Grundlagen automatischer Umschalter (ATS)?

Duale Stromversorgung Automatik UmschalterEin automatisches Umschalten zwischen zwei verschiedenen Stromversorgungen (ATSE) ist ein elektrisches Gerät, das zum automatischen Umschalten zwischen diesen beiden Stromversorgungen verwendet wird.

So funktioniert es

Ein automatischer Umschalter mit zwei Stromquellen verbindet üblicherweise zwei Stromquellen: eine Hauptstromquelle und eine Notstromquelle. Fällt die Hauptstromquelle aus (z. B. durch Stromausfall oder Überspannung), erkennt der Umschalter den Ausfall automatisch und schaltet den Laststromkreis innerhalb einer festgelegten Zeit von der Hauptstromquelle auf die Notstromquelle um, um die unterbrechungsfreie Stromversorgung der angeschlossenen Geräte zu gewährleisten. Sobald die Hauptstromversorgung wiederhergestellt ist, kann der Umschalter die Last gemäß den eingestellten Bedingungen automatisch oder manuell wieder an die Hauptstromquelle anschließen.

Struktur und Zusammensetzung

Schalterkörper: Hierbei handelt es sich um die Ausführung von Leistungsschaltkomponenten, üblicherweise in Form eines mechanischen oder elektrischen Schalters, der zwischen verschiedenen Stromversorgungen für einen zuverlässigen elektrischen Verbindungs- und Trennvorgang verwendet werden kann.
Die Steuerung überwacht den Zustand zweier Stromversorgungen, z. B. Spannung, Frequenz, Phase und weitere Parameter, und steuert die Schaltvorgänge gemäß vordefinierten Regeln und Logik. Sie verfügt über Funktionen zur Signalerkennung, -verarbeitung und -steuerung, wodurch sie Stromversorgungsfehler schnell und präzise erkennt und Schaltbefehle ausgibt.
Betätigungsmechanismus: Er ist für die Ausführung der Anweisungen der Steuerung zuständig und betätigt den Schalterkörper, um die Stromversorgung zu schalten. Der Betätigungsmechanismus kann elektrisch, pneumatisch oder elektromagnetisch sein, um unterschiedlichen Anwendungsszenarien und Lastanforderungen gerecht zu werden.

Typ

PC-Klasse: Es handelt sich um eine integrierte Konstruktion, das Kontaktsystem besteht aus Silberlegierung oder Kupferlegierung, es verfügt über ein hohes Schaltvermögen und eine hohe Zuverlässigkeit, kann dem Einfluss von Kurzschlussströmen standhalten und eignet sich für Orte mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung, Krankenhäuser, Flughäfen, Rechenzentren usw.
CB-Klasse: Leistungsschalter als Hauptkörper mit Überstrom-, Kurzschluss- und anderen Schutzfunktionen, aber mit relativ langer Schaltzeit, geeignet für Orte, an denen die Stromversorgungskontinuität nicht besonders anspruchsvoll ist, der Stromkreis aber dennoch Schutz benötigt, wie z. B. Industrieanlagen, Gewerbegebäude usw.

Anwendungsszenarien

Krankenhäuser: Kritische Bereiche wie Operationssäle und Intensivstationen benötigen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Automatische Umschalter mit doppelter Stromversorgung schalten bei Ausfall einer Stromversorgung schnell auf die andere um und gewährleisten so den reibungslosen Betrieb der medizinischen Geräte und damit die Patientensicherheit.
Rechenzentrum: Im Rechenzentrum werden große Mengen wichtiger Daten gespeichert, Server und andere Geräte dürfen nicht ohne Weiteres abgeschaltet werden. Ein automatischer Umschalter mit doppelter Stromversorgung schaltet rechtzeitig auf Standby-Stromversorgung um, um Datenverlust und Serviceunterbrechungen zu verhindern.
Transportwesen: Flughäfen, Bahnhöfe und andere Verkehrsknotenpunkte – Beleuchtung, Signalanlagen, Sicherheitsausrüstung usw. – sind auf eine zuverlässige Stromversorgung angewiesen. Ein automatischer Umschalter mit doppelter Stromversorgung gewährleistet, dass diese wichtigen Anlagen auch bei einem Stromausfall weiter funktionieren und so die Verkehrssicherheit und -ordnung aufrechterhalten werden können.
Industrielle Produktion: In einigen industriellen Produktionsprozessen, die nicht ohne Weiteres gestoppt werden können, wie beispielsweise in der Chemie-, Stahl- und anderen Industrien, kann der automatische Umschalter mit doppelter Stromversorgung bei Problemen mit der Stromversorgung schnell umschalten, wodurch ein Stillstand der Produktionsanlagen vermieden und Produktionsausfälle reduziert werden.

Was sind die häufigsten Fehler bei automatischen Umschaltern mit zwei Stromversorgungssystemen?
Häufige Fehler bei automatischen Umschaltern mit zwei Stromversorgungssystemen sind unter anderem Schaltstörungen, anormale Schaltzeiten, Überhitzung und Durchbrennen von Kontakten sowie Ausfälle der Steuerung. Im Folgenden wird dies genauer analysiert:
Kann nicht ordnungsgemäß umschalten
Ausfall der Stromausfallerkennungsschaltung: Wenn Komponenten der Erkennungsschaltung beschädigt sind, wie z. B. Spannungswandler, Stromwandler, Widerstände, Kondensatoren usw., kann die Steuerung den Zustand der Stromversorgung nicht genau erkennen und keinen Umschaltbefehl ausgeben.
Controller-Fehler: Ein Fehler im internen Mikroprozessor, Speicher oder der Logikschaltung des Controllers kann dazu führen, dass der Controller nicht ordnungsgemäß funktioniert und den Schalter nicht mehr steuern kann.
Ausfall des Betätigungsmechanismus: Ein Ausfall des Betätigungsmechanismus des Motors, des Getriebes, der Pleuelstange und anderer Teile, wie z. B. Motorbrand, Getriebeverschleiß, Pleuelstangenbruch usw., führt dazu, dass der Schalter nicht mehr schalten kann.
Ungewöhnliche Umschaltzeit
Die Reglerparameter sind nicht korrekt eingestellt: Die Schaltverzögerungszeit ist entweder zu lang oder zu kurz und entspricht somit nicht den praktischen Anwendungsanforderungen. Unterschiedliche Anwendungsszenarien erfordern unterschiedliche Schaltzeiten. Eine ungeeignete Einstellung kann dazu führen, dass die angeschlossenen Geräte aufgrund der langen Abschaltzeit nicht ordnungsgemäß funktionieren.
Spannungsschwankungen in der Stromversorgung: Bei großen Spannungsschwankungen der beiden Stromversorgungen kann dies die Beurteilung des Zustands der Stromversorgung durch den Controller beeinträchtigen und somit zu Abweichungen der Schaltzeiten führen.
Überhitzung und Verbrennung der Kontakte
Schlechter Kontakt: Bei längerem Gebrauch kann es durch Oxidation, Verschleiß usw. zu Kontaktproblemen kommen, die den Kontaktwiderstand erhöhen. Bei Stromfluss entsteht viel Wärme, wodurch die Kontakttemperatur ansteigt.
Der Laststrom ist zu groß: Wenn der tatsächliche Laststrom den Nennstrom des automatischen Umschalters für die Doppelstromversorgung überschreitet, wird der Kontakt einen zu großen Strom aufnehmen, was zu einer Überhitzung führt.
Fehler im Lichtbogenlöschsystem: Probleme im Lichtbogenlöschsystem, wie z. B. Beschädigungen der Lichtbogenabdeckung, fehlendes Löschmittel usw., führen dazu, dass der Kontaktunterbrechungslichtbogen nicht rechtzeitig gelöscht werden kann, der Lichtbogen weiterbrennt, die Kontakttemperatur stark ansteigt und der Kontakt durchbrennt.
Fehlfunktion des Controllers
Softwarefehler: Fehler, Bugs oder Versionsinkompatibilitäten im Programm des Controllers können dazu führen, dass der Controller nicht ordnungsgemäß funktioniert, z. B. den Leistungszustand falsch einschätzt und das Schalten nicht richtig steuert.
Hardwareausfall: Elektronische Bauteile des Controllers, wie z. B. Chips, Kondensatoren, Quarzoszillator usw., werden durch Alterung, Überhitzung, Überspannung usw. beschädigt, was dazu führt, dass der Controller nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.
Weist darauf hin, dass das Signal abnormal ist.
Beschädigung der Kontrollleuchte: Aufgrund von Beschädigungen der Kontrollleuchte, schlechtem Leitungskontakt oder anderen Gründen kann die Kontrollleuchte, die den Status der Stromversorgung, die Schalterstellung und andere Informationen anzeigt, nicht ordnungsgemäß funktionieren, was es dem Bediener erschwert, den Zustand des Geräts zu beurteilen.
Signalübertragungsfehler: Die Signalübertragungsleitung zwischen dem Steuergerät und der Kontrollleuchte ist unterbrochen, kurzgeschlossen oder es liegen andere Fehler vor, die dazu führen, dass die Kontrollleuchte das korrekte Signal nicht empfangen kann und somit eine Störung anzeigt.

Vor- und Nachteile verschiedener Arten von automatischen Umschaltern für duale Stromversorgung

Automatische Dual-Power-Umschalter werden hauptsächlich in PC-Level- und CB-Level-2-Typen unterteilt, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile aufweisen.

Automatischer Umschalter für zwei Stromversorgungen in PC-Klassen
Vorteile
Einfache StrukturDurch die Verwendung einer integralen Struktur, im Allgemeinen durch das Umwandlungskontaktsystem, den Antriebsmechanismus und die intelligente Steuerung, ohne komplexe Auslöse- und andere Schutzvorrichtungen, ist die Struktur relativ einfach und die Zuverlässigkeit hoch.
Hohe Schaltgeschwindigkeit: Kann die Stromversorgung in kurzer Zeit, in der Regel innerhalb von 100 ms, umschalten und eignet sich daher für Anwendungen mit hohem Bedarf an unterbrechungsfreier Stromversorgung, wie z. B. Rechenzentren, Operationssäle in Krankenhäusern usw. Dadurch wird effektiv vermieden, dass zu lange Umschaltzeiten zu Geräteausfällen oder Datenverlusten führen.
Hohes Abschaltvermögen: Das Kontaktsystem verwendet Hochleistungsmaterialien wie Silberlegierungen oder Kupferlegierungen, die ein hohes Abschaltvermögen aufweisen, großen Kurzschlussströmen standhalten und den Stromkreis bei einem Ausfall der Stromversorgung zuverlässig unterbrechen können, um die Sicherheit von Geräten und Personal zu gewährleisten.
Nicht-Stoßstrom: Durch eine vernünftige Auslegung und Steuerung kann im Schaltvorgang ein stoßfreies Stromschalten erreicht werden, wodurch die Belastung der Lastgeräte minimiert wird. Dies ist besonders geeignet für Präzisionsgeräte mit hohen Anforderungen an die Stromqualität.
Nachteile
Die Schutzfunktion ist relativ schwachDer automatische Umschalter mit zwei Stromversorgungen auf PC-Ebene verfügt in der Regel nicht über Überstrom-, Kurzschluss- und andere Schutzfunktionen und muss in Verbindung mit anderen Schutzgeräten verwendet werden, was die Komplexität und die Kosten des Systems erhöht.
Hoher PreisAufgrund der Verwendung von Hochleistungsmaterialien und fortschrittlichen Herstellungsverfahren sowie der strengen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Schaltgeschwindigkeit ist der Preis für automatische Umschalter mit doppelter Stromversorgung der PC-Klasse relativ hoch, was bei einigen kostensensiblen Projekten zu Einschränkungen führen kann.
Automatischer Umschalter der CB-Klasse mit doppelter Stromversorgung
Vorteile
Mit SchutzfunktionenDer Leistungsschalter als Hauptkörper verfügt selbst über Überstrom-, Kurzschluss-, Überlast- und andere Schutzfunktionen. Er kann den Stromkreis rechtzeitig unterbrechen, wenn dieser ausfällt, um die angeschlossenen Geräte und die Leitungssicherheit zu schützen. Das Funktionsprinzip reduziert den Einsatz externer elektrischer Schutzgeräte und vereinfacht die Systemkonfiguration.
Der Preis ist relativ niedrig.Im Vergleich zur PC-Klasse zeichnet sich der automatische Umschalter der CB-Klasse mit zwei Stromversorgungen durch eine relativ einfache Struktur und einen einfacheren Herstellungsprozess aus, wodurch der Preis vergleichsweise niedrig ist und er in Bereichen mit strengerer Kostenkontrolle, wie z. B. in gewöhnlichen Industrieanlagen, Gewerbegebäuden und anderen Anwendungsgebieten, breiter eingesetzt wird.
Nachteile
Langsame SchaltgeschwindigkeitAufgrund des relativ komplexen Funktionsmechanismus des Leistungsschalters und der Notwendigkeit einer gewissen Zeit für den Auslöse- und Schließvorgang ist die Schaltzeit des automatischen Umschalters der CB-Klasse für zwei Stromversorgungen länger und liegt üblicherweise zwischen einigen hundert Millisekunden und einigen Sekunden, was für einige Geräte, die eine sehr hohe Kontinuität der Stromversorgung erfordern, möglicherweise nicht ausreicht.
Begrenzte BremskraftObwohl der Leistungsschalter selbst über ein gewisses Abschaltvermögen verfügt, ist das Gesamtabschaltvermögen des automatischen Umschalters der CB-Klasse mit zwei Stromversorgungen im Vergleich zur PC-Klasse relativ gering, und bei hohen Kurzschlussströmen hat der automatische Umschalter der CB-Klasse mit zwei Stromversorgungen ein relativ geringes Abschaltvermögen, kann den Stromkreis möglicherweise nicht zuverlässig unterbrechen, wodurch gewisse Sicherheitsrisiken entstehen.
ImpulsstromBeim Schaltvorgang kann es aufgrund der Wirkungsweise des Leistungsschalters und des Lichtbogens im Moment der Kontakttrennung zu einem gewissen Impulsstrom kommen, der sich auf die angeschlossenen Geräte auswirkt. Insbesondere bei Geräten, die eine hohe Stabilität der Stromversorgung erfordern, können zusätzliche Maßnahmen zur Unterdrückung von Stoßströmen erforderlich sein.