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电气元器件解析四—自动转换开关
2018-8-27

一、自动转换开关简述

自动转换开关电器,即ATSE。主要适用于额定电压交流不超过1000V 或直流不超过1500V 的紧急供电系统,在转换电源期间中断向负载供电。

1.1 转换开关电器(转换开关)

将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的电器。


1.2 自动转换开关电器(ATSE)

由一个(或几个)转换开关电器和其它必需的电器组成,用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。电气行业中简称为“双电源自动转换开关”或“双电源开关”。


二、自动转换开关分类

双电源自动切换开关一般由两部分组成:开关本体(ats)+控制器。

双电源主要分为PC级双电源(整体式)和CB级双电源(双断路器式)

第一类:是由接触器组成; (CC级已经淘汰)

第二类:是由断路器组成; (CB级,由断路器构成的CB级ATSE存在无选择性保护现象,停电面积扩大,不能满足重要负荷供电要求。)

第三类:用电动负荷开关组成;(PC级)

第四类:为PC级励磁一体式ATSE 。(PC级)


2.1PC级双电源

能够接通、承载、但不用于分断短路电流的双电源,若选择不具有过电流脱扣器的负荷开关作为执行器则属于PC级自动转换开关。不具备保护功能,但其具备较高的耐受和接通能力,能够确保开关自身的安全,不因过载或短路等故障而损坏,在此情况下保证可靠的接通回路。

PC级,一体式结构?三点式 ,它是双电源切换的专用开关,它具有结构简单、体积小、自身联锁、转换速度快?0.2s内 、安全、可靠等优点,但需要配备短路保护电器。

PC级ATSE :只完成双电源自动转换的功能,不具备短路电流分断(仅能接通、承载)的功能;





2.2CB级双电源


配备过电流脱扣器的双电源,它的主触头能够接通并用于分断短路电流,


双电源若选择具有过电流脱扣器的断路器作为执行器则属于CB级自动转换开关。具备选择性的保护功能,能对下端的负荷和电缆提供短路和过载保护;其接通和分断能力远大于使用接触器和继电器等其他元器件




CB级ATSE :既完成双电源自动转换的功能,又具有短路电流保护(能接通并分断)的功能。




2.3工作原理及结构




三、CB级和PC级的区别


3.1两者机构设计理念不同


CB级是由断路器组成,而断路器是以分断电弧为己任,要求它的机构应快速脱扣。因而断路器的机构存在滑扣、再扣问题的不可靠因素;而PC级产品不存在这方面问题,PC级产品的可靠性远高于CB级产品。3.2断路器不承载短路耐受电流,触头压力小


供电电路发生短路时,动触头被斥开产生限流作用,从而分断短路电流;而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流。触头压力大不易被斥开,因而触头不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。


3.3 两路电源在转换过程中存在电源叠加问题


PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的电气间隙、爬电距离一般是断路器的电气间隙、爬电距离的180%、150%?标准要求 ,安全性更好。


3.4 触头材料的选择角度不同


断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对,这有利于分断电弧,但该类触头材料易氧化,备用触头长期暴露在外,在其表面易形成阻碍导电、难去除的氧化物。备用触头一旦投入使用,触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸;而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。


3.5PC与BC的转换速度不同


CB级的是由两个断路器、电动机、机械连锁组成,切换时间1000毫秒-2500毫秒,安全没有保障,但价格低廉。


PC级采用一体式转换结构,励磁驱动,简单可靠,动作时间快,一般100-200MS。触头为银合金,触头分离速度大,有专门设计的灭弧室。体积小,CB级的1/2.具有耐短时电流。


根据实际工程需要选择合理的ATSE动作时间,且ATSE应能躲过电源电压闪变、瞬变等干扰。






3.6总结:


CB级选用的是断路器;PC级是隔离开关。


普通负荷选用CB级;消防负荷应选用PC级。


PC级无短路保护功能;CB级有短路保护功能


四、ATSE产品的应用


4.1CB 级 ATSE 在放射式供电方案中的应用


当主 电源发生故障时,自动切换到备用电源,继续供电,满 足重要负载的供电需要,虽然 CB 级 ATSE 可以满足主电源和备用电源的 切换,但《民规建筑电气设计规范》(JGJ16—2008) 中规定:“当采用 CB 级 ATSE 为消防负荷供电时,应 采用仅具有短路保护的断路器组成的 ATSE,其保护 选择性应与上下级保护电器相配合”,故在消防设备 中使用 CB 级 ATSE 时,应标明 CB 级 ATSE 在设备 过载时只报警不动作.




4.2CB 级ATSE 在树干式供电方案中的应用


当某一回路发生短路故障时, 由于断路器的选择性配合,会导致该支线断路器和 ATSE 的主电源断路器同时动作,干线上主断路器不会动作,干线正常供电.由于 ATSE 检测的是 ATSE 进 线处电源的情况,所以 ATSE 不会切换到备用电源, 从而故障范围仅保持在该配电箱,只会影响到该配电 箱内其他支路的供电,而不会将故障范围扩大到整个 供电回路中.




4.3PC 级自动转换开关电器的应用


PC 级 ATSE 在放射式供电方案中的应用. 当任一支路发生短路故障时,该支路和上级正常 供电主断路器同时动作,ATSE 检测到正常电源失电, 自动切换到备用电源上继续供电,这时故障回路已经 切除,不会影响其他支路的供电,不会将故障范围扩 大.在这种供电方案中,不需要在 PC 级 ATSE 前加保 护电器.




4.4PC 级 ATSE 在树干式供电方案中的应用


PC 级 ATSE 前端加保护电器的树干式供电系 统.在这种供电方案中,当树干中某一个配电箱内发生短路故障时,本配电箱内双电源互投开关前的断路 器会首先断开,启用备用电源,将故障范围控制在本 配电箱内,而不会将故障范围扩大;若将双电源互投 前的断路器去掉之后,则当某一配电箱 内发生短路故障时,将会使该干线上的总开关发生动 作,从而将故障范围扩大到整个干线上.由于这些负 荷都是重要负荷,双电源没有保证供电,失去了使用 意义.






在 PC 级 ATSE 前加保护电器可以是熔断器或断 路器,其具体选择是保护电器的保护电流应低于 PC 级 ATSE 的额定短路限制电流。
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