如何合理選擇雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)技術(shù)

林善泉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)電力的供電可靠性及安全性、方便性提出了更高的要求。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在實(shí)際運(yùn)用中也就越來(lái)越普遍了。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)有些設(shè)計(jì)圖紙為CB級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，有些又設(shè)計(jì)為PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，到底哪一類(lèi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)更可靠，更合理呢？根據(jù)這個(gè)問(wèn)題，我淺談自己的見(jiàn)解和體會(huì)。

關(guān)鍵詞：雙電源轉(zhuǎn)換;自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù);合理選擇

在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到一級(jí)負(fù)荷或二級(jí)負(fù)荷電源的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，一、二級(jí)負(fù)荷需要雙電源或雙回路供電，實(shí)現(xiàn)不同電源之間如何切換，這就不可避免地會(huì)使用到雙電源切換開(kāi)關(guān)，如何合理選擇雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)技術(shù)是本文討論的重點(diǎn)。

一、雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的定義和作用

雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器簡(jiǎn)稱(chēng)為ATSE，是Automatictransfer switching equipment的縮寫(xiě)。

ATSE主要用在緊急供電系統(tǒng)，將負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)（備用）電源的開(kāi)關(guān)電器，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。因此，ATSE常常應(yīng)用在重要用電場(chǎng)所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將會(huì)造成以下二種危害之一，其電源間的短路或重要負(fù)荷斷電（甚至短暫停電），其后果都是嚴(yán)重的，這不僅僅會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失（使生產(chǎn)停頓、金融癱瘓），也可能造成社會(huì)問(wèn)題（使生命及安全處于危險(xiǎn)之中）。因此，雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器的生產(chǎn)、使用必須列為重點(diǎn)產(chǎn)品加以限制與規(guī)范。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，就要先期避免設(shè)計(jì)不合理的設(shè)計(jì)方案。

ATSE一般由兩部分組成，即開(kāi)關(guān)本體和控制器。而開(kāi)關(guān)本體又有PC級(jí)（整體式）與CB級(jí)（斷路器）之分。其中PC級(jí)能夠接通、承載，但不用于分?jǐn)喽搪冯娏鞯腁TSE。而CB級(jí)是指配備過(guò)電流脫扣器的ATSE，它的主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>

控制器主要用來(lái)檢測(cè)被監(jiān)測(cè)電源（兩路）工作狀況，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的電源發(fā)生故障（如任意一相斷相、欠壓、失壓或頻率出現(xiàn)偏差）時(shí)，控制器發(fā)出動(dòng)作指令，開(kāi)關(guān)本體則帶著負(fù)載從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電源，圖1是典型ATSE應(yīng)用電路?？刂破髋c開(kāi)關(guān)本體進(jìn)線端相連。

二、介紹市場(chǎng)中存在的雙電源切換開(kāi)關(guān)的總類(lèi)

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)用于兩路電源轉(zhuǎn)換電器的產(chǎn)品目前有四類(lèi)。第一類(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(fù)荷開(kāi)關(guān)（符合GBl40483標(biāo)準(zhǔn)）完成兩路電源轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品，第四類(lèi)為PC級(jí)（一體式）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)是線圈長(zhǎng)期通電耗能易燒毀，產(chǎn)品的接通分?jǐn)嗄芰Φ停|頭易抖動(dòng)、熔焊。其產(chǎn)品可靠性很低，尤其是在帶負(fù)荷轉(zhuǎn)換時(shí)易出現(xiàn)爆炸性事故，這類(lèi)產(chǎn)品在國(guó)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(jí)ATSE，CB級(jí)ATSE是由斷路器加機(jī)械連鎖組成，CB級(jí)的ATSE為機(jī)械保持，觸頭的接通與分?jǐn)嗄芰τ兴岣?，但又不是理想的ATSE產(chǎn)品（詳見(jiàn)第三點(diǎn)）。因此，市場(chǎng)出現(xiàn)了第三類(lèi)產(chǎn)品一電動(dòng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，這類(lèi)產(chǎn)品是由兩臺(tái)負(fù)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(tǒng)是以分?jǐn)嘁淮坞娀∫笤O(shè)計(jì)的，用在雙電源電路切換，也存在不合理因素。第四類(lèi)產(chǎn)品為PC級(jí)（一體式）ATSE，其綜合了上述產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，克服了其缺點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)較理想的雙電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。

三、同類(lèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析與對(duì)比

（一）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理念不同

CB級(jí)是由斷路器組成，而斷路器是以分?jǐn)嚯娀榧喝?，要求機(jī)構(gòu)快速脫扣一般采用四連桿機(jī)構(gòu)。四連桿機(jī)構(gòu)易存在滑扣、再扣不可靠因素：而PC級(jí)機(jī)構(gòu)不存在該方面問(wèn)題。因而PC級(jí)產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)高于CB級(jí)產(chǎn)品。

（二）短路電流的耐受能力不同

斷路器（MCCB）一般不承受短時(shí)耐受電流，觸頭壓力較小。當(dāng)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?jǐn)喽搪冯娏?而PC級(jí)ATSE應(yīng)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(duì)消防供電系統(tǒng)尤為重要。

（三）存在的電源疊加問(wèn)題不同

PC級(jí)ATSE充分考慮了這一因素。PC級(jí)ATSE的電氣間隙、爬電距離是一般斷路器的電氣間隙、爬電距離的180%、150%（標(biāo)準(zhǔn)要求）。因而PC級(jí)ATSE.安全性更好。

（四）觸頭材料的選擇角度不同

斷路器常常選擇銀鎢、銀碳化鎢材料配對(duì)，這有利于分?jǐn)嚯娀。擃?lèi)觸頭材料易氧化，備用觸頭長(zhǎng)期暴露在外，在其表面易形成阻礙導(dǎo)電、難驅(qū)除的氧化物，當(dāng)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(jí)ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來(lái)的后果。

（五）操作機(jī)構(gòu)不同

CB級(jí)ATSE的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)一般是通過(guò)微電機(jī)帶動(dòng)減速齒輪機(jī)構(gòu)對(duì)斷路器進(jìn)行合分工作，又因斷路器機(jī)構(gòu)的限制，微電機(jī)必須工作到堵轉(zhuǎn)后，靠行程開(kāi)關(guān)才斷開(kāi)控制回路。眾所周知，微電機(jī)堵轉(zhuǎn)工作后，其壽命會(huì)大大降低。因而，CB級(jí)ATSE電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)可靠性較低。而PC級(jí)ATSE的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)一般為短時(shí)工作電磁鐵.由于電磁鐵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠好，所以PC級(jí)ATSE電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的可靠性較高。

結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)比可知PC級(jí)ATSE是目前比較理想的電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。在運(yùn)用中， PC級(jí)ATSE應(yīng)具有不低于AC-33B使用類(lèi)別及一定的短路性能，才能保證用戶(hù)安全使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇秀蘋(píng) 李則臣 喬延華 王景新.自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電磁機(jī)構(gòu)反力特性的分析方法[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，（1）：18-23.

[2] 蔡志遠(yuǎn) 陳朝輝 王新偉.自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器的發(fā)展與應(yīng)用[J].低壓電器，2011，（22）：11-15.