如何合理選擇雙電源自動轉換開關技術

林善泉

摘 要：隨著經濟的高速發展，對電力的供電可靠性及安全性、方便性提出了更高的要求。雙電源自動轉換開關在實際運用中也就越來越普遍了。在實際設計中，我發現有些設計圖紙為CB級自動轉換開關，有些又設計為PC級自動轉換開關，到底哪一類的自動轉換開關更可靠，更合理呢？根據這個問題，我淺談自己的見解和體會。

關鍵詞：雙電源轉換;自動轉換技術;合理選擇

在設計的過程中，經常會遇到一級負荷或二級負荷電源的設計。根據設計規范，一、二級負荷需要雙電源或雙回路供電，實現不同電源之間如何切換，這就不可避免地會使用到雙電源切換開關，如何合理選擇雙電源自動轉換開關技術是本文討論的重點。

一、雙電源自動轉換開關的定義和作用

雙電源自動轉換開關電器簡稱為ATSE，是Automatictransfer switching equipment的縮寫。

ATSE主要用在緊急供電系統，將負載電路從一個電源自動轉換至另一個（備用）電源的開關電器，以確保重要負荷連續、可靠運行。因此，ATSE常常應用在重要用電場所，其產品可靠性尤為重要。轉換一旦失敗將會造成以下二種危害之一，其電源間的短路或重要負荷斷電（甚至短暫停電），其后果都是嚴重的，這不僅僅會帶來經濟損失（使生產停頓、金融癱瘓），也可能造成社會問題（使生命及安全處于危險之中）。因此，雙電源自動轉換開關電器的生產、使用必須列為重點產品加以限制與規范。在設計過程中，就要先期避免設計不合理的設計方案。

ATSE一般由兩部分組成，即開關本體和控制器。而開關本體又有PC級（整體式）與CB級（斷路器）之分。其中PC級能夠接通、承載，但不用于分斷短路電流的ATSE。而CB級是指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。

控制器主要用來檢測被監測電源（兩路）工作狀況，當被監測的電源發生故障（如任意一相斷相、欠壓、失壓或頻率出現偏差）時，控制器發出動作指令，開關本體則帶著負載從一個電源自動轉換至另一個電源，圖1是典型ATSE應用電路。控制器與開關本體進線端相連。

二、介紹市場中存在的雙電源切換開關的總類

國內市場用于兩路電源轉換電器的產品目前有四類。第一類.是由接觸器組成的ATSE;第二類是由斷路器組成的ATSE;第三類用電動負荷開關（符合GBl40483標準）完成兩路電源轉換的產品，第四類為PC級（一體式）ATSE。

由接觸器組成的ATSE產品，它的優點是價格低;缺點是線圈長期通電耗能易燒毀，產品的接通分斷能力低，觸頭易抖動、熔焊。其產品可靠性很低，尤其是在帶負荷轉換時易出現爆炸性事故，這類產品在國外已被淘汰并禁止使用。為克服上述產品缺點，生產斷路器企業推出了CB級ATSE，CB級ATSE是由斷路器加機械連鎖組成，CB級的ATSE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產品（詳見第三點）。因此，市場出現了第三類產品一電動負荷開關，這類產品是由兩臺負荷開關組合加上電操裝置組成，產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。第四類產品為PC級（一體式）ATSE，其綜合了上述產品優點，克服了其缺點，是目前國內外市場較理想的雙電源轉換產品。

三、同類產品結構分析與對比

（一）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級機構不存在該方面問題。因而PC級產品的可靠性遠高于CB級產品。

（二）短路電流的耐受能力不同

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

（三）存在的電源疊加問題不同

PC級ATSE充分考慮了這一因素。PC級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%（標準要求）。因而PC級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，這有利于分斷電弧，但該類觸頭材料易氧化，備用觸頭長期暴露在外，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關燒毀甚至爆炸;而PC級ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。

（五）操作機構不同

CB級ATSE的電動操作機構一般是通過微電機帶動減速齒輪機構對斷路器進行合分工作，又因斷路器機構的限制，微電機必須工作到堵轉后，靠行程開關才斷開控制回路。眾所周知，微電機堵轉工作后，其壽命會大大降低。因而，CB級ATSE電動操作機構可靠性較低。而PC級ATSE的電動操作機構一般為短時工作電磁鐵.由于電磁鐵結構簡單，工作可靠好，所以PC級ATSE電動操作機構的可靠性較高。

結 語

通過上述對比可知PC級ATSE是目前比較理想的電源轉換開關產品。在運用中， PC級ATSE應具有不低于AC-33B使用類別及一定的短路性能，才能保證用戶安全使用。

參考文獻

[1] 蘇秀蘋 李則臣 喬延華 王景新.自動轉換開關電磁機構反力特性的分析方法[J].河北工業大學學報，2017，（1）：18-23.

[2] 蔡志遠 陳朝輝 王新偉.自動轉換開關電器的發展與應用[J].低壓電器，2011，（22）：11-15.