隨著中國現(xiàn)代化進程的加快，國外各大企業(yè)紛紛瞄準中國的市場，加快了占領中國市場的步伐，將各自的技術含量高、具有獨立知識產(chǎn)權的產(chǎn)品投放市場，形成群雄逐鹿的競爭態(tài)勢；相應國內(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，市場占有率逐年提高。在競爭中，低壓電器的整體水平得到提高。與此同時，各個生產(chǎn)廠家對具有獨立知識產(chǎn)權的技術加大了保護力度，這可以從專利的申請數(shù)量及內(nèi)容上看出。

　　斷路器向小型化、模塊化發(fā)展縱觀國外著名低壓電器制造商從20世紀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。法國施耐德公司在M系列基礎上推出了MT系列：與M系列相比額定運行短路分斷能力與額定短時耐受電流進一步提高，實現(xiàn)Icu=Ics=Icw；產(chǎn)品外形縮小，保護功能齊全；智能控制器在原保護功能基礎上，增加電壓、頻率和功率的測量，諧波和基波的計算，精確分析電網(wǎng)質(zhì)量，能與多種總線連接等。增強了對知識產(chǎn)權的保護，在脫扣器、主軸、滅弧室及抽屜式等的設計上申請了多項專利保護。

　　具體來說，各廠家樣本提供的斷路器尺寸均較老產(chǎn)品小，分斷指標都有提高，保護功能齊全，外觀較以前有較大改進，有自己的特征，新穎、美觀。各部件的?？旎O計，提高了產(chǎn)品的通用性，經(jīng)濟，實用，便于實行大規(guī)模專業(yè)化生產(chǎn)。還可根據(jù)用戶的需要，靈活選用，以達到最佳效果。脫扣器系列的模塊有經(jīng)濟型、高性能型；二次接插件的模塊化設計，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計，使四極及大規(guī)格斷路器設計和加工成本大大降低。比如：法國施耐德公司的MT－6300A斷路器的一極就是由MT－4000A的兩個觸頭系統(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獨立的模塊，模塊化程度更高；同一框架等級不同規(guī)格只是將觸頭的片數(shù)進行改變，經(jīng)濟實用，有特色。E－6300A斷路器的一極的就是由E－3200A的兩個觸頭系統(tǒng)和滅弧室所組成，西門子公司的觸頭系統(tǒng)是分體式結構，組合方便，并申請了專利。說明各廠家在設計思想上已達共識。我國的DW45、DW450、DW50斷路器設計吸取了國內(nèi)外優(yōu)秀的設計理念，成功地設計出我國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，更注重安全性和可靠性的提高。比如：操作機構指示上，法國施耐德公司和德國西門子公司都增加了儲能后允許合閘和儲能后不允許合閘的2種指示標志，以提高機構壽命，防止機構空打受損；增加機構操作次數(shù)的顯示，使可靠性得以提高。增加反映斷路器實時狀況的觸點，滿足斷路器合分狀況遠程監(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，則斷路器不能進行操作，避免發(fā)生誤動作。抽屜式斷路器增加3個位置的連鎖指示，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，增加對操作機構的鎖、對脫扣器的鎖，以避免對斷路器的誤操作。各公司都加大了對知識產(chǎn)權的保護力度，相應的技術創(chuàng)新點都申請了專利進行保護。在斷路器主要零部件上，德國西門子公司在主軸的固定方式上申請了專利，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，法國施耐德公司在主軸固定安裝的方式上也進行了改進，這些設計思想可為我們國產(chǎn)斷路器的設計提供良好的參考。

　　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構一般由3個部分組成：其一是傳感器，用來檢測電流、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、顯示器等電子器件及其印制電路構成，用來對傳感器檢測到的信號進行處理，之后由顯示器及執(zhí)行元件作相應的顯示及動作。對于具有可通信功能的智能控制器，還應帶有通信協(xié)議模塊。該模塊可以外附(稱外置式)，一側接智能控制器，另一側接至現(xiàn)場總線；也可以把模塊設計在控制器內(nèi)(稱內(nèi)置式)，只需與現(xiàn)場總線相連即可，以達到由計算機操作來進行四遙(即遙控、遙調(diào)、遙測、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)。當控制器的電子部件發(fā)出動作指令時，電流通過線圈產(chǎn)生反向激磁，克服永磁鐵圈原有磁通，依靠反力彈簧使動鐵心釋放，達到推動斷路器脫扣而斷開的目的。控制器一般采用雙電源供電，其一是外接電源，主要用于負載電流低于30%～40%額定值時及維持除故障保護功能外的其他功能。

　　例如顯示功能等。其二是速飽和電流互感器供電，僅在負載電流高于30%～40%額定值時才起作用。當主電路電流很大時，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，因而不會損壞控制器。

　　新型斷路器不僅分斷指標高，性能也更加完善，可提供多種保護特性曲線，以國產(chǎn)DW45為例，可提供6種可選擇的過載曲線，公式如下。

　　(1)標準反時限t=K/(N0.02－1)
　　(2)快速反時限t=K/(N－1)
　　(3)特快反時限(一般用途)t=K/(N2－1)
　　(4)特快反時限(電動機保護)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斷路器標準的反時限曲線t=K/N2－1

　　智能型過電流控制器具有過載長延時反時限、短延時反時限、定時限、瞬時功能?？捎捎脩糇孕性O定組成所需要的保護特性；單相接地保護功能；顯示功能：整定電流顯示、動作電流顯示、各線電壓顯示；報警功能：過載報警；自檢功能：過熱自檢、微機自診斷；試驗功能：試驗控制器的動作特性。

　　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構的局域網(wǎng)系統(tǒng)，由一二臺計算機作為主站，若干智能斷路器或其他可通信接口元件作為從站。

　　針對斷路器單元，系統(tǒng)可實現(xiàn)遠距離的“四遙”功能，多種電網(wǎng)參數(shù)和運行參數(shù)的監(jiān)測，智能斷路器當關運行狀態(tài)監(jiān)視，各種保護限值參數(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)建設和改造。

　　廣泛使用各種新技術、新材料，使產(chǎn)品躍上新的臺階近年來，在空氣斷路器的開發(fā)中，廣泛使用各種新技術、新材料，使產(chǎn)品躍上新的臺階。通信技術的引入和實施，使斷路器的使用范圍大大擴展。同時，各公司著力發(fā)展有獨立知識產(chǎn)權的高性能新產(chǎn)品，加大知識權的保護力度，維護自己的權益，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，當一個公司在短期內(nèi)申請某一產(chǎn)品專利的數(shù)量比以往增加較多時，往往該公司正在為進入市場作準備。

　　作為新產(chǎn)品設計來說，及時學習和掌握各種新技術、新材料，對產(chǎn)品的發(fā)展有重大意義，這也是新產(chǎn)品發(fā)展的動向之一。

　　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)中廣泛應用計算機技術計算機的應用日益廣泛，隨著技術的飛速發(fā)展，計算機在越來越多的領域里大展身手。在新產(chǎn)品設計中，有計算機幫助，不但使設計周期大大縮短，而且設計精度也可大為提高，有效地降低了成本，加速了新產(chǎn)品開發(fā)的進度。具體地說，有以下幾個方面。

　　1.設計前期，計算機是技術分析的好助手

　　設計前期，進行可行性研究時，計算機無疑是最佳助手，計算機獨有的信息處理能力，信息儲存能力，使工作事半功倍。可上網(wǎng)查詢國內(nèi)外同類產(chǎn)品進行對比分析，取長補短，進行專利、標準的查詢和分析，及時掌握最新的技術動態(tài)；結合具體的產(chǎn)品，確定產(chǎn)品開發(fā)的總體方案，還可以進行多方案分析比較，選取最佳方案，為產(chǎn)品設計打下良好的基礎。下面結合國產(chǎn)新型斷路器DW450－1600作一闡述。

　　在國產(chǎn)新型斷路器DW450－1600(數(shù)字化、可通信、小容量萬能式斷路器)的設計前期，我們利用計算機查詢了有關國內(nèi)外的最新資料，對西門子、施耐德、ABB等公司的產(chǎn)品性能、技術指標、專利技術的應用作了詳盡的了解，對新產(chǎn)品的定位、總體方案的確定起了參考作用。設計初期，利用計算機輔助設計進行了多方案的對比，確定最終方案。在以前，這些要花費大量的時間，現(xiàn)在不僅大大縮短了時間，而且，可以借助于計算機進行異地的資料傳輸，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)進行方案設計，根據(jù)計算，我們在計算機上進行觸頭回路數(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6回路和7回路兩種方案的分析計算，發(fā)現(xiàn)6回路所需合閘力大，觸頭壓力小，這對減小機構尺寸，提高分斷能力不利；因而7回路方案優(yōu)勢較大，據(jù)此，采用7回路并聯(lián)方式。設計出觸頭系統(tǒng)的雛形；根據(jù)以往的經(jīng)驗，粗定觸頭的開距和超程；進而推算至操作機構，確定操作機構的雛形，再根據(jù)該操作機構的雛形，作出機構推動觸頭分合的一系列動作圖，測出觸頭的開距和超程，在此過程中，不斷進行調(diào)整、修改，以達最佳。

　　在此工程中，我們進行了十余次的修改，這是以前手工設計所不能想象的。

　　有了機構和觸頭系統(tǒng)的雛形，在計算機的幫助下，結合以往的經(jīng)驗和具體的要求，我們作出了滅弧室、基座、電操機構、脫扣器、抽屜座乃至整體的設計雛形，為下一步工作打下了基礎。

　　2.計算機已成為設計中必不可少的重要工具

　　以前，我們使用的AutoCAD軟件進行設計，只能進行二維的設計，不能進行深度的分析；現(xiàn)在我們采用UG軟件進行設計，能進行三維設計、動態(tài)分析、機構動作演示分析等，使產(chǎn)品設計如虎添翼。

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

　　以往繁瑣的彈簧計算、公差查詢等工作，通過對軟件的二次開發(fā)，使這些工作變得簡單易行，大大縮短了設計周期。

　　3.計算機是新產(chǎn)品試制中的好幫手

　　圖樣設計完成后，進入產(chǎn)品試制的實質(zhì)性階段。計算機無疑成為好幫手，它在分析故障、改進設計、完善設計中起著重要作用。比如：首次裝配的機構出現(xiàn)了許多問題，機構不能操作，改進后又不能合閘到位，原因是出現(xiàn)假合閘，機構沒有過死點；為此，我們從機構原理、加工工藝、裝配等幾個環(huán)節(jié)查找原因，借助于計算機的幫助，從原理圖上找出影響機構合閘的零件及其尺寸，為確保零件的關鍵尺寸，提高零件的局部加工精度等，取得良好效果。就這樣，在計算機的幫助下，我們對實際出現(xiàn)的問題進行定性、定量的分析，提出了具體修改方案，使產(chǎn)品不斷完善。

　　計算機還在創(chuàng)新設計中大顯身手。在該產(chǎn)品設計方案審查中，有專家希望能將高度尺寸降下來。我們認真分析產(chǎn)品結構，要使整體尺寸降下來，一是要降低底部尺寸，為此我們重新設計齒輪齒條副及凸輪傳動曲線，在計算機上模擬齒輪齒條副的運動，進行運動分析，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，在計算機的幫助下，成功解決該難題，并申請了專利。這樣，整體高度減低了近30mm。這是我們抽屜座設計的關鍵。如此大的工作量，在以前手工設計時，不光耗時長，精度低，而且預先無法演示；采用計算機輔助設計后，使設計周期大為縮短，設計精度得以提高，而且可以預先演示幾個方案的情況，以便選擇最佳方案，這在新產(chǎn)品設計中尤為重要。

　　在產(chǎn)品外觀設計中，計算機無疑是最好的工具。計算機可以直觀地顯示方案的實際效果，同時進行多方案比較，也可顯示出即時的修改效果。為了改變我國工業(yè)產(chǎn)品外觀的傻、大、黑、粗的傳統(tǒng)觀念，我們在面罩的設計上著眼于突出產(chǎn)品特征，有新意，能在眾多產(chǎn)品中有與眾不同的感覺。設計了獨創(chuàng)的拼裝式面罩，將先進時尚的技術引進到設計中，務實，新穎，起到良好的視覺效果。