關鍵詞: 雙電源轉換開關、ATS、自動轉換開關電器、 ATSE 標準
目前，雙電源自動轉換開關(ATS)在國內已經有幾十年的運用歷史，在沒有標準之前，各種開關（接觸器、斷路器、隔離開關等）都被運用在雙電源自動轉換開關上面。自從國家標準GB/14048.11實施以來，雙電源自動轉換開關（ATS）作為一個獨立的低壓開關種類，被廣泛用于兩路電源間的自動轉換，以確保重要負載電源的連續(xù)供應。目前有多種型式的雙電源轉換開關，本文從標準、結構、選用等方面，給予探討，也希望能給廣大用戶和愛好者提供參考。
一、 標準：
◆國家標準：GB/T14048.11-2002
IEC標準：IEC60947－6－1：1998
低壓開關設備和控制設備 第6部分：多功能電器 第一篇：自動轉換開關電器
◆國家標準的定義：由一個（或幾個）轉換開關電器和其它必需的電器組成，用于檢測電源電路，并將一個或多個負載電路從一個電源自動轉換到另一個電源的電器。
◆中文標準名稱：自動轉換開關電器 英文標準名稱：Automatic Transfer Switching Equipment (ATSE)
◆PC級ATSE：能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流的ATSE。
CB級ATSE：配備過電流脫扣器的ATSE，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流
◆認證情況：中國、IEC、UL都對ATSE制訂專門的標準（幾個標準完全等同），所以，就必須選擇符合標準的ATSE，由于我國ATSE沒有實行CCC認證，所以，目前符合國家標準的唯一依據就是獲得由中國質量認證中心按照GB/T14048.11標準頒發(fā)的CQC證書。
◆特別說明：
• 在沒有國家標準之前，只要具有失電自動轉換功能，都被用于兩路電源間的自動轉換，最早的就是用兩個接觸器加一個邏輯電路控制器組合而成的產品。在有了國家標準之后，選擇ATSE就必須以國家標準為最低要求設計、制造、選擇和使用。目前，由于ATSE沒有實施CCC認證，所以，能夠證明一個開關是否符合ATSE國家標準的唯一依據就是CQC認證（按照GB/14048.11標準）；
• ATSE標準分PC級和CB級兩種類別，國標里其進行CQC認證的型式試驗的內容是不一樣的，所發(fā)的CQC證書也是不同的，不能夠互相代替，也不能夠混淆；
• ATSE是一個裝置，由開關本體和檢測控制器組成，能夠實時檢測兩路電源的狀態(tài)，當常用電源出現故障時（一相或者多相斷相、欠壓、過壓、頻率偏差等），能夠將開關自動轉換到備用電源。控制器是其必不可少的組成部分，也是ATSE與其它低壓開關的主要區(qū)別，對其功能、可靠性必須給予高度重視。
二、 結構分析：
◆ATSE一般由三部分組成：開關本體（ATS）、驅動/保持機構、控制器
◆開關本體：指主觸頭的結構、材料、動靜觸頭連接方式、觸頭壓力、同步性、超程、動觸頭開啟速度、滅弧方式等等構成。
◆驅動/保持機構：使觸頭完成閉合、開啟的傳動機構。有三種方式，電磁直接驅動/保持（例如接觸器）；勵磁＋連杠傳動驅動/機械保持；減速電機＋傳動機構驅動/機械保持。
◆控制器：從僅有單相缺相控制功能到具有超過ATSE預設定的參數要求的參數檢測、現場設定、顯示、帶通訊接口等功能，差別很大。
◆提示：一個真正技術先進、可靠性高的ATSE，必須是以上三個部分都同步達到相應的水平。一個部分的缺陷，就是整個ATSE的缺陷。選擇高可靠性的ATSE，也必須從以上三個方面綜合判斷。
◆下面就目前國內市場供應的產品，進行分析：
• 開關本體(ATS)：開關本體是ATSE的核心，ATSE的電氣性能基本取決于此。目前市場上銷售的ATSE，有兩種本體結構：一種是直接采用標準的開關（接觸器、斷路器、隔離（負荷）開關）作為本體，市場90%以上的ATSE是此類結構。其特點是：利用現有已經非常成熟的開關，所以開發(fā)、制造成本低，開發(fā)風險小、投入少，產品上市速度快，國內有許多專門從事此類產品OEM貼牌的廠商。需要用戶注意，這種結構的開關，其電氣性能基本取決于所選用的本體開關的電氣性能。另一種是完全獨立單獨設計（以ASCO、KRC共立為代表）的本體結構。因為是專門設計，所以觸頭材料、壓力、開啟速度、滅弧等開關的所有性能都可以按照要求設計（特別是高于國家標準要求或者特殊用途，例如AC－33A、耐高電流沖擊能力等）。這類產品的缺點是：開發(fā)周期長、成本高；產品成本高。
本體結構的選擇依據，主要取決于使用類別（負載類型）。例如，用于消防水泵、風機和電梯的ATSE，屬于電感性負載，所以要求選用使用類別為AC－33B的ATSE產品。美國ASCO、日本共立KRC的ATSE產品甚至達到AC－33A的要求。盡管ATSE是非頻繁操作的開關，但按照AC－33A的要求制造，體現產品更高的可靠性。
按照國標GB/T14048.11-2002交流自動轉換開關使用類別分類如下：
電流性質 使用類別 典型用途
頻繁操作 不頻繁操作
交流 AC-31A AC-31B 無感或微感負載
AC-33A AC-33B 電動機負載或包含電動機、電阻負載和30%以下白熾燈負載的混合負載
AC-35A AC-35B 放電燈負載
AC-36A AC-36B 白熾燈負載
根據本產品的研發(fā)經驗，要滿足AC－33使用類別標準，開關就必須采用特殊的觸頭材料（銀合金）、開啟速度要快（＞0.5m/s）、要有專門的滅弧裝置快速滅弧。一般采用銅材作觸頭材料、用電機驅動（開啟速度慢）、沒有特別滅弧裝置的開關，是很難通過真正嚴格按照AC－33使用類別，同時滿足ATSE機械、電氣壽命等國家標準要求試驗的。
• .驅動/保持機構：因為采用的本體結構不同，所以導致驅動/保持的結構也不同。采用現成的斷路器和隔離（負荷）開關作為本體，驅動機構是減速電機＋傳動連桿，機械連鎖、機械保持，保持狀態(tài)無需電能。這種結構的特點是：轉換速度較慢、觸頭分離速度慢（相對于勵磁直接驅動）。專門設計的ATSE，采用的是勵磁驅動＋連桿傳動，機械保持、結構連鎖，這種結構轉換速度快，觸頭分離速度快（100A以下可以達到0.75m/s以上）。
• 控制器：控制器是ATSE必不可少的組成部分，ATSE能否在關鍵時刻發(fā)揮作用，控制器的可靠性是關鍵，這也是ATSE區(qū)別于其它低壓開關的最重要之處。一般用戶（包括一些制造商）往往只關注ATSE的電氣性能，忽視了控制器的功能和可靠性。實際上，ATSE在使用過程中，絕大部分故障是控制器故障。因為只有控制器是連續(xù)工作的器件，所以其設計、制造、檢驗都要嚴格控制。
目前市場上供應的ATSE控制器，最簡單的是只能檢測一路電源的斷相，復雜的可以檢測除電源故障（一相或者多相斷相、欠壓、過壓、頻率偏差等）以外，還可以檢測發(fā)電機的多個參數、可以提供發(fā)電機控制信號和通訊接口等等。選用什么樣的控制器，需要考慮系統(tǒng)設計和負載。
◆特別提示：
• 在一個系統(tǒng)中，各級ATSE的轉換時間要有一個合理的“順序”，這就要求ATSE的控制器可以在現場設定ATSE的轉換時間；
• 帶通訊接口的控制器，需要能夠提供與上位機通訊記錄的檢測報告，因為只有通訊接口（硬件）不能保證能夠正常通訊（軟件）。
三、 選用注意事項
• 必須選擇滿足國家ATSE標準要求的產品，具備CQC認證（按照GB/14048.11標準）是目前唯一的依據；
• 從結構可靠性來講，PC級ATSE可靠性高于采用斷路器組成的CB級ATSE，所以，高可靠性要求的場所，宜選用PC級ATSE（美國ASCO、GE，日本共立KRC、愛知，法國溯高美等國際知名專業(yè)ATSE廠商只提供PC級ATSE也是佐證）；
• 設計時選用PC級還是CB級，考慮的出發(fā)點不應是是否需要短路保護功能（PC級前面加上短路保護電氣，系統(tǒng)就具備與CB級同樣的保護功能），而是可靠性和成本。可靠性要求高，宜選用PC級產品；要求成本低可選用CB級。
• 斷開故障電源的時間，不同結構的產品是不同的，對故障電源（例如斷相）敏感度高的負載，就需要注意，應選用能夠快速斷開故障電源的勵磁驅動式ATSE。采用斷路器的CB級ATSE和采用隔離（負荷）開關的ATSE，是用減速電機驅動（電機轉速一般為15-20rpm，開關需要轉動到一定轉角后觸頭才能斷開），以100A以下電流等級開關為例，控制器發(fā)出轉換指令后，需要1秒以上的時間，故障電源才會斷開，而采用勵磁直接驅動的ATSE，只需要大約30毫秒，故障電源就可以斷開。
• PC級前端是否需要加短路保護電器取決于PC級ATSE能否承受前端短路保護電器保護電流的沖擊。如果能夠承受，切換箱內就不需要再加短路保護電器，如果不能承受，就需要加一個保護電流低于PC級ATSE額定限制短路電流的保護電器，這需要制造商提供ATSE額定限制短路電流的保護電器類型和參數。PC級ATSE的額定限制短路電流必須與前端保護電器類型和參數匹配，此點需要特別注意。
• 要注意選擇適合負載特性的ATSE，此點非常重要，否則可能一次切換就導致開關損壞。帶電感負載的ATSE宜選用具有AC－33使用類別的ATSE。符合這種要求的開關，觸頭材料應當是銀合金，開啟速度要較快，還必須有專門的滅弧裝置。
• 要充分注意操作、維護、更換的方便性：因為ATSE在國內還是較新的電器，使用時間短、范圍小，一般用戶（特別是不直接使用的用戶）不太注意產品的操作、維護、更換的方便性，但成熟的產品，應當是充分考慮這些因素的。因為控制器故障是ATSE使用過程中故障最多的部分，所以，控制器應當是外置式設計，也就是可以不用拆開關就可以方便快捷更換控制器。用斷路器的CB級ATSE，短路保護跳閘以后需要專門的操作才能夠恢復。如果出現其中一個斷路器故障，就必須整個更換新的同型號ATSE，如果不能隨時快速保證產品供應（制造商的供應和物流、服務能力），出現故障將會導致長期停電，這些需要事先充分考慮。
•另外，建議一些場合可以選擇進口PC級開關本體（ATS），同時選擇配套的國產控制器。因為通過大量的工程實踐表明，全套進口的PC級ATSE價格比較高，而國內部分廠家生產的控制器質量也比較好，且價格很實惠！
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