一、低壓電器行業(yè)的發(fā)展及展望 
    （一）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)展大致可分為以下幾個階段：20世紀50年代的全面仿蘇，20世紀60～70年代在模仿基礎(chǔ)上的第一代統(tǒng)一設(shè)計產(chǎn)品，70～80年代在更新?lián)Q代和引進國外先進技術(shù)制造的第二代產(chǎn)品，90年代跟蹤國外新技術(shù)自行開發(fā)的第三代智能化電器和最近研發(fā)的第四代智能化可通訊電器。其中第四代產(chǎn)品具有性能優(yōu)良、工作可靠、體積小、組合化、模塊化、模塊化的特點，總體技術(shù)性能達到或接近國外20 世紀80年代末、90 年代初水平。 我國截至2003年底，低壓電器元件獲3C認證13000 多個單位，低壓成套裝置獲3C 認證6000 多個單位，生產(chǎn)的低壓電器產(chǎn)品近1000 個系列、產(chǎn)值約200 億人民幣。 
    （二）低壓電器設(shè)計的特點 
    由于低壓電器在運行時存在著電、磁、光、熱、機械等多種能量轉(zhuǎn)換，這些轉(zhuǎn)換過程的規(guī)律大多是非線性的，許多現(xiàn)象又是一種瞬態(tài)過程，它使低壓電器的理論分析變得極為復(fù)雜. 低壓電器傳統(tǒng)理論基礎(chǔ)中的“電接觸、電弧、電磁、熱效應(yīng)與電動力效應(yīng)”等除了要依靠必要的理論推導(dǎo)和分析運算外，還必須依賴成熟可靠的經(jīng)驗數(shù)據(jù). 即使這樣，設(shè)計計算的數(shù)據(jù)與產(chǎn)品的實際性能間有時仍會有很大差距，必須通過試驗予以驗證. 因此，低壓電器產(chǎn)品開發(fā)周期較長、投入也比較大。
    為了適應(yīng)電網(wǎng)容量的不斷增大，低壓配電與控制系統(tǒng)日益復(fù)雜化，對低壓電器產(chǎn)品的性能與結(jié)構(gòu)提出了更高的要求. 同時，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，新技術(shù)、新工藝、新材料不斷出現(xiàn)，為低壓電器產(chǎn)品開發(fā)提供了良好的條件。
    （三）低壓電器發(fā)展展望 
    低壓電器發(fā)展方向主要取決于電力系統(tǒng)的發(fā)展需要和新工藝、新材料、新技術(shù)的研究與應(yīng)用。20世紀70、80年代研發(fā)的新型電器主要是限流電器、真空電器、漏電電器和電子電器。 
    從80年代后期開始，對傳統(tǒng)新一代低壓電器產(chǎn)品普遍提出了高性能、高可靠、小型化、多功能、組合化、模塊化、電子化、智能化的要求. 其后，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用，采用計算機網(wǎng)絡(luò)控制的低壓電器均要求能與中央控制計算機進行通信，為此，各種可通信低壓電器應(yīng)運而生，它可能成為今后一段時間低壓電器重要發(fā)展方向之一。 
    1．為了實現(xiàn)低壓電器元件與計算機網(wǎng)絡(luò)的連接，可通信電器根據(jù)其自身的特點及其在網(wǎng)絡(luò)中的作用，一般采用三種方案：第一是開發(fā)新型接口電器，連接于網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)低壓電器元件之間，如ASI接口模塊、分布式I/ O 接口、網(wǎng)絡(luò)之間接口；第二是在傳統(tǒng)的產(chǎn)品上派生或增加計算機聯(lián)網(wǎng)接口功能，它們具有接口和通信功能，如智能化萬能式斷路器、智能化塑殼斷路器、智能化交流接觸器、智能化電動機保護器和起動器等. 第三是直接開發(fā)帶有計算機接口和通信功能的新型電器，內(nèi)部包含了為計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的單元，如總線、地址編碼器、尋址單元、負載反饋模塊等。 
    2．傳統(tǒng)低壓電器的發(fā)展方向 
    （1）在提高主要技術(shù)性能的同時，重點提高綜合技術(shù)經(jīng)濟指標. 如低壓斷路器在提高短路分斷能力的同時，應(yīng)特別關(guān)注飛弧距離的減小，并力求產(chǎn)品小型化，這對發(fā)展新一代緊湊型低壓成套設(shè)備十分重要，而交流接觸器的研究重點放在了產(chǎn)品功能組合與派生、分斷可靠性（包括縮小飛弧距離，防止相間飛?。幼骺煽啃?、接觸可靠性以及節(jié)銀、節(jié)能等方面。 
    （2）模塊化和組合化 
    低壓電器組合化是實現(xiàn)電器產(chǎn)品多功能化的重要途徑，電器組合化有功能組合和組合功能兩種方式. 前者由各種功能單元組合而成，除基本單元能獨立使用外，其他單元一般不能獨立使用，但要求系列通用性。這類產(chǎn)品（如控制與保護開關(guān)電器）的基本單元的動作與接觸器一樣具有很高的機械壽命;觸頭滅弧系統(tǒng)具有限流特性，能可靠分斷50kA預(yù)期短路電流；保護功能單元、隔離單元和輔助觸頭單元使該產(chǎn)品兼有隔離器、斷路器、接觸器和熱繼電器等產(chǎn)品的功能。后者把兩種以上電器有機地組合在一起，如刀開關(guān)—熔斷器組合電器、熔斷器- 接觸器組合電器、熔斷器—斷路器組合電器等. 隨著塑殼斷路器分斷能力的提高，在低壓領(lǐng)域熔斷器組合電器的應(yīng)用正在減少，但在6 kV～10kV中壓領(lǐng)域，熔斷器—真空接觸器組合電器（即F-C 裝置）由于其獨特的優(yōu)越性而正在不斷發(fā)展. 由于20世紀80年代中后期發(fā)展起來的模數(shù)化終端電器具有寬度模數(shù)化、安裝導(dǎo)軌化、外形尺寸一致、性能協(xié)調(diào)的特點，從而為發(fā)展新型組合電器或成套裝置創(chuàng)造了條件。 
    （3）電子化和智能化。過去多年，電子式低壓電器因受容量、價格、可靠性等影響，發(fā)展一直不快。隨著電子元件質(zhì)量提高和價格下降、EMC 技術(shù)逐步成熟，尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用、低壓電器與中央控制計算機雙向通信的實現(xiàn)，使得低壓電器必須朝著電子化、機電一體化方向發(fā)展，同時要求部分電器具有智能化功能。目前，智能化電器的發(fā)展主要集中在萬能式斷路器、塑殼式斷路器、交流接觸器以及電動機控制器等產(chǎn)品。其中，智能型斷路器主要特征是裝有智能脫扣器，具有外部電路各種故障保護、內(nèi)部故障自診斷及自動報警功能、故障動作記憶及顯示、電路參數(shù)測定、可雙向通信等功能，能在極短時間內(nèi)實現(xiàn)選擇性保護。而智能型交流接觸器和智能馬達控制器的主要特征是裝有智能型電磁系統(tǒng)，其控制回路包括電壓檢測電路、吸合信號發(fā)生電路和保持信號發(fā)生電路。它能判別門檻吸合電壓，當控制電源電壓低于接觸器門檻吸合電壓時，不發(fā)出吸合信號，接觸器不能合閘并有相應(yīng)顯示. 接觸器吸合后能降低激磁電流，達到節(jié)能的目的。 
    （四）現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)應(yīng)用 
    影響低壓電器發(fā)展的新技術(shù)包括“現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、智能化技術(shù)、可靠性技術(shù)和測試技術(shù)”等。上述新技術(shù)的應(yīng)用給低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展注入了新的活力，引起一場低壓電器產(chǎn)品的“新革命”。 
    特別值得一提的是，隨著計算機軟、硬件的迅猛發(fā)展，低壓電器CAD/CAM/CAE日益普及，它使低壓電器設(shè)計與研究跨入了一個新的階段。
    1．電器動態(tài)運動過程建模。長期以來，科研人員一直在對低壓電器動態(tài)運動過程的描述、建模與仿真進行探索，包括操作機構(gòu)的仿真和觸頭運動過程的動態(tài)仿真。西安交通大學(xué)電器教研室能在“限流式斷路器”產(chǎn)品設(shè)計完成后馬上獲得限流系數(shù)并進行優(yōu)化設(shè)計。湖南工程學(xué)院在電磁鐵優(yōu)化設(shè)計上作了一些工作，可利用軟件對交、直流電磁系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，可減少設(shè)計時間、提高設(shè)計質(zhì)量。河北工業(yè)大學(xué)研制的“電磁式接觸器專家系統(tǒng)可根據(jù)用戶設(shè)計要求在輸入接觸器設(shè)計參數(shù)后，從知識庫中提取相應(yīng)的知識設(shè)計出接觸器各種結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對其動、靜特性進行分析計算，具有重要的實用價值。 
    2．三維計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。三維計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)集設(shè)計、制造和分析于一身，從零件設(shè)計、裝配直至產(chǎn)品總裝，設(shè)計者都可在計算機屏幕上直接觀察零件裝配中的干涉與碰撞以及開關(guān)電器閉合、分斷過程中運動部件的動作情況及相關(guān)參數(shù)（如觸頭開距、超程等），從而保證了設(shè)計正確性，為低壓電器產(chǎn)品試制跨越模型階段創(chuàng)造了條件。 
    設(shè)計人員在產(chǎn)品開發(fā)的任何階段對產(chǎn)品任一處所作的修改都能自動反映到相關(guān)零件的修改。同時，三維軟件系統(tǒng)根據(jù)完成的零件設(shè)計自動轉(zhuǎn)去進行零件模具設(shè)計，從而大大縮短了產(chǎn)品的試制時間，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)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(chǎn)品，并提高企業(yè)的競爭能力。 
    3．低壓電器專用計算機應(yīng)用軟件開發(fā)。在建立必須的數(shù)據(jù)、符號、標準件庫的基礎(chǔ)上，重點開發(fā)一批低壓電器的專用分析計算軟件，如電磁系統(tǒng)三維分析計算軟件包、各類低壓電器合閘與分斷過程動態(tài)仿真軟件等。 
    二、電器制造工藝及新發(fā)展 
    電器是一種具有電載荷的機械產(chǎn)品，它的主要零部件是金屬材料，它的主要加工工藝是金屬加工工藝，因此，電器制造工業(yè)是屬于機械制造工業(yè)的范疇，是機械工業(yè)的重要組成部分。 
    （一）新材料的發(fā)展 
    電器制造技術(shù)的發(fā)展以“磁性材料、絕緣材料和電接觸材料”三種特種材料為基礎(chǔ)。 
    為提高我國發(fā)電機單機容量，開發(fā)高效節(jié)能的電機、電磁開關(guān)等電工產(chǎn)品的需要，先后研制成功的“高磁感應(yīng)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?lián)Q代產(chǎn)品的開發(fā)研制。由于電接觸材料已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要材料，國外特別重視電接觸復(fù)合材料，其發(fā)展方向主要是“合金多元化、復(fù)合多元化、超小型化和性能綜合化”，如“粒狀強化（粉末冶金） 、彌散強化、纖維增強和層狀復(fù)合材料”，其中的“層狀復(fù)合材料”應(yīng)用廣泛。 
    目前，我國從事電觸頭材料生產(chǎn)的企業(yè)有60多家，職工總數(shù)約12000人，資產(chǎn)規(guī)模約12億元。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)低壓電觸頭材料整體發(fā)展水平與國外相差不大，某些品種的低壓電觸頭材料性能已接近或達到國際先進水平，但是在生產(chǎn)工藝研究和產(chǎn)品可靠性方面與國外先進水平相比存在明顯差距，特別是不含有害物質(zhì)的銀金屬氧化物電觸頭材料的差距更大。我國對銀氧化鎘替代品的研究較少，基礎(chǔ)研究近乎空白，技術(shù)儲備嚴重不足. 歐盟二號指令出臺后，行業(yè)反應(yīng)強烈，企業(yè)感受到了前所未有的壓力。近年來，山東大學(xué)研究者提出的開發(fā)銀基導(dǎo)電陶瓷觸點材料為研究觸點材料體系開辟了新思路，替代品已部分替代了銀氧化鎘材料，但從性能看，與發(fā)達國家仍有較大差距。 
    （二）模具工業(yè)發(fā)展 
    20 世紀80 年代以來，中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，一直以年約15 %的增速快速發(fā)展，國內(nèi)目前已能生產(chǎn)精度達2μm的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，壽命1億～2億次，但中國模具在許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距. 例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等，特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距[7 ]。
    1．冷沖模技術(shù)。多工位級進模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種. 目前，國內(nèi)已可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護等功能的鐵芯精密自動疊片多功能模具. 生產(chǎn)的電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級進模的步距精度可達20μm，壽命達到1億次以上。
    2．塑料模具技術(shù)。近年來，塑料模具發(fā)展很快，在國內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴大. 在精度方面，塑料尺寸精度可達IT6-7級，型面的粗糙度達到Ra0.05-0.025μm，塑料模使用壽命達100萬次以上。 
    3．CAD/CAE/CAM技術(shù)，目前國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當多的廠家普及了計算機繪圖，并陸續(xù)引進了高檔CAD/CAE/CAM、U G、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業(yè)應(yīng)用已相當廣泛。
    4．快速成形/快速制模技術(shù)?？焖俪尚?快速制模技術(shù)在我國得到重視和發(fā)展，許多研究機構(gòu)致力于這方面的研究開發(fā)，并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備，生產(chǎn)出分層物體（LOM）、立體光固化（SLA）、熔融沉積（FDM）和選擇性燒結(jié)（SLS）等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。 
    （三）其他電器工藝的發(fā)展 
    國內(nèi)外的電器生產(chǎn)企業(yè)一直致力于提高鐵芯的自動化水平，廣泛采用高速自動壓機多工位連續(xù)沖壓，沖次可達每分鐘200～1200次，送料精度為0101～0. 03mm，采用砂帶磨床加工極面，超聲氣相清洗，采用自動裝鉚機鉚裝鐵芯和裝配短路環(huán)等，生產(chǎn)率可達每分鐘10～20件。開關(guān)柜（屏）的生產(chǎn)，引進了各種數(shù)控沖壓中心，能自動更換模具，并配有自動裝卸料裝置和工件傳送機構(gòu)，可以采用計算機控制，并能自動編程，實現(xiàn)柜體CAD/CAM 集成生產(chǎn)系統(tǒng)。 
    線圈和繞組的制造工藝發(fā)展趨勢是提高線圈和繞組的制造質(zhì)量，提高裝備的自動化程度，廣泛應(yīng)用微電子技術(shù). 國外的全自動繞線機有12 頭～24 頭等多種規(guī)格，繞線速度達5000～1800 r/min，可繞線徑為0. 05～0. 4mm，裝有自動墊層間絕緣、焊引線頭、數(shù)顯匝數(shù)、調(diào)整張力、包裝、傳送等功能. 采用自粘性高強度漆包線，不需浸漆處理，或用自粘帶做層間絕緣代替浸漆處理，簡化工藝過程. 用環(huán)氧包封膠包封線圈，可提高機械強度，增強導(dǎo)熱性和防潮性。 
    絕緣處理工藝至關(guān)重要，它對包裝產(chǎn)品的電氣絕緣性能有直接關(guān)系，其發(fā)展趨勢是廣泛采用新型絕緣材料和新工藝，提高絕緣件的電氣性能，機械強度和制品的尺寸精度，提高處理設(shè)備的自動化水平和生產(chǎn)率。環(huán)氧樹脂絕緣件在SF6高壓電器中應(yīng)用越來越廣泛。為了保證質(zhì)量，對環(huán)氧樹脂的粘度特性、耐裂特性、機械特性和電器絕緣特性都很重視。對一些大型零件，如盆式絕緣子、大套管等均采用真空澆注，對形狀復(fù)雜的小型零件，均采用真空加壓澆注，即在環(huán)氧注射機上進行. 隨著真空澆注工藝和設(shè)備的日臻完善，目前仍致力于套管澆注件的質(zhì)量，采用薄膜脫氣攪拌，兩級真空系統(tǒng)等措施. 工藝過程控制采用數(shù)控技術(shù)。 
    電器金屬零件防腐處理十分重要，傳統(tǒng)的電鍍工藝大量使用酸堿和重金屬，從而造成酸、堿、重金屬廢水和廢氣對環(huán)境的嚴重污染。為解決電鍍的污染問題，1972年國外研制成一項表面處理的高新技術(shù)，即達克羅（DACROMET）金屬防腐處理技術(shù)，它是一種熱固性鋅基鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂層（TCCF），它采用了前處理到涂覆燒結(jié)固化的閉路循環(huán)工藝，改進了大量使用酸堿和重金屬的傳統(tǒng)電鍍工藝，從而了電鍍的嚴重污染問題，它被稱為“綠色電鍍”。我國機械工業(yè)于1996 年引進此項新技術(shù)，以替代污染嚴重的電鍍鋅、鎘、鋅基合金、磷化、熱浸鋅、粉末機械鍍鋅等工藝。