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發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年代在模仿基礎上的第一代統一設計產品，70～80年代在更新換代和引進國外先進技術制造的第二代產品，90年代跟蹤國外新技術自行開發的第三代智能化電器和最近研發的第四代智能化可通訊電器。其中第四代產品具有性能優良、工作可靠、體積小、組合化、模塊化、模塊化的特點，總體技術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，生產的低壓電器產品近1000 個系列、產值約200 億人民幣。 
    （二）低壓電器設計的特點 
    由于低壓電器在運行時存在著電、磁、光、熱、機械等多種能量轉換，這些轉換過程的規律大多是非線性的，許多現象又是一種瞬態過程，它使低壓電器的理論分析變得極為復雜. 低壓電器傳統理論基礎中的“電接觸、電弧、電磁、熱效應與電動力效應”等除了要依靠必要的理論推導和分析運算外，還必須依賴成熟可靠的經驗數據. 即使這樣，設計計算的數據與產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，低壓電器產品開發周期較長、投入也比較大。
    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，隨著科學技術的進步，新技術、新工藝、新材料不斷出現，為低壓電器產品開發提供了良好的條件。
    （三）低壓電器發展展望 
    低壓電器發展方向主要取決于電力系統的發展需要和新工藝、新材料、新技術的研究與應用。20世紀70、80年代研發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，對傳統新一代低壓電器產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，隨著計算機網絡的發展與應用，采用計算機網絡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運而生，它可能成為今后一段時間低壓電器重要發展方向之一。 
    1．為了實現低壓電器元件與計算機網絡的連接，可通信電器根據其自身的特點及其在網絡中的作用，一般采用三種方案：第一是開發新型接口電器，連接于網絡和傳統低壓電器元件之間，如ASI接口模塊、分布式I/ O 接口、網絡之間接口；第二是在傳統的產品上派生或增加計算機聯網接口功能，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. 第三是直接開發帶有計算機接口和通信功能的新型電器，內部包含了為計算機網絡服務的單元，如總線、地址編碼器、尋址單元、負載反饋模塊等。 
    2．傳統低壓電器的發展方向 
    （1）在提高主要技術性能的同時，重點提高綜合技術經濟指標. 如低壓斷路器在提高短路分斷能力的同時，應特別關注飛弧距離的減小，并力求產品小型化，這對發展新一代緊湊型低壓成套設備十分重要，而交流接觸器的研究重點放在了產品功能組合與派生、分斷可靠性（包括縮小飛弧距離，防止相間飛弧）、動作可靠性、接觸可靠性以及節銀、節能等方面。 
    （2）模塊化和組合化 
    低壓電器組合化是實現電器產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。這類產品（如控制與保護開關電器）的基本單元的動作與接觸器一樣具有很高的機械壽命;觸頭滅弧系統具有限流特性，能可靠分斷50kA預期短路電流；保護功能單元、隔離單元和輔助觸頭單元使該產品兼有隔離器、斷路器、接觸器和熱繼電器等產品的功能。后者把兩種以上電器有機地組合在一起，如刀開關—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，在低壓領域熔斷器組合電器的應用正在減少，但在6 kV～10kV中壓領域，熔斷器—真空接觸器組合電器（即F-C 裝置）由于其獨特的優越性而正在不斷發展. 由于20世紀80年代中后期發展起來的模數化終端電器具有寬度模數化、安裝導軌化、外形尺寸一致、性能協調的特點，從而為發展新型組合電器或成套裝置創造了條件。 
    （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，發展一直不快。隨著電子元件質量提高和價格下降、EMC 技術逐步成熟，尤其是計算機網絡的發展與應用、低壓電器與中央控制計算機雙向通信的實現，使得低壓電器必須朝著電子化、機電一體化方向發展，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、電路參數測定、可雙向通信等功能，能在極短時間內實現選擇性保護。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，其控制回路包括電壓檢測電路、吸合信號發生電路和保持信號發生電路。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，不發出吸合信號，接觸器不能合閘并有相應顯示. 接觸器吸合后能降低激磁電流，達到節能的目的。 
    （四）現代設計技術應用 
    影響低壓電器發展的新技術包括“現代設計技術、微電子技術、計算機技術、計算機網絡技術、通信技術、智能化技術、可靠性技術和測試技術”等。上述新技術的應用給低壓電器產品的發展注入了新的活力，引起一場低壓電器產品的“新革命”。 
    特別值得一提的是，隨著計算機軟、硬件的迅猛發展，低壓電器CAD/CAM/CAE日益普及，它使低壓電器設計與研究跨入了一個新的階段。
    1．電器動態運動過程建模。長期以來，科研人員一直在對低壓電器動態運動過程的描述、建模與仿真進行探索，包括操作機構的仿真和觸頭運動過程的動態仿真。西安交通大學電器教研室能在“限流式斷路器”產品設計完成后馬上獲得限流系數并進行優化設計。湖南工程學院在電磁鐵優化設計上作了一些工作，可利用軟件對交、直流電磁系統進行優化設計，可減少設計時間、提高設計質量。河北工業大學研制的“電磁式接觸器專家系統可根據用戶設計要求在輸入接觸器設計參數后，從知識庫中提取相應的知識設計出接觸器各種結構參數，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計系統的應用與發展。三維計算機輔助設計系統集設計、制造和分析于一身，從零件設計、裝配直至產品總裝，設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電器閉合、分斷過程中運動部件的動作情況及相關參數（如觸頭開距、超程等），從而保證了設計正確性，為低壓電器產品試制跨越模型階段創造了條件。 
    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．低壓電器專用計算機應用軟件開發。在建立必須的數據、符號、標準件庫的基礎上，重點開發一批低壓電器的專用分析計算軟件，如電磁系統三維分析計算軟件包、各類低壓電器合閘與分斷過程動態仿真軟件等。 
    二、電器制造工藝及新發展 
    電器是一種具有電載荷的機械產品，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，電器制造工業是屬于機械制造工業的范疇，是機械工業的重要組成部分。 
    （一）新材料的發展 
    電器制造技術的發展以“磁性材料、絕緣材料和電接觸材料”三種特種材料為基礎。 
    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） 、彌散強化、纖維增強和層狀復合材料”，其中的“層狀復合材料”應用廣泛。 
    目前，我國從事電觸頭材料生產的企業有60多家，職工總數約12000人，資產規模約12億元。經過多年的發展，國內低壓電觸頭材料整體發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，但是在生產工藝研究和產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，基礎研究近乎空白，技術儲備嚴重不足. 歐盟二號指令出臺后，行業反應強烈，企業感受到了前所未有的壓力。近年來，山東大學研究者提出的開發銀基導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，與發達國家仍有較大差距。 
    （二）模具工業發展 
    20 世紀80 年代以來，中國模具工業發展十分迅速，一直以年約15 %的增速快速發展，國內目前已能生產精度達2μm的精密多工位級進模，工位數最多已達160個，壽命1億～2億次，但中國模具在許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距. 例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術的普及率不高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等，特別在大型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距[7 ]。
    1．冷沖模技術。多工位級進模和多功能模具是我國重點發展的精密模具品種. 目前，國內已可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數、分組、轉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. 生產的電機定轉子雙回轉疊片硬質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。近年來，塑料模具發展很快，在國內模具工業產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，目前國內模具企業中已有相當多的廠家普及了計算機繪圖，并陸續引進了高檔CAD/CAE/CAM、U G、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業應用已相當廣泛。
    4．快速成形/快速制模技術。快速成形/快速制模技術在我國得到重視和發展，許多研究機構致力于這方面的研究開發，并不斷取得新成果。清華大學、華中理工大學、西安交通大學和隆源自動成形系統公司等單位都自主研究開發了快速成形技術與設備，生產出分層物體（LOM）、立體光固化（SLA）、熔融沉積（FDM）和選擇性燒結（SLS）等類型的快速成形設備。這些設備已在國內應用于新產品開發、精密鑄造和快速制模等方面。 
    （三）其他電器工藝的發展 
    國內外的電器生產企業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等，生產率可達每分鐘10～20件。開關柜（屏）的生產，引進了各種數控沖壓中心，能自動更換模具，并配有自動裝卸料裝置和工件傳送機構，可以采用計算機控制，并能自動編程，實現柜體CAD/CAM 集成生產系統。 
    線圈和繞組的制造工藝發展趨勢是提高線圈和繞組的制造質量，提高裝備的自動化程度，廣泛應用微電子技術. 國外的全自動繞線機有12 頭～24 頭等多種規格，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、數顯匝數、調整張力、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. 用環氧包封膠包封線圈，可提高機械強度，增強導熱性和防潮性。 
    絕緣處理工藝至關重要，它對包裝產品的電氣絕緣性能有直接關系，其發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，提高處理設備的自動化水平和生產率。環氧樹脂絕緣件在SF6高壓電器中應用越來越廣泛。為了保證質量，對環氧樹脂的粘度特性、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，對形狀復雜的小型零件，均采用真空加壓澆注，即在環氧注射機上進行. 隨著真空澆注工藝和設備的日臻完善，目前仍致力于套管澆注件的質量，采用薄膜脫氣攪拌，兩級真空系統等措施. 工藝過程控制采用數控技術。 
    電器金屬零件防腐處理十分重要，傳統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，即達克羅（DACROMET）金屬防腐處理技術，它是一種熱固性鋅基鉻酸鹽轉化涂層（TCCF），它采用了前處理到涂覆燒結固化的閉路循環工藝，改進了大量使用酸堿和重金屬的傳統電鍍工藝，從而了電鍍的嚴重污染問題，它被稱為“綠色電鍍”。我國機械工業于1996 年引進此項新技術，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。