Technologia symulacji i wirtualne urządzenia elektryczne

W ostatnich latach krajowe fabryki i instytuty projektowe wprowadziły oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo 3D, takie jak UGH i Pro/E. Oprogramowanie to może realizować modelowanie, montaż i automatyczne generowanie rysunków technicznych komponentów i jednostek w przestrzeni 3D, a także automatycznie projektować formy i generować kody CNC zgodnie z zaprojektowanymi komponentami. Oprogramowanie to przeniosło projektowanie urządzeń elektrycznych niskiego napięcia w Chinach na nowy poziom, ale aby jeszcze bardziej spełnić wymagania oryginalnych warunków technicznych i osiągnąć z góry określoną wydajność elektryczną i mechaniczną, potrzebna jest technologia symulacji.
Podczas projektowania niskonapięciowego produktu elektrycznego, po ustaleniu wstępnego schematu projektu i wymiarów na podstawie podanych warunków technicznych, należy przeprowadzić analizę inżynierską lub eksperymenty prototypowe, aby sprawdzić, czy schemat projektu spełnia pierwotne wymagania techniczne. Przez długi czas tradycyjne metody obliczeń inżynierskich były używane do analizy charakterystyk o niskiej dokładności, szczególnie w przypadku głównej charakterystyki rozdzielnic niskonapięciowych, a mianowicie charakterystyki wyłączania, której nie można obliczyć. Dlatego ludzie muszą polegać na produkcji prototypów i weryfikacji eksperymentalnej, aby zweryfikować wykonalność schematów projektowych. Takie podejście wymaga dużej siły roboczej i zasobów materiałowych oraz wydłuża cykl rozwoju produktu, wpływając na konkurencyjność rynkową nowych produktów.
Aby rozwiązać powyższe problemy, w ostatnich latach szybko rozwinęła się technologia symulacji komputerowej i emulacji. Dzięki tej nowej technologii ludzie mogą dokładnie zrozumieć wydajność zaprojektowanych produktów przed produkcją prototypów, zmniejszyć koszty powtarzalnej produkcji prototypów i eksperymentów, przyspieszyć cykle rozwoju produktów i poprawić wydajność produktów. Jest to ważna część modernizacji metod rozwoju produktów elektrycznych niskiego napięcia.
Podstawowe cechy urządzeń elektrycznych niskiego napięcia obejmują zdolność wyłączania, wzrost temperatury, wytrzymałość komponentów, stabilność elektryczną i termiczną, wydajność izolacji i inne właściwości elektryczne. Wymaga to symulacji i analizy pól fizycznych, takich jak pola elektromagnetyczne, pola naprężeń i pola magnetyczne obiektu projektowego. Postęp technologii imitacji i symulacji komputerowej, a także ciągła poprawa wydajności oprogramowania do analizy elementów skończonych towarów, stworzyły warunki do zastosowania tej nowej technologii w urządzeniach elektrycznych niskiego napięcia. Oprogramowanie do analizy elementów skończonych z lat 70. i 80. miało bardzo złożone zadania wstępnego i końcowego przetwarzania, takie jak analiza pola elektrycznego dużego transformatora i wprowadzanie surowych danych, takich jak trójwymiarowe wymiary różnych komponentów, co zwykle wymagało kilku dni lub nawet tygodni ciężkiej pracy. W latach 90. skomercjalizowane oprogramowanie do analizy elementów skończonych zostało połączone z technologią wizualizacji, wykorzystując modelowanie cech do wprowadzania trójwymiarowej grafiki zamiast wprowadzania danych dla każdej blokady, dzięki czemu praca wejściowa stała się bardzo prosta i intuicyjna. Część postprocessingowa ułatwiała również obserwację i analizę danych wyjściowych lub grafiki trójwymiarowej. Jednocześnie, ze względu na konieczność rozwiązywania złożonych problemów inżynieryjnych, to oprogramowanie do symulacji i analizy zostało rozszerzone o obszary takie jak dynamika płynów, drgania mechaniczne i dynamika mechanizmów.