Simulační technologie a virtuální elektrické spotřebiče

V posledních letech zavedly domácí továrny a konstrukční ústavy 3D počítačově podporovaný návrhový software, jako je UGH a Pro/E. Tento software dokáže realizovat modelování, montáž a automatické generování technických výkresů součástí a entit ve 3D prostoru a automaticky navrhovat formy a generovat CNC kódy podle navržených součástí. Tento software posunul návrh nízkonapěťových elektrospotřebičů v Číně na novou úroveň, ale pro další splnění požadavků původních technických podmínek a dosažení předem stanoveného elektrického a mechanického výkonu je zapotřebí simulační technologie.
Při návrhu nízkonapěťového elektrotechnického výrobku musí být po stanovení předběžného konstrukčního schématu a rozměrů na základě daných technických podmínek proveden inženýrský rozbor nebo prototypové experimenty, aby se ověřilo, zda konstrukční schéma splňuje původní technické požadavky. Po dlouhou dobu se pro analýzu charakteristik se špatnou přesností používaly tradiční inženýrské výpočtové metody, zejména pro hlavní charakteristiku nízkonapěťových rozváděčů, konkrétně vypínací charakteristiku, kterou nelze vypočítat. Lidé se proto musí spoléhat na výrobu prototypů a experimentální ověření, aby si ověřili proveditelnost návrhových schémat. Tento přístup vyžaduje mnoho pracovních sil a materiálních zdrojů a prodlužuje vývojový cyklus produktu, což ovlivňuje konkurenceschopnost nových produktů na trhu.
Za účelem vyřešení výše uvedených problémů se v posledních letech rychle rozvíjí počítačová simulační a emulační technologie. Díky této nové technologii mohou lidé přesně pochopit výkon navržených produktů před výrobou prototypů, snížit náklady na opakovanou výrobu prototypů a experimenty, urychlit vývojové cykly produktu a zlepšit výkon produktu. Jedná se o důležitou součást modernizace metod vývoje nízkonapěťových elektrických výrobků.
Mezi základní charakteristiky nízkonapěťových elektrických spotřebičů patří vypínací schopnost, nárůst teploty, pevnost součástí, elektrická a tepelná stabilita, izolační vlastnosti a další elektrické vlastnosti. To vyžaduje simulaci a analýzu fyzikálních polí, jako jsou elektromagnetická pole, napěťová pole a magnetická pole projektovaného objektu. Pokrok v technologii počítačové imitace a simulace, stejně jako neustálé zlepšování výkonnosti komoditního softwaru pro analýzu metodou konečných prvků, vytvořily podmínky pro aplikaci této nové technologie v elektrospotřebičích nízkého napětí. Software pro analýzu konečných prvků ze 70. a 80. let 20. století měl velmi složité úkoly předzpracování a následného zpracování, jako je analýza elektrického pole velkého transformátoru a vkládání hrubých dat, jako jsou trojrozměrné rozměry různých součástí, což obvykle vyžadovalo několik dní nebo dokonce týdnů náročné práce. V 90. letech 20. století byl komercializovaný software pro analýzu konečných prvků kombinován s vizualizační technologií, využívající modelování prvků ke vstupu trojrozměrné grafiky namísto zadávání dat pro každý zámek, díky čemuž bylo zadávání velmi jednoduché a intuitivní. Post-processingová část také usnadnila pozorování a analýzu výstupních dat nebo trojrozměrné grafiky. Současně, s potřebou řešit složité inženýrské problémy, byl tento simulační a analytický software rozšířen na oblasti, jako je dynamika tekutin, mechanické vibrace a dynamika mechanismů.