引言
电力事业发展对低压开关电器质和量的要求越来越高，这就促进低压电器向高性能和小型化发展，而技术创新和新技术的应用是支撑这种发展的重要基础。气吹和双断点技术的应用，促进了新一代低压断路器开发;永磁接触器及其智能控制大幅度提高了接触器的性能，实现了节能;新的电弧测试技术有助于改进灭弧室的设计;虚拟样机技术建立了低压电器崭新的研发平台。
单断点与双断点分断技术的比较与两种低压断路器系列结构分析
自20世纪90年代中期双断点和气吹技术得到应用和推广后，继施耐德公司NS系列之后，国际上大公司如ABB、GE、LG、金钟-默勒等在新世纪都分别推出了自已的双断点分断新系列塑料外壳式断路器(MouldedCaseCircuitBreaker,MCCB),其中有ABB的Tmax,GE的RecordPlus，金钟-默勒的MZN，这些旋转双断点结构都采取每极有单独灭弧小室的结构，以保证灭弧室后端的封闭，并在触头区放置产气材料，以实现气吹。图1为几个公司630A规格新系列产品与传统单断点产品的分断性能对比。
单断点的MCCB1和MCCB2是目前国内市场上出售的性能较好的两种产品，由图1可明显看出：双断点的分断性能远高于单断点，它能做到Icu =Ics ,特别是690V时，单断点分断性能更低。
双断点结构虽有尺寸小、性能高的优点，但结构复杂、工艺要求高，在性能上也有不足之处：首先，由于要保证两个触点处可靠接触，其触头反力较大，加上力臂短，故在分断低预期短路电流时，触头斥开后易产生回落现象。市场上Eaton公司额定电流相同的双断点与单断点产品各一台，在低预期电流条件下以振荡回路供电进行短路分断试验。由分断波形看出，单断点能正常分断，而双断点则产生动触头跌落现象，导致燃弧时问加长，更甚者使动静触头重新闭合而熔焊，该现象说明双断点结构在低预期短路电流分断时，分断性能反而低于单断点。另一个问题是，两个断口间接触情况和分断过程是否能保持一致。西安交通大学对一无专门灭弧小室的双断点MCCB进行了测试，用二维光纤阵列快速摄像系统测得两个断口电弧运动图像，由图可明显看出两个断口处电弧进入栅片过程的不一致。
为减弱动触头跌落现象和两个断口接触的不平衡，旋转双断点断路器需设计专门的触头斥开后的卡住机构,并且转轴和动导电杆之间不采用刚性连接，这两方面各公司都有自己的专利。
为适应用户对分断性能要求的差异，各公司MCCB系列产品中都分成经济型、标准型、高分断型和超限流型等类别。对一个系列中各种类型结构的选择，目前有两种方案：施耐德、ABB、GE、LG、金钟-默勒等公司都采用双断点一统到底的方案，当旋转双断点结构用于经济型和标准型时，采用简化结构，降低原材料要求来降低成本;而以三菱、富士和寺崎为代表的日本公司则以单断点为主体结构方案，以三菱WS新系列MCCB为例，250A以上结构(见图4)采用背后区域封闭结构，提高了单断点结构分断性能;250A结构(见图5)采用每相有单独灭弧小室，加上在灭弧室内放置产气材料来加强气吹，这种结构被称为产气材料侵蚀自动气吹技术。该系列中超级限流型则采用在传统单断点断路器上附加限流头，实现分断时多断点分断，达到Icu=Ics=200kA。
对一线圈电压为24V的三气隙永磁接触器进行动态仿真，在临界吸上电压时，与传统直流操作的接触器相似，铁心的触头会产生强烈振动，因而永磁接触器更适合与智能操作结合起来组成智能永磁接触器。图9为带电流反馈智能永磁接触器框图，交流输入经整流生，采用PWM方式，通过电力电子开关MOSFET给线圈供电，中央控制模块接收线圈电流的反馈信号，实现对MOSFET的控制，不同的线圈电流对应不同的调制占空比，从而在电磁铁吸合中保持线圈中通过的电流不变，这就不会产生一般直流电磁铁在临界吸合电压下衔铁抖动现象。由仿真获得的动态过程电流的行程变化曲线如图10所示。
智能永磁接触器还可通过吸合后改变占空比进一步实现节能，在吸合过程中，保持线圈电流Ix 不变，并使其对应的吸力特性公稍高于反力特性，以降低动铁心的动能;当动铁心吸合后，线圈电流低，并保持在Ib以节能因而，智能永磁接触器由于能实现动铁心的软着陆，大幅度提高了接触器的寿命，并能进一步节能。
虚拟样机技术的应用与推广
虚拟样机技术改变了传统以经验和模仿为主的设计开发模式，是一种开关电器新的研发平台，它不但可用于研制有自主知识产权的新产品，还可用于改进老产品，例如某低压电器生产厂依靠厂校合作，通过仿真把800A MCCB静导电回路由原平板进线静导杆改成平行U形进线扁平静导杆(见图16)，这种改进保持了原触头开距不变，强了吹弧磁场，增改进的效果显著，使分断能力由65kA增大至85kA(见图17)。新能源的开发，力发电的推广应用，风加上低压电器的小型化和高性能，使额定电压为690V的开关电器受到重视，该电压等级的低压电器工作的电压峰值可高至1073V。另一方面，电器小型化涉及电器的发热问题，而发热又直接影响到电器的绝缘，因而新型电器的设计必须同时考虑绝缘和发热的问题。长期以来只有高压电器才需要进行电场仿真和优化设计，但在新的形势下，低压电器的绝缘计算也变得重要起来。最近Rock-well公司的FREI等人用一种把三维场简化为二维场的简化计算方法，进行了MCCB电场仿真与优化设计。图18为MCCB塑料底座上电极(双金属片和静触头导体等)的布置，图19为原设计仿真计算所得二维电场分布，图20为优化设计后的二维电场分布，比两者可看出，对原设计最高点的电场达2.43kV/mm,而优化设计后最高点的电场已降至1.24kV/mm其他各处电场也有明显降低。
