進(jin)行(xing)探索(suo)，包括操(cao)作機(ji)構的仿真(zhen)和觸頭運動(dong)(dong)過(guo)(guo)程的動(dong)(dong)態(tai)仿真(zhen)。西安交通大學(xue)電(dian)(dian)器(qi)教研(yan)室能在“限流式(shi)斷路器(qi)”產品設(she)(she)計(ji)(ji)完成后(hou)馬(ma)上獲得限流系數并進(jin)行(xing)優化設(she)(she)計(ji)(ji)。湖南(nan)工(gong)程學(xue)院在電(dian)(dian)磁(ci)鐵優化設(she)(she)計(ji)(ji)上作了一(yi)些工(gong)作，可(ke)利用(yong)軟(ruan)件對(dui)交、直(zhi)流電(dian)(dian)磁(ci)系統進(jin)行(xing)優化設(she)(she)計(ji)(ji)，可(ke)減(jian)少設(she)(she)計(ji)(ji)時間、提(ti)高設(she)(she)計(ji)(ji)質量。河北(bei)工(gong)業(ye)大學(xue)研(yan)制的“電(dian)(dian)磁(ci)式(shi)接(jie)觸器(qi)專家系統可(ke)根據用(yong)戶設(she)(she)計(ji)(ji)要(yao)求在輸(shu)入接(jie)觸器(qi)設(she)(she)計(ji)(ji)參(can)數后(hou)，從知(zhi)識庫中提(ti)取相應的知(zhi)識設(she)(she)計(ji)(ji)出接(jie)觸器(qi)各種結(jie)構參(can)數，并對(dui)其動(dong)(dong)、靜特性進(jin)行(xing)分析計(ji)(ji)算(suan)，具有重要(yao)的實用(yong)價值。

2．三(san)維計(ji)(ji)算機輔助設(she)(she)(she)計(ji)(ji)系(xi)統的應用(yong)與發展。三(san)維計(ji)(ji)算機輔助設(she)(she)(she)計(ji)(ji)系(xi)統集設(she)(she)(she)計(ji)(ji)、制造和分(fen)析于一身，從零件(jian)(jian)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)、裝(zhuang)配直(zhi)至產品總(zong)裝(zhuang)，設(she)(she)(she)計(ji)(ji)者都可在計(ji)(ji)算機屏幕上直(zhi)接(jie)觀察零件(jian)(jian)裝(zhuang)配中的干涉與碰(peng)撞以及(ji)開關電(dian)器閉(bi)合(he)、分(fen)斷過程中運(yun)動(dong)(dong)部件(jian)(jian)的動(dong)(dong)作(zuo)情況及(ji)相關參數（如(ru)觸頭開距(ju)、超(chao)程等(deng)），從而保證了(le)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)正確性，為低壓電(dian)器產品試制跨越(yue)模型階段創造了(le)條件(jian)(jian)。

設計人員在產品開發的任何階段對產品任一處所作的修改都能自動反映到相關零件的修改。同時，三維軟件系統根據完成的零件設計自動轉去進行零件模具設計，從而大大縮短了產品的試制時間，大大縮短產品開發周期，從而以合適的價格不斷向市場推出具有出色功能的產品，并提高企業的競爭能力。

3．低壓(ya)電(dian)(dian)器(qi)專(zhuan)用計(ji)算(suan)(suan)機應用軟(ruan)件(jian)開發。在建立必須的數據(ju)、符號、標準件(jian)庫的基礎(chu)上，重點開發一批低壓(ya)電(dian)(dian)器(qi)的專(zhuan)用分(fen)析計(ji)算(suan)(suan)軟(ruan)件(jian)，如電(dian)(dian)磁(ci)系(xi)統三維分(fen)析計(ji)算(suan)(suan)軟(ruan)件(jian)包、各類低壓(ya)電(dian)(dian)器(qi)合閘與分(fen)斷過程(cheng)動態仿真軟(ruan)件(jian)等(deng)。

二、電器制造工藝及新發展

電(dian)器是一種具有電(dian)載荷的(de)機械產品，它的(de)主要(yao)零部(bu)件(jian)是金屬(shu)材(cai)料，它的(de)主要(yao)加工(gong)工(gong)藝是金屬(shu)加工(gong)工(gong)藝，因此(ci)，電(dian)器制(zhi)(zhi)造工(gong)業是屬(shu)于機械制(zhi)(zhi)造工(gong)業的(de)范(fan)疇，是機械工(gong)業的(de)重要(yao)組成部(bu)分。

（一）新材料的(de)發(fa)展電器制造技術(shu)的發展以“磁(ci)性材(cai)料(liao)(liao)、絕緣材(cai)料(liao)(liao)和電接觸材(cai)料(liao)(liao)”三種(zhong)特(te)種(zhong)材(cai)料(liao)(liao)為基礎。

為提高我國發電機單機容量，開發高效節能的電機、電磁開關等電工產品的需要，先后研制成功的“高磁感應低鐵損冷軋取向硅鋼片、特種硅鋼片、電工純鐵、高磁能稀土永磁”等磁性材料和“聚酰亞胺玻璃纖維塑料、氨基玻璃纖維塑料、酚醛注射塑料、三聚氰胺改性酚醛塑料”等高分子絕緣材料，促進了高低壓電器與儀表更新換代產品的開發研制。由于電接觸材料已成為現代科學技術和工業發展不可缺少的重要材料，國外特別重視電接觸復合材料，其發展方向主要是“合金多元化、復合多元化、超小型化和性能綜合化”，如“粒狀強化（粉末冶金） 、彌(mi)散強化、纖維增強和層狀(zhuang)復(fu)(fu)合材料”，其中的“層狀(zhuang)復(fu)(fu)合材料”應用廣泛。 目前，我國從事電(dian)觸頭材料生產的(de)企業有60多家，職工總數約12000人，資(zi)產規模約12億元(yuan)。經(jing)過多年的發展(zhan)，國(guo)(guo)內低壓(ya)電觸(chu)頭材(cai)(cai)料(liao)(liao)整體(ti)發展(zhan)水平與(yu)國(guo)(guo)外(wai)相差不(bu)大(da)，某些品(pin)種的低壓(ya)電觸(chu)頭材(cai)(cai)料(liao)(liao)性能(neng)已接近或達(da)到國(guo)(guo)際先(xian)進水平，但(dan)是(shi)在生產工藝(yi)研究(jiu)和產品(pin)可靠性方面與(yu)國(guo)(guo)外(wai)先(xian)進水平相比存在明顯(xian)差距(ju)(ju)，特別是(shi)不(bu)含有害物(wu)質的銀金屬氧化物(wu)電觸(chu)頭材(cai)(cai)料(liao)(liao)的差距(ju)(ju)更大(da)。我國(guo)(guo)對銀氧化鎘替代品(pin)的研究(jiu)較(jiao)少(shao)，基(ji)礎研究(jiu)近乎空(kong)白，技術儲備嚴重(zhong)不(bu)足. 歐盟(meng)二(er)號指令出(chu)臺后，行業(ye)反應強烈，企業(ye)感受到(dao)了前(qian)所未(wei)有(you)的壓力。近年(nian)來，山東大(da)學研究者提出(chu)的開(kai)發(fa)銀基(ji)導電陶瓷觸點(dian)材料為研究觸點(dian)材料體系開(kai)辟了新思路，替(ti)代(dai)品已部(bu)分替(ti)代(dai)了銀氧(yang)化鎘材料，但從性能看(kan)，與發(fa)達國家仍有(you)較(jiao)大(da)差距。

（二）模具工業發展

20 世(shi)紀80 年代以(yi)來，中國模具工業發展(zhan)十分(fen)迅速，一(yi)直以(yi)年約(yue)15 %的增(zeng)速快(kuai)速發展，國內目前已能生產精度達2μm的精密多工(gong)位(wei)級進模，工(gong)位(wei)數最多已達(da)160個，壽命1億～2億次，但(dan)中國(guo)模具在許多方面與工業(ye)發達國(guo)家相比仍(reng)有(you)較(jiao)大的差距(ju). 例如，精密加工(gong)設(she)備在模具加工(gong)設(she)備中的比(bi)重還(huan)比(bi)較低，CAD/CAE/CAM技術的普及率(lv)不高，許多先進的模(mo)具技術應用(yong)還(huan)不夠廣泛等等，特別在(zai)大(da)型(xing)、精密、復雜和長壽命模(mo)具技術上存在(zai)明顯差距。