电气产品安全设计要点分析

    低压电气产品在人们的生产、生活中扮演着重要的角色，产品的安全问题也一直是消费者和产品设计人员关注的重点。通过对电气产品的设计流程阐述，结合产品存在的安全问题分别提出了产品安全设计的对策，最后就电气产品的安全设计及其发展予以展望。

    随着电力工业的快速发展，低压成套设备的市场规模和需求量也在不断扩大。同时，人们对于电气产品的功能需求越来越多，电气产品的品种不断翻新，其设计也越来越复杂，电气产品的功能稳定性和安全性成为了摆在电气设计人员面前重要的研究课题。作为电气设计人员，分析当前电气产品的安全性设计问题，从而有针对性地进行电气产品的开发和安全保护设计，保证消费者使用电气产品安全。

    1.电气产品设计流程分析

    低压成套电气产品设计的产品是直接面向客户的。因此，产品安全设计首先要按照市场搜集的客户需求信息(包括产品的应用范围、使用环境、可靠性等方面的要求等)，进行产品的可行性方案设计及评审。低压电气产品的结构直接决定了其最终性能的可靠性，可行性方案设计就是针对产品的需求信息，提出几种可供选择的设计方案，最后由计算机模拟仿真、试验测定及专家评审确定出最佳的结构方案，并进行结构方案的优化，保证结构的合理性。第一步，明确产品开发的设计要求，进行产品的设计构想，包括硬件设计、软件实现、包装设计等内容;第二步，对产品开发活动的结果进行验证，与类似的设计进行比较、仿真等，这一阶段的内容包括产品设计图的绘制、使用技术规范的制定等;第三步，产品制造工艺的设计，电气产品的设计也要包括制造过程及用材的选择，在满足国家使用标准的前提下，尽量选用安全性能好的材料、电气元器件及导线。在实际的操作中，需要建立其产品的知识库和数据库，可以起到维护整个设计模型的实行，保证产品设计的方便和快捷，同时，可以对其中出现的问题进行及时的解决，对产品的安全性可以起到很好的保障。结构设计人员在进行具体的产品设计过程当中，也可以根据产品的需求和实际的设计参数，运用数据库进行准确的搜索和查询，得到相应的零部件信息，帮助更加快速和准确的进行结构的设计。

    2.电气产品设计中的安全问题及对策

    低压电器产品直接面对客户，其安全、可靠性能直接关系着消费者的使用安全，产品的安全性能也关乎着企业形象，因此，电气产品的设计首要考虑的就是安全性。

    2.1电弧防护设计

    低压电气设备中的电弧故障一直是困扰设备制造厂及使用单位的一个重要问题，国家在开展故障电弧防护的研究方面，已取得了不小的进展。当前欧洲一些国家已建议把故障电弧防护正式列入IEC标准的正式条款中，将消费者的用电安全放在最为重要的位置。针对电弧防护，主要有主动防护设计和被动防护设计两种方案来解决电弧故障问题。其中，主动防护是从根本上预防和避免电弧的产生，通过对电气产品的电弧故障防护能力测试来发现产品抗电弧的能力，从而进一步加强措施来控制电弧，例如改善产品使用材料等;被动防护主要是采取一定的设计方案来解决电弧故障发生后的问题。

    2.2绝缘设计

    绝缘设计也是电气产品设计中的重要内容，绝缘设计中存在的安全问题主要有用附加的防护措施取代或者减低对产品基本绝缘的要求;没有满足规定要求的空气间隙或者爬电距离等。例如大功率的用电设备，其电源接线端工作时带电，若不采取有效的防护设计，当输出电压高于安全电压时很容易发生电击现象。为确保电气产品的绝缘性良好，可以采取的措施有：降低产品的输出电压，确保输出端子的输出电压保持在安全电压范围之内;配置固定专用的绝缘防护盖;安装电气安全联锁装置，一旦出现接触带电的端子时能够迅速关闭危险电压，保护产品和人身安全。

    2.3防燃设计

    电气产品由于负荷的承载能力过低、元器件质量不达标或者载流件的连接处松动都会引起产品的过热、失效甚至燃烧。产品的安全设计中应尽量避免过于复杂的电路设计，减少产品或元器件的功耗，设计优良、效率高的电路;必要的时候应当设置散热器以改善整机散热情况。此外，在电路设计中，进行过温保护装置的设计，例如热磁断路器、热继电器或电动机综合保护装置等;电气产品中尽量不选用易燃材料，如必须使用的情况也应该限制使用量，还要控制易燃材料和发热源的位置距离等;在环境恶劣的情况下使用的电气产品，设计时应加防护壳或者防护挡板等措施。

    2.4其它安全问题

    电气设备产品的稳固性也应当引起设计人员的注意，高大的电气设备若重心不稳造成反倒的现象，容易损坏产品和砸伤工作人员;部分产品中的高压部件设计负载过大，使用中如不注意易发生爆炸。通常设计中采取的防范措施有：对电气设备的外壳设计防护盖，安全联锁装置等;电气产品设计时，要注意设备的重心不宜太高，最好在设计中进行计算机仿真，对产品的整体性能进行分析后再开展生产;产品的外部设计应该尽量避免有尖锐的棱角，还要注意产品底部突出向外的螺丝不能使用尖头的，以防止伤到使用者;产品高压危险部件的设计中选用防爆性能良好的元器件，该部件周围加设防护罩防止产品的突然失控引发其它的事故。

    3.低压电气产品的安全设计发展

    低压电气行业已经将计算机及辅助设计技术应用于产品设计中，并且逐步产生了智能化、网络化的电气产品，国内低压电器在可靠性研究、无触点开关、真空技术、限流技术、零飞弧、高性能和小型化、组合化、模数化、模块化等方面均取得了不错的进展。低压成套产品设计方面，有相当一部分企业已经应用了三维计算机辅助软件设计，并且可以实现产品设计、产品数据库、计算机辅助生产的有效衔接，不但在很大程度上缩短了产品设计的时间，也提高了产品的质量和可靠性。随着经济的发展和市场需求的不断变化，工业化生产手段日趋复杂，对配电系统的要求也越来越高，除了传统的容量、可靠性外，对数据量、远程控制、故障检测等也提出了更高的要求。模块化、智能化成为低压电气设备的主要发展趋势，新工艺、新技术和新材料的应用，为成套设备小型化提供了良好的基础条件。

    4.结束语

    随着配电技术、低压元器件技术及自动化技术的不断发展，除了产品的功能和外观有了很大的改善和丰富，产品的安全性也越来越受到人们的关注。低压电气产品广泛应用于工艺现场、公共场所和居民住宅，其设计和生产水平也在一定程度上反映了一个国家或地区的现代化水平。通过分析当前电气产品设计安全问题，结合市场的需求，设计制造出符合规定的电气产品，不仅可以有效提高电气产品开发企业自身竞争力，也是消费者用电安全的重要保障。

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