1. 定義
ATS（Automatic Transfer Switch）即雙電源自動切換開關(guān)，是一種用于在主電源（常用電源）與備用電源（應(yīng)急電源）之間自動切換的裝置，負載在主電源故障時迅速獲得備用電源供電，避免因斷電導(dǎo)致設(shè)備停機或安全事故。
2. 分類方式
1. 主電路組件
2. 控制與檢測系統(tǒng)
電壓 / 頻率傳感器：實時監(jiān)測主、備電源的電壓（如三相 380V / 單相 220V）、頻率（50Hz/60Hz）及相位差，典型閾值：電壓偏差超過 ±10%、頻率偏差超過 ±2Hz 時觸發(fā)切換。
控制器：分為機械邏輯控制器（如克萊沃 AR 系列的機架式控制器）和微處理器智能控制器（如固也泰 BTB Type 的可編程控制器），負責處理傳感器信號并發(fā)出切換指令。
操作機構(gòu)：電動驅(qū)動（如電機 + 齒輪傳動）或手動操作，PC 級多采用彈簧儲能快速切換機構(gòu)，切換時間≤50ms。
3. 互鎖與保護裝置
機械互鎖：通過連桿、鎖扣等機械結(jié)構(gòu)防止兩組開關(guān)同時閉合，如 SQ5-630/4 的機械互鎖裝置，電源隔離。
電氣互鎖：通過繼電器、接觸器的輔助觸點實現(xiàn)電氣信號互鎖，防止誤動作。
過載 / 短路保護模塊（CB 級專屬）：內(nèi)置熱磁脫扣器或電子脫扣器，當電流超過額定值（如 1.3 倍額定電流持續(xù) 1 小時）或發(fā)生短路（如 10 倍額定電流）時，斷路器自動分斷。
1. 正常供電狀態(tài)（主電源工作）
流程解析：
主電源通過 ATS 的主開關(guān)（如隔離開關(guān)或斷路器）向負載供電，備用電源開關(guān)處于分斷狀態(tài)。
控制器持續(xù)監(jiān)測主電源電壓、頻率及波形，例如檢測到三相電壓均在 342-418V（額定 380V±10%）范圍內(nèi)，頻率在 48-52Hz 時，判定為正常。
機械互鎖裝置鎖定備用電源開關(guān)，防止誤合閘；電氣互鎖通過輔助觸點向監(jiān)控系統(tǒng)反饋 “主電源供電” 狀態(tài)。
2. 主電源故障觸發(fā)切換
故障檢測機制：
電壓異常：主電源單相失壓、三相電壓不平衡度超過 15%（如兩相 380V，一相 200V）。
頻率異常：如主電源頻率降至 45Hz 以下或升至 55Hz 以上（可調(diào)閾值）。
持續(xù)時間閾值：故障持續(xù)超過設(shè)定時間（如 0.5-2 秒），避免瞬時波動誤觸發(fā)切換。
切換動作過程：
控制器發(fā)出分閘指令，主電源開關(guān)通過電動操作機構(gòu)快速分斷（如 PC 級利用彈簧儲能在 50ms 內(nèi)分閘）。
機械互鎖解鎖，備用電源開關(guān)在控制器指令下合閘，實現(xiàn)負載供電切換，總切換時間 PC 級≤100ms，CB 級≤500ms。
切換完成后，控制器向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送 “備用電源供電” 信號，并啟動故障報警（如聲光報警或通訊報文）。
3. 備用電源供電與主電源恢復(fù)切換
自投自復(fù)模式：
當主電源恢復(fù)正常后（如電壓、頻率穩(wěn)定持續(xù) 10 秒），控制器自動觸發(fā)備用電源分閘，主電源合閘，恢復(fù)主電源供電，適用于民用建筑（如商場、辦公樓）。
自投不自復(fù)模式：
主電源恢復(fù)后需手動復(fù)位或通過遠程指令切換回主電源，常用于工業(yè)生產(chǎn)場景（如連續(xù)運行的生產(chǎn)線），避免頻繁切換影響設(shè)備壽命。
4. 手動干預(yù)與應(yīng)急操作
| 對比維度 | PC 級 ATS（以 SQ5-630/4 為例） | CB 級 ATS（以 SQ3 系列為例） |
|---|
| 核心結(jié)構(gòu) | 兩組隔離開關(guān) + 機械聯(lián)動機構(gòu)，無保護脫扣器 | 兩臺斷路器 + 保護模塊（熱磁脫扣器 / 電子脫扣器） |
| 切換邏輯 | 僅檢測電源狀態(tài)，故障時直接切換，無過載 / 短路保護 | 除電源檢測外，還通過脫扣器檢測電流異常，先保護再切換 |
| 切換時間 | ≤100ms（適用于 UPS、精密儀器等不能斷電的負載） | 100-500ms（適用于風機、水泵等允許短時間斷電的負載） |
| 短路耐受能力 | 高（如額定短路電流 50kA），依賴上游斷路器保護 | 中（如額定短路電流 35kA），自身可分斷短路電流 |
| 應(yīng)用場景 | 數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院 ICU、金融系統(tǒng)（需高可靠性切換） | 工業(yè)廠房、商業(yè)建筑（需電源保護與切換一體化） |
1. 切換控制模式
自投自復(fù)模式（常用）
自投不自復(fù)模式（鎖定模式）
手動優(yōu)先模式
2. 保護功能原理
過載保護（CB 級）：
熱磁脫扣器中的雙金屬片因過載電流發(fā)熱彎曲，推動脫扣機構(gòu)使斷路器分閘，動作時間與電流大小成反比（如 1.5 倍額定電流時 10 分鐘內(nèi)分斷）。
短路保護（CB 級）：
短路電流產(chǎn)生強磁場，驅(qū)動電磁脫扣器快速動作，在 10ms 內(nèi)分斷電路，如 SQ3 系列的短路分斷能力達 10kA。
欠壓 / 失壓保護：
電壓低于額定值 70% 時，控制器觸發(fā)延時（如 1 秒）后切換，避免瞬時電壓波動誤動作。
3. 智能監(jiān)控與通訊原理
1. 數(shù)據(jù)中心（高可靠性需求）
2. 醫(yī)院手術(shù)室（生命支持系統(tǒng)）
使用 4P 型 CB 級 ATS（如固也泰 BTB Type），兼具切換與短路保護。原理：當主電源失壓時，ATS 在 200ms 內(nèi)切至備用電源（如 UPS 或發(fā)電機），同時其過載保護功能防止手術(shù)設(shè)備短路導(dǎo)致全手術(shù)室斷電。
自投不自復(fù)模式：手術(shù)中主電源恢復(fù)后不自動切回，避免切換瞬間的電壓波動影響精密設(shè)備（如無影燈、麻醉機）。
3. 工業(yè)生產(chǎn)線（重載負載）
1. 核心參數(shù)對原理的影響
切換時間：直接影響負載斷電時間，如 PC 級≤100ms 可滿足 IT 設(shè)備需求，而 CB 級≥100ms 可能導(dǎo)致部分設(shè)備重啟。
額定電流：決定 ATS 能帶載的功率，如 400A 的 ATS 可驅(qū)動 200kW 以下的負載。
短路耐受電流：PC 級需上游斷路器配合（如主開關(guān)短路分斷能力 65kA），CB 級自身可分斷 35kA 短路電流。
2. 環(huán)境因素對工作原理的影響
1. 日常維護要點
2. 常見故障與原理分析
ATS 的工作原理本質(zhì)是 “電源狀態(tài)檢測 - 邏輯判斷 - 執(zhí)行切換 - 保護聯(lián)動” 的閉環(huán)系統(tǒng)。從 PC 級的純機械快速切換到 CB 級的保護切換一體化，其設(shè)計始終圍繞 “可靠性” 與 “安全性” 展開。在實際應(yīng)用中，需根據(jù)負載特性（如是否允許斷電、是否需要保護）選擇合適類型，并通過合理設(shè)置控制參數(shù)（如切換閾值、模式），在主電源故障時快速、準確地切換至備用電源，為關(guān)鍵負載提供持續(xù)電力保障。
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