Simulationstechnik und virtuelle Elektrogeräte

In den letzten Jahren haben inländische Fabriken und Designinstitute 3D-CAD-Software wie UGH und Pro/E eingeführt. Diese Software kann die Modellierung, Montage und automatische Generierung von technischen Zeichnungen von Komponenten und Einheiten im 3D-Raum realisieren und automatisch Formen entwerfen und CNC-Codes entsprechend den entworfenen Komponenten generieren. Diese Software hat das Design von Niederspannungs-Elektrogeräten in China auf ein neues Niveau gebracht, aber um die Anforderungen der ursprünglichen technischen Bedingungen weiter zu erfüllen und die vorgegebene elektrische und mechanische Leistung zu erreichen, ist Simulationstechnologie erforderlich.
Bei der Konstruktion eines Niederspannungselektroprodukts müssen nach der Festlegung des vorläufigen Konstruktionsschemas und der Abmessungen auf der Grundlage der gegebenen technischen Bedingungen technische Analysen oder Prototyp-Experimente durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob das Konstruktionsschema den ursprünglichen technischen Anforderungen entspricht. Lange Zeit wurden traditionelle technische Berechnungsmethoden für die Charakteristikanalyse mit geringer Genauigkeit verwendet, insbesondere für das Hauptmerkmal von Niederspannungsschaltanlagen, nämlich die Ausschaltcharakteristik, die nicht berechnet werden kann. Daher muss man sich auf die Herstellung von Prototypen und experimentelle Überprüfung verlassen, um die Durchführbarkeit von Konstruktionsschemata zu überprüfen. Dieser Ansatz erfordert viel Personal und Materialressourcen und verlängert den Produktentwicklungszyklus, was die Marktwettbewerbsfähigkeit neuer Produkte beeinträchtigt.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, haben sich Computersimulations- und Emulationstechnologien in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Mit dieser neuen Technologie können die Menschen die Leistung der entworfenen Produkte vor der Prototypenproduktion genau erfassen, die Kosten für wiederholte Prototypenproduktion und Experimente senken, Produktentwicklungszyklen beschleunigen und die Produktleistung verbessern. Dies ist ein wichtiger Teil der Modernisierung der Entwicklungsmethoden für elektrische Niederspannungsprodukte.
Zu den grundlegenden Eigenschaften von Niederspannungsgeräten gehören Abschaltvermögen, Temperaturanstieg, Festigkeit der Komponenten, elektrische und thermische Stabilität, Isolationsleistung und andere elektrische Eigenschaften. Dies erfordert die Simulation und Analyse physikalischer Felder wie elektromagnetischer Felder, Spannungsfelder und magnetischer Felder des Designobjekts. Der Fortschritt der Computersimulations- und Simulationstechnologie sowie die kontinuierliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit handelsüblicher Finite-Elemente-Analysesoftware haben Bedingungen für die Anwendung dieser neuen Technologie in Niederspannungsgeräten geschaffen. Die Finite-Elemente-Analysesoftware der 1970er und 1980er Jahre hatte sehr komplexe Vor- und Nachbearbeitungsaufgaben, wie die Analyse des elektrischen Felds eines großen Transformators und die Eingabe von Rohdaten wie den dreidimensionalen Abmessungen verschiedener Komponenten, was normalerweise mehrere Tage oder sogar Wochen mühsamer Arbeit erforderte. In den 1990er Jahren wurde kommerzialisierte Finite-Elemente-Analysesoftware mit Visualisierungstechnologie kombiniert, wobei Feature-Modellierung zur Eingabe dreidimensionaler Grafiken anstelle der Dateneingabe für jedes Schloss verwendet wurde, was die Eingabearbeit sehr einfach und intuitiv machte. Der Nachbearbeitungsteil machte es außerdem einfach, die Ausgabedaten oder dreidimensionalen Grafiken zu beobachten und zu analysieren. Gleichzeitig wurde diese Simulations- und Analysesoftware mit der Notwendigkeit, komplexe technische Probleme zu lösen, auf Bereiche wie Strömungsdynamik, mechanische Schwingungen und Mechanismusdynamik ausgeweitet.