Os princípios operacionais de uma chave de transferência automática

A interruptor de transferência automática(ATS) é um dispositivo usado para redirecionar energia em circunstâncias especiais. Por exemplo, durante uma catástrofe natural, a energia da rede pública pode cair em um hospital e a chave de transferência automática liga o gerador reserva. Há uma série de questões envolvidas nessa transferência - a menos importante delas é tomar a decisão sobre quando é seguro voltar para o poder de utilidade pública.

Os ATS são usados ​​para garantir a continuidade do fornecimento de energia, embora isso possa significar coisas diferentes em situações diferentes. Em uma casa típica, pequena empresa ou instituição, a alimentação contínua pode significar que uma curta interrupção pode ser tolerada.

Por exemplo, se um gerador de reserva for usado para fornecer energia de reserva quando a energia da rede pública falhar, haverá uma pausa enquanto o gerador é inicializado. Em um hospital, qualquer interrupção de mais de alguns segundos pode ser catastrófica.

Existem várias maneiras de a ATS garantir que a interrupção seja muito breve - incluindo baterias para preencher a lacuna desde a interrupção da energia de utilidade pública até o início do gerador de backup fornecem. Alguns interruptores automáticos detectam as quedas e picos temporários na energia da concessionária que precede a falha e dá partida no gerador antes da falha completa da energia pública.

Os engenheiros normalmente instalam chaves de transferência para alternar uma carga entre duas fontes diferentes de corrente elétrica. Alguns são manuais e podem ser ativados quando o usuário aciona um botão, enquanto outros, como os interruptores de transferência automática, alternam dependendo de como a fonte de alimentação muda. Quando a fonte de energia elétrica falha, a chave de transferência automática pode entrar em vigor para fornecer energia a um edifício.

Um ATS pode controlar quando um gerador de backup depende da tensão na alimentação primária de um edifício. Ao fazer isso, eles também devem transferir a carga para o gerador de backup. Eles funcionam bloqueando o gerador de reserva de se tornar uma fonte de energia elétrica até que o próprio gerador seja ligado para energia temporária.

Um exemplo de um processo passo a passo que um ATS pode usar é:

1. Quando a energia elétrica em um edifício é cortada, o ATS liga o gerador de backup. Isso faz com que o gerador se prepare para fornecer energia elétrica para a casa.
2. Quando o gerador está pronto para funcionar, o ATS comuta a energia de emergência para a carga.
3. O ATS então comanda o gerador para desligar quando a energia da rede elétrica é restaurada.

Quando a energia falha, a chave de transferência automática comanda o gerador para iniciar. Quando o gerador está pronto para fornecer energia, o ATS comuta a energia de emergência para a carga. Assim que a energia da rede elétrica for restaurada, o ATS muda para a energia da rede elétrica e comanda o desligamento do gerador.

Se sua casa tivesse um ATS que controlasse um gerador de reserva, o ATS ligaria o gerador quando ocorresse uma queda de energia e o gerador de reserva começaria a fornecer energia. Os engenheiros geralmente projetam casas e chaves de transferência de modo que o gerador permaneça separado do sistema que distribui energia por todo o edifício. Isso protege o gerador de sobrecarga. Outra medida de proteção que os engenheiros usam é que eles têm tempos de "resfriamento" para evitar o superaquecimento do gerador.

Os projetos ATS às vezes permitem a redução da carga ou a alteração da prioridade de outros circuitos. Isso permite que a eletricidade e a energia circulem de maneira mais otimizada ou útil para os propósitos do edifício. Essas opções podem ser úteis para evitar que geradores, placas de circuito do controlador do motor e outros componentes superaqueçam ou sobrecarreguem com eletricidade.

O carregamento suave é um método que permite a transferência de carga da concessionária para os geradores sincronizados com mais facilidade, o que também pode minimizar a perda de tensão durante essas transferências.

Os engenheiros de sistemas de energia e elétricos têm o conhecimento, a experiência e as habilidades para criar seus próprios interruptores de transferência automática. Indivíduos sem esses tipos de credenciais ou qualificações não devem tentar criar as suas próprias, pois não possuem o treinamento necessário. Ainda assim, existem maneiras de fazer suas próprias placas de painel de disjuntores para lidar com sinais elétricos entre dispositivos para várias finalidades.

Requer equipamento geral usado em processos de engenharia elétrica, incluindo a chave de transferência automática em si, uma placa de circuito, um medidor de CA, disjuntores, barramentos, trilhos DIN, luzes LED e equipamentos de solda. Não execute essas etapas a menos que você tenha precauções de segurança para se proteger da corrente.

As etapas gerais para fazer sua própria placa de circuito com uma chave de transferência automática são:

1. Instale um trilho DIN para montar os disjuntores em um recipiente que será o gabinete da chave de transferência automática. Os trilhos DIN são usados ​​na construção de dispositivos e eletrônicos que usam equipamentos industriais, como placas de circuito e fios. Certifique-se de prendê-lo firmemente e de que haja um orifício para permitir a passagem dos cabos para dentro do contêiner.
2. Depois, você pode instalar os barramentos neutro e de aterramento. Esses barramentos são usados ​​como disjuntores, tiras metálicas usadas em equipamentos de comutação para permitir que a corrente se distribua apropriadamente por todo o equipamento. Você também pode usar materiais de isolamento apropriados para garantir que o potencial entre os barramentos de aterramento de segurança e neutro seja sempre zero. Isso é essencial para interromper e fazer circuitos entre geradores, detectando as diferenças de potência entre eles.
3. Conecte os barramentos à sua instalação. Você pode usar fio trançado para evitar queda significativa de tensão entre os disjuntores da chave de transferência automática e o resto da instalação.
4. Se desejar, você pode adicionar indicadores LED entre os disjuntores e as fontes de alimentação de entrada. Isso o ajudará a detectar se um disjuntor está fechado ou não.
5. Adicione a própria chave de transferência automática e o medidor de CA à instalação. O transformador que altera a corrente deve estar próximo à saída da chave de transferência automática. O medidor de CA deve detectar quanta tensão a instalação está usando. Mantenha-o apertado e seguro para evitar vazamentos de tensão e outros problemas.
6. Teste sua configuração para segurança antes de implementá-la. Se houver excesso de calor nos resistores que possam causar problemas como superaquecimento, certifique-se de consertar que alterando a resistência ou usando mais precauções de segurança, como alterar a configuração do circuito disjuntores.

As configurações de ATS podem usar vários geradores para proteger as operações elétricas que ocorrem simultaneamente em áreas distantes umas das outras. Esses sistemas usam várias configurações de ATS para agir como se houvesse um único ATS com um único gerador. Isso permite que os sistemas ATS atuem com vários geradores para fins de, por exemplo, diferentes edifícios ou diferentes tipos de projetos arquitetônicos.

Cada ATS precisa de um controlador para garantir que a energia seja transferida com segurança e eficácia entre as fontes da concessionária e os geradores. Eles precisam ser testados em ambas as direções e distribuir a força de acordo. Eles precisam ter certeza de levar em consideração até mesmo as minúsculas diferenças de tempo entre alimentar diferentes edifícios ou diferentes geradores. Para algumas operações, mesmo milissegundos sem energia podem prejudicar os propósitos de diferentes projetos de construção.

Além de projetos ATS com carga suave, existem transição aberta, transição fechada e interruptor de transferência estática designs para diferentes finalidades de chaves de transferência. Chaves de transferência abertas, incluindo as ATS, ou chaves de transferência break-before-make operam interrompendo o contato com uma fonte de energia e criando contato com outra. Isso evita retroalimentação indesejada, o fluxo de corrente elétrica em uma direção indesejada, bem como o uso de energia de duas fontes que competem entre si.

Em contraste, chaves de transferência fechadas ou chaves make-before-break transferem energia sem causar qualquer tipo de interrupção. Isso é especialmente útil para edifícios e equipamentos elétricos que dependem de sua energia de tal forma que mesmo uma interrupção por uma fração de segundo pode ser prejudicial. Ao contrário dos interruptores de transferência abertos, os interruptores de energia fechados encontram maneiras de carregar energia para garantir que o gerador pode fornecer e fornece energia antes de interromper a conexão de uma fonte de energia com a outra.

Esses tipos de interruptores são mais complexos do que os abertos e precisam monitorar o fluxo de energia durante a transição e desviar a energia - usando capacitores de desvio - para evitar o refluxo.

Os engenheiros referem-se a diferentes fontes de energia como sincronizadas quando a diferença de tensão entre elas é menos de 5% ou têm diferenças de frequência de menos de 0,2 Hz. Governadores isócronos controlam essa mudança em potência. Os interruptores fechados garantem que essas transferências de energia possam ocorrer sob essas circunstâncias e, às vezes, em tempos de menos de 100 milissegundos. Essas chaves se transformarão em chaves de transferência abertas se a transferência fechada não for possível.

Finalmente, os comutadores de transferência estática usam semicondutores como retificadores controlados por silício para transferir cargas entre as fontes. Essas configurações usam a energia do movimento dos elétrons nesses semicondutores para permitir que a transferência aconteça quase que instantaneamente. Eles são muito confiáveis ​​e funcionam independentemente das fontes de energia disponíveis, mas devem ser testados para proteger a carga de interrupções na frequência de energia.

Ao determinar o tamanho do ATS e os princípios de controle de partida automática que precisam ser usados, os engenheiros levam em consideração os diferentes tipos de corrente. Uma partida de motor e a finalidade que tem no sistema governa o corrente de irrupção, a quantidade de corrente que o circuito usa para energizar um dispositivo alimentado por CA na primeira vez que você aplica corrente a ele.

As residências usam o ATS como parte do sistema de emergência por meio desses métodos. Engenheiros e arquitetos os projetam para garantir que sejam confiáveis, adaptáveis, eficientes, eficazes e não suscetíveis a danos. Eles testam rotineiramente a maneira como transferem cargas nas residências para garantir que operem de maneira adequada.

Os projetos ATS variam desde o uso em alguns circuitos até uma casa inteira quando usados ​​na arquitetura da casa. Dois disjuntores podem trabalhar juntos simultaneamente para garantir que a troca aconteça sem tensão ou perda de energia. As transferências automáticas executam essa mudança e, após terem restaurado a energia, usam um processo de "resfriamento" para evitar o superaquecimento.

Empresas como a Generac geralmente oferecem sistemas ATS de 100 ou 200 amp. Eles podem custar mais de $ 600.

As estações de energia usam disjuntores fechados, assim como as casas fazem para suas necessidades. Pesquisas ou equipamentos que dependem de energia contínua usam chaves de transferência automática em arranjos mais complicados para atender às suas necessidades exclusivas. O processo de instalação da chave automática do gerador precisa usar esses arranjos para atender às necessidades individuais de residências e edifícios.

Os engenheiros elétricos podem criar esses projetos para as próprias instalações e criar salas de controle para seus diferentes fins, como em hospitais ou centros de dados. Também podem ser usados ​​em luzes de emergência que apontam as pessoas para as saídas quando necessário ventilação perigosa para remover produtos químicos tóxicos de quartos e até mesmo alarmes ao monitorar instalações para incêndios.

A maneira como esses designs de interruptores automáticos funcionam pode envolver alarmes que sinalizam menos energia. Isso comanda os interruptores de transferência automática para iniciar os geradores de backup e, depois de detectar que eles iniciado, as configurações distribuem energia por todo o edifício ao projetar a chave de transferência automática do gerador instalação.

Alguns fabricantes de ATS incluem APC, Dell, Cummins Power Generation, General Electric e Western Telematic. Essas empresas trabalham para oferecer produtos de chave de transferência para diferentes usos, ao mesmo tempo que os oferece suporte e manutenção após a instalação.