自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器簡(jiǎn)稱(chēng)為ATSE，是Automatictransferswitchingequipment的縮寫(xiě)。

ATSE主要用在緊急供電系統，雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)將負載電路從一個(gè)電源自動(dòng)換接至另一個(gè)電源的開(kāi)關(guān)電器，以確保重要負荷連續、可靠運行。因此，ATSE經(jīng)常應用在重要用電場(chǎng)所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉換一旦失敗將會(huì )造成以下二種危害之一，其電源問(wèn)的短路或重要負荷斷電，其后果都是嚴重的，這不僅僅會(huì )帶來(lái)經(jīng)濟損失，也可能造成社會(huì )問(wèn)題。因此，工業(yè)發(fā)達**都把自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器的生產(chǎn)、使用列為重點(diǎn)產(chǎn)品加以限制與規范。

ATSE一般由兩部分組成：開(kāi)關(guān)本體+控制器。而開(kāi)關(guān)本體又有PC級與CB級之分。

PC級：能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流的ATSE。

CB級：配備過(guò)電流脫扣器的ATSE，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流。

控制器主要用來(lái)檢測被監測電源工作狀況，當被監測的電源發(fā)生故障時(shí)，控制器發(fā)出動(dòng)作指令，開(kāi)關(guān)本體則帶著(zhù)負載從一個(gè)電源自動(dòng)轉換至另一個(gè)電源，圖1是典型ATSE應用電路?？刂破髋c開(kāi)關(guān)本體進(jìn)線(xiàn)端相連。

國內市場(chǎng)用于兩路電源轉換電器的產(chǎn)品目前有四類(lèi)。**類(lèi)．是由接觸器組成的ATSE；第二類(lèi)是由斷路器組成的ATSE；第三類(lèi)用電動(dòng)負荷開(kāi)關(guān)完成兩路電源轉換的產(chǎn)品，第四類(lèi)為PC級ATSE。

由接觸器組成的ATSE產(chǎn)品，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低；缺點(diǎn)是線(xiàn)圈長(cháng)期通電耗能易燒毀，產(chǎn)品的接通分斷能力低，觸頭易抖動(dòng)、熔焊。其產(chǎn)品可靠性很低，尤其是在帶負荷轉換時(shí)易出現爆炸性事故，這類(lèi)產(chǎn)品在國外已被淘汰并禁止使用。為克服上述產(chǎn)品缺點(diǎn)，生產(chǎn)斷路器企業(yè)推出了CB級ATSE，CB級ATSE是由斷路器加機械連鎖組成，CB級的A了SE為機械保持，觸頭的接通與分斷能力有所提高，但又不是理想的ATSE產(chǎn)品。因此，市場(chǎng)出現了第三類(lèi)產(chǎn)品一電動(dòng)負荷開(kāi)關(guān)，這類(lèi)產(chǎn)品是由兩臺負荷開(kāi)關(guān)組合加上電操裝置組成，產(chǎn)品操作的可靠性又有較大提高，但觸頭滅弧系統是以分斷一次電弧要求設計的，用在雙電源電路切換，也存在不合理因素。為此，市場(chǎng)呼喚著(zhù)理想的ATSE產(chǎn)品．PC級ATSE產(chǎn)品綜合了上述產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，克服了其缺點(diǎn)，是目前國內外市場(chǎng)較理想的雙電源轉換產(chǎn)品。

2．國外ATSE產(chǎn)品簡(jiǎn)介

2．1PC級ATSE

以美國為代表的ATSE技術(shù)代表著(zhù)當今世界PC級ATSE先進(jìn)水平。因為，ATSE產(chǎn)品率先是在軍工領(lǐng)域得到使用，如雷達、通訊、航天等領(lǐng)域，而美國在上述領(lǐng)域處于****地位，因此，美國對ATSE產(chǎn)品有較高要求，他們將ATSE產(chǎn)品視為電源一部分，為了提高其產(chǎn)品可靠性，不惜采用黃金作為觸頭材料。因此，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、研制方面投入較大。目前美國生產(chǎn)ATSE產(chǎn)品規模較大的企業(yè)有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生產(chǎn)PC級ATSE產(chǎn)品，除基本型外，還有瞬間并聯(lián)型、旁路、隔離型、延時(shí)轉換型等。圖2，圖3分別為ONAN，ASCO產(chǎn)品機構及觸頭系統示意圖．

2.2電子式ATSE

為滿(mǎn)足不停電電源要求，國外一些大公司推出以可控硅為主的電子式ATSE，額定工作電流100A~1200A，檢測、轉換時(shí)間≤5ms。它主要應用在電子商務(wù)網(wǎng)站、計算機數據中心、半導體芯片制造業(yè)及緊急救援中心等要害部門(mén)。

3．同類(lèi)產(chǎn)品結構分析與對比

3.1CB級與PC級ATSE兩者有以下幾點(diǎn)區別

3.1.1兩者機構設計理念不同

CB級是由斷路器組成，而斷路器是以分斷電弧為己任，要求機構快速脫扣一般采用四連桿機構。四連桿機構易存在滑扣、再扣不可靠因素：而PC級機構存在該方面問(wèn)題。因而PC級產(chǎn)品的可靠性遠高于CB級產(chǎn)品。

3.l.2斷路器一般不承受短時(shí)耐受電流，觸頭壓力較小。當供電電路生短路時(shí)，斷路器的動(dòng)觸頭易被斥開(kāi)并產(chǎn)生限流作用，從而分斷短路電流；而PC級ATSE應承受20Ie及以上過(guò)載電流，觸頭壓力要求較大，因而ATSE觸頭不被斥開(kāi)，也不易被熔焊。這一特性對消防供電系統尤為重要。

3.l.3兩路電源在轉換過(guò)程中存在電源疊加問(wèn)題。

PC級ATSE充分考慮了這一因素。PC級ATSE的電氣間隙、爬電距離一般斷路器的電氣間隙、爬電距離的180％、150％。因而PC級ATSE．全性更好。

3.1.4觸頭材料的選擇角度不同。

斷路器經(jīng)常選擇銀鎢、銀碳化鎢材料配對，這有利于分斷電弧，但該類(lèi)觸頭材料易氧化，備用觸頭長(cháng)期暴露在外，在其表面易形成阻礙導電、難驅除的氧化物，當備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開(kāi)關(guān)燒毀甚至爆炸；而PC級ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來(lái)的后果。

3.1.5操作機構不同

CB級ATSE的電動(dòng)操作機構一般是通過(guò)微電機帶動(dòng)減速齒輪機構對斷路器進(jìn)行合分工作，又因斷路器機構的限制，微電機必須工作到堵轉后，靠行程開(kāi)關(guān)才斷開(kāi)控制回路。眾所周知，微電機堵轉工作后，其壽命會(huì )大大降低。因而，CB級ATSE電動(dòng)操作機構可靠性較低。

而PC級ATSE的電動(dòng)操作機構一般為短時(shí)工作電磁鐵．由于電磁鐵結構簡(jiǎn)單，工作可靠好，所以PC級ATSE電動(dòng)操作機構的可靠性較高。

3.2PC級ATSE與電動(dòng)負荷開(kāi)關(guān)區別

3.2.1兩者遵循的標準不同

PC級ATSE符合GB／T1404811《自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器》。

電動(dòng)負荷開(kāi)關(guān)符合GBl40483《開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)以及熔斷器組合電器》。

3.2.2滅弧系統不同

由于A(yíng)TSE是在兩路電源中帶電轉換，因此，應考慮兩路電源間相位問(wèn)題。在電網(wǎng)電源與發(fā)電機組電源間轉換時(shí)，可能出現120°相位差，所以，ATSE在做接通與分斷試驗時(shí)常用電源與備用電源相序不同。在不同相序下做轉換試驗，開(kāi)關(guān)的觸頭系統會(huì )出現二次電弧，因此，要求開(kāi)關(guān)在接通備用電源前，**個(gè)電弧必須熄滅，且游離氣體迅速排放，否則，開(kāi)關(guān)內部出現短路，造成轉換失敗。所以，自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器的滅弧能力要比一般低壓電器開(kāi)關(guān)強，這也是一臺優(yōu)質(zhì)ATSE價(jià)格貴的原因之一。

而符合GBl4048.3《開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)以及熔斷器組合電器》的產(chǎn)品沒(méi)有該要求。

3.2.3兩者電氣性能要求不同

a）兩者的接通，分斷能力不同。PC級ATSE在使用類(lèi)別為AC-33A／B時(shí)，是在6Ie電流，1.05Ue電壓條件下，接通／分斷循環(huán)次數為50／12次：而負荷開(kāi)關(guān)在使用類(lèi)別為AC-23A/B時(shí)，在10Ie／8Ie電流，1.05Ue電壓條件下，接通／分斷5／3次。

b）兩者的電氣壽命、機械壽命也不同。根據產(chǎn)品標準：電流等級≤300A、使用類(lèi)別為AC-33B的PC級ATSE的電氣壽命是在lIn/1Ue條件下至少操作循環(huán)1000次，機械壽命5000次；而相同電流等級、使用類(lèi)別為AC-23B的負荷開(kāi)關(guān)電氣壽命僅在1In/lUe條件下操作200次，機械壽命1400次。

3.2.4轉換速度不同。PC級ATSE轉換速度一般高于負荷開(kāi)關(guān)2～3倍。

3.2.5觸頭系統不同。負荷開(kāi)關(guān)一般為V形觸頭系統。V形觸頭的特點(diǎn)是，新開(kāi)關(guān)時(shí)動(dòng)熱穩定性好一些，但經(jīng)過(guò)幾次開(kāi)斷后觸頭間燒損易形成接觸不良現象，而且，電弧轉移慢，滅電弧性能差；而PC級ATSE觸頭一般為拍合式，觸頭在接觸瞬間動(dòng)靜觸頭間有一摩擦，以利于觸頭良好接觸，拍合式觸頭便于電弧快速移動(dòng)，有利熄滅電弧。

通過(guò)上述對比可知PC級ATSE是理想的電源轉換開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。

4．選擇ATSE產(chǎn)品應注重的幾個(gè)問(wèn)題

目前市場(chǎng)上自稱(chēng)ATSE產(chǎn)品較多。但是屬于真正的ATSE產(chǎn)品不多。ATSE必須符合GB/Tl4048.11-2002《低壓開(kāi)關(guān)設備與控制設備第6部分：多功能電器第1篇：自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器》。

下面介紹選擇ATSE產(chǎn)品應注重的幾個(gè)問(wèn)題。

4.1注重產(chǎn)品符合什么標準。

符合GBl4048.3-2003《開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)以及熔斷器組合電器》產(chǎn)品只能叫電動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)。

而GB／T14048.11-2002《自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器》標準對產(chǎn)品考核較嚴酷，在電源間相序不同情況下，也答應帶負載直接轉換。

4.2注重產(chǎn)品使用場(chǎng)所。

CB級ATSE一般不答應在圖5、圖6所示的線(xiàn)路中使用。

例如，當負載l發(fā)生短路故障引起Q1脫扣，因控制器僅檢測ATSE進(jìn)線(xiàn)端電源狀態(tài)，不會(huì )發(fā)出動(dòng)作指令．所以，ATSE不轉換。此時(shí)，重要負載處于斷電狀態(tài)。該供電系統沒(méi)有起到安裝ATSE實(shí)際作用。

在美國對CB級ATSE使用也有嚴格限制。其中，ULl008第41.19條規定，帶有過(guò)電流脫扣的轉換開(kāi)關(guān)，必須向用戶(hù)提出“警告—假如過(guò)電流故障引起開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，ATSE將不會(huì )轉換”警告標志。

而PC級ATSE用在多負載供電系統或消防泵供電電路中，當負載1發(fā)生短路故障時(shí)，短路保護器動(dòng)作后ATSE開(kāi)始轉換，可以確保重要負載連續供電。

4.3選用PC級ATSE應注重以下幾個(gè)問(wèn)題

4.3.1使用類(lèi)別選擇

a.目前，我國市場(chǎng)上PC級ATSE有兩種使用類(lèi)別。一是適用于A(yíng)C-33B：另一種適用于A(yíng)C-31B；開(kāi)關(guān)電器使用類(lèi)別決定其開(kāi)關(guān)電器的用途。

AC-33B／A：適用電動(dòng)機混合負載。既包含電動(dòng)機、電阻負載和30％以下白熾燈負載，接通與分斷電流為6Ie，COSφ=05：

AC-31B／A：適用無(wú)感或微感負載，接通與分斷電流為1.5Ie，COSφ=08;

由于A(yíng)TSE較難通過(guò)AC-33B試驗。因此，一些制造廠(chǎng)降低開(kāi)關(guān)使用要求，才選擇AC-31B使用類(lèi)別。顯而易見(jiàn)選擇使用AC-33B的ATSE比選擇使用AC-33B的ATSE更安全、可靠。

b．小容量ATSE通常帶電動(dòng)機負載直接轉換，**具有AC-3指標．按接通10Ie／分斷8Ie，COSφ=0.45要求進(jìn)行考核。使用中該產(chǎn)品更安全。

4.3.2短路保護電器選擇

PC級ATSE不具有短路保護功能，因此，需配短路保護電器。短路保護電器一般有兩種，熔斷器或斷路器。由于熔斷器限流性能好，限制短路電流能力強，它常被使用在系統出現預期短路電流大的地點(diǎn)處；而斷路器限流性能差，額定限制短路電流能力低。不同企業(yè)的ATSE產(chǎn)品，所規定的額定限制短路電流不同，表1為RTQl自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器所規定的額定限制短路電流值。

注電器的額定限制短路電流在一定試驗條件下，用制造廠(chǎng)制定的短路保護電器進(jìn)行保護的電器，在短路保護電器動(dòng)作時(shí)間內能夠照好地承受的預期短路電流值。見(jiàn)GBl4048.1中的4.3.6.4。

在選擇短路保護電器額定電流值時(shí)，一般的原則是短路保護電器與被保護電器額定框架電流值一致。

4.3.3二段式與三段式選擇

二段式ATSE開(kāi)關(guān)主觸頭僅有兩個(gè)工作位，即“常用電源位”與“備用電源位”，負載不會(huì )出現長(cháng)期斷電情況，供電可靠性高，轉換動(dòng)作時(shí)間快。

三段式ATSE開(kāi)關(guān)主觸頭有三個(gè)工作位，多個(gè)“零位”，即主觸頭處于空擋，負載斷電時(shí)間相對較長(cháng)．是二段式斷電時(shí)間的2.3倍。

三段式的“零位”主要是用于A(yíng)TSE在帶高感抗或大電機負載轉換時(shí)，雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)為避免沖擊電流做“暫態(tài)停留”之用；而非用于負載維修時(shí)隔離之用。維修時(shí)的隔離一定要選擇隔離開(kāi)關(guān)，它更安全。因為，隔離開(kāi)關(guān)必須具有以下功能：

①動(dòng)觸頭在斷開(kāi)位置時(shí)可鎖定或可視；

②具有較高的額定沖擊耐受電壓；

③在任何情況下，極限泄漏電流不應超過(guò)6mA。

4.4ATSE動(dòng)作時(shí)間選擇

衡量一臺ATSE轉換速度有5種動(dòng)作時(shí)間。ATSE應向用戶(hù)至少提供一種動(dòng)作時(shí)間，便于用戶(hù)依據使用要求進(jìn)行選擇。

4.4.1觸頭轉換時(shí)間

測定從**組主觸頭斷開(kāi)常用電源起至第二組主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間。

4.4.2轉換動(dòng)作時(shí)間

測定從主電源被監測到偏差的瞬間起至主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間，不包括特意引入的延時(shí)。

4.4.3總動(dòng)作時(shí)間

轉換動(dòng)作時(shí)間與特意引入的延時(shí)之和。

4.4.4返回轉換時(shí)間

從常用電源完全恢復正常的瞬間起至一組主觸頭閉合常用電源的瞬間為止的時(shí)間加上特意引入的延時(shí)。

4.4.5斷電時(shí)間

測定從各相電弧最終熄滅的瞬間起至主觸頭閉合另一個(gè)電源為止的轉換過(guò)程時(shí)間，包括特意引入的延時(shí)。

一般用戶(hù)應注重“總動(dòng)作時(shí)間”或者“轉換動(dòng)作時(shí)間”，以滿(mǎn)足不同配電系統使用要求。

二段式PC級ATSE總動(dòng)作時(shí)間一般在50～250ms;

三段式PC級ATSE總動(dòng)作時(shí)間一般在350～600ms;

CB級ATSE總動(dòng)作時(shí)間一般在2000～3000ms：

4.5對高感抗負載轉換控制應注重的問(wèn)題

ATSE一般是不答應帶大電動(dòng)機或高感抗負載轉換。比如大電動(dòng)機類(lèi)負載，當其在運行中切換而電源相位差距較大時(shí)，它將受到巨大的機械應力沖擊，同時(shí)由電動(dòng)機產(chǎn)生的反電勢引起的過(guò)電流還會(huì )造成熔斷器熔斷或斷路器脫扣。解決方法常采用電阻吸收或減負荷方式，或自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)為延時(shí)轉換型，兩組動(dòng)觸頭在轉換前增加一延時(shí)，可避免在切換大電機或變壓器負載時(shí)引起的沖擊電流。

4.6產(chǎn)品認證情況介紹

我國從2002年5月1日起開(kāi)始對低壓電器產(chǎn)品實(shí)施3C認證，由于A(yíng)TSE**標準

GB／T14048.11-2002《自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器》于2002年10月發(fā)布，2003年4月才開(kāi)始實(shí)施，雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)雖然自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器被列入**批3C認證目錄，由于該國標遲于實(shí)施。所以，目前ATSE產(chǎn)品只能進(jìn)行CQC認證。ATSE尚未進(jìn)行3C認證。市場(chǎng)上自稱(chēng)獲得3C證書(shū)的“ATSE”，實(shí)際是依據GBl4048.3-2003《開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)以及熔斷器組合電器》標準獲得“轉換開(kāi)關(guān)或電動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)”3C證書(shū)。希望設計、使用部門(mén)注重它們的區別。

開(kāi)關(guān)本體

開(kāi)關(guān)機構

機構可靠性

保持方式

觸頭開(kāi)距

觸頭接觸電阻

觸頭過(guò)載能力

接通/分斷能力

耐短路能力

機械/電氣壽命

電氣間隙/爬電距離

使用類(lèi)別

過(guò)電流引起轉換失靈

轉換速度

產(chǎn)品體積

控制接線(xiàn)

符合標準

性能比

PC級ATSE的體積是CB級ATSE體積的30％～40％