Principiile de funcționare ale unui comutator de transfer automat

Un comutator de transfer automat(ATS) este un dispozitiv folosit pentru redirecționarea energiei în circumstanțe speciale. De exemplu, în timpul unei catastrofe naturale, puterea de utilitate publică se poate stinge la un spital și comutatorul de transfer automat pornește generatorul de rezervă. Există o mulțime de probleme implicate într-un astfel de transfer - dintre care nu cel mai puțin ia decizia cu privire la momentul în care este sigur să reveniți la puterea de utilitate publică.

ATS sunt utilizate pentru a asigura continuitatea alimentării cu energie electrică, deși acest lucru poate însemna lucruri diferite în situații diferite. Într-o casă tipică, o afacere mică sau o instituție, puterea continuă poate însemna că o scurtă întrerupere poate fi tolerată.

De exemplu, dacă un generator de rezervă este utilizat pentru a furniza energie de rezervă atunci când alimentarea cu utilități publice cedează, va exista o pauză în timp ce generatorul pornește. Într-un spital orice întrerupere de peste câteva secunde poate fi catastrofală.

Există mai multe moduri prin care ATS poate asigura că întreruperea este foarte scurtă - inclusiv bateriile pentru a umple golul de la încetarea puterii de utilitate publică până la pornirea generatorului de rezervă livra. Unele comutatoare automate detectează scăderile și vârfurile temporare ale puterii de utilitate publică care precede eșecul și pornește generatorul înainte de eșecul complet al puterii publice.

Inginerii instalează de obicei comutatoare de transfer pentru a comuta o sarcină între două surse diferite de curent electric. Unele sunt manuale și pot fi activate când utilizatorul rotește un comutator, în timp ce altele, cum ar fi comutatoarele automate de transfer, vor comuta în funcție de modul în care se schimbă sursa de alimentare. Când sursa de energie electrică eșuează, comutatorul de transfer automat poate intra în vigoare pentru a alimenta o clădire.

Un ATS poate controla când un generator de rezervă depinde de tensiunea din alimentarea primară pentru o clădire. Când fac acest lucru, trebuie să transfere și încărcarea către generatorul de rezervă. Acestea funcționează blocând generatorul de rezervă pentru a deveni o sursă de energie electrică până când generatorul însuși este pornit pentru alimentare temporară.

Un exemplu de proces pas cu pas pe care îl poate folosi ATS este:

1. Când puterea electrică dintr-o clădire se stinge, ATS pornește generatorul de rezervă. Acest lucru face ca generatorul să se pregătească pentru a furniza energie electrică casei.
2. Când generatorul este gata să funcționeze, ATS comută puterea de urgență la sarcină.
3. Apoi, ATS comandă oprirea generatorului când se restabilește alimentarea cu energie electrică.

Atunci când alimentarea nu funcționează, comutatorul de transfer automat comandă pornirea generatorului. Când generatorul este gata să furnizeze energie, ATS comută puterea de urgență la sarcină. Odată ce puterea de utilitate este restabilită, ATS trece la puterea de utilitate și oprește generatorul de comenzi.

Dacă casa dvs. avea un ATS care controla un generator de rezervă, ATS ar porni generatorul atunci când se produce o pană de curent și generatorul de rezervă ar începe să furnizeze energie. Inginerii proiectează în general case și comutatoare de transfer astfel încât generatorul să rămână separat de sistemul care distribuie energia în clădire. Acest lucru protejează generatorul de supraîncărcare. O altă măsură de protecție pe care o folosesc inginerii este aceea că au timp de „răcire” pentru a împiedica supraîncălzirea generatorului.

Proiectele ATS permit uneori eliminarea sarcinii sau schimbarea priorității altor circuite. Acest lucru permite electricității și puterii să circule în moduri care sunt mai optime sau mai utile în scopurile clădirii. Aceste opțiuni pot fi utile pentru a împiedica supraîncălzirea sau supraîncărcarea cu electricitate a generatoarelor, a plăcilor de circuite ale controlerului motorului și a altor componente.

Încărcarea ușoară este o metodă care permite transferul încărcării de la utilitar la generatoarele sincronizate mai ușor, care poate reduce la minimum pierderile de tensiune în timpul acestor transferuri.

Inginerii de sisteme electrice și electricieni au cunoștințele, experiența și abilitățile pentru a-și crea propriile comutatoare de transfer automat. Persoanele fără acest tip de acreditări sau calificări nu ar trebui să încerce să își creeze propriile lor, deoarece nu posedă pregătirea necesară. Cu toate acestea, există modalități prin care vă puteți crea propriile plăci de panouri ale întrerupătorului pentru a face față semnalelor electrice între dispozitive în diverse scopuri.

Necesită echipamente generale utilizate în procesele de inginerie electrică, inclusiv întrerupătorul de transfer automat în sine, o placă de circuit, un contor de curent alternativ, întreruptoare, bare de bare, șine DIN, lumini LED și echipamente de lipit. Nu efectuați acești pași decât dacă aveți măsuri de siguranță pentru a vă proteja de curent.

Pașii generali pentru a vă crea propria placă de circuit cu un comutator de transfer automat sunt:

1. Instalați o șină DIN pentru a monta întrerupătoarele într-un container care va fi carcasa comutatorului de transfer automat. Șinele DIN sunt utilizate la construirea dispozitivelor și a dispozitivelor electronice care utilizează echipamente industriale precum plăci de circuite și fire. Asigurați-vă că îl fixați strâns și că există o gaură pentru a lăsa cablurile să treacă în recipient.
2. Apoi, puteți instala bare bare neutre și sol. Aceste bare sunt utilizate ca întrerupătoare, benzi metalice care sunt utilizate în echipamentele de comutare pentru a permite curentului să se distribuie în mod corespunzător în întregul echipament. De asemenea, puteți utiliza materiale de izolare adecvate pentru a vă asigura că potențialul dintre barele de împământare neutre și cele de siguranță este întotdeauna zero. Acest lucru este esențial pentru spargerea și realizarea circuitelor între generatoare prin detectarea diferențelor de putere dintre ele.
3. Conectați bare de bare la instalarea dvs. Puteți utiliza sârmă torsadată pentru a preveni căderea semnificativă de tensiune între întrerupătoare pentru comutatorul de transfer automat și restul instalației.
4. Dacă doriți, puteți adăuga indicatoare LED între întrerupătoare și surse de alimentare primite. Acest lucru vă va ajuta să detectați dacă un întrerupător este închis sau nu.
5. Adăugați comutatorul de transfer automat și contorul de curent alternativ la instalație. Transformatorul care modifică curentul ar trebui să fie în jurul ieșirii comutatorului de transfer automat. Contorul de curent alternativ ar trebui să detecteze câtă tensiune utilizează instalația. Păstrați-l strâns și sigur pentru a preveni scurgerile de tensiune și alte probleme.
6. Testați configurarea pentru siguranță înainte de a o implementa. Dacă există rezistență la căldură din partea rezistențelor care poate provoca probleme precum supraîncălzirea, asigurați-vă că remediați asta prin schimbarea rezistenței sau folosirea mai multor măsuri de siguranță, cum ar fi schimbarea configurării circuitului întrerupătoare.

Setările ATS pot utiliza mai multe generatoare pentru a proteja operațiunile electrice care apar simultan în zone care sunt departe una de alta. Aceste sisteme folosesc mai multe setări ATS pentru a acționa ca și cum ar exista un singur ATS cu un singur generator. Acest lucru permite sistemelor ATS să acționeze cu mai multe generatoare în scopuri, de exemplu, pentru diferite clădiri sau diferite tipuri de proiecte arhitecturale.

Fiecare ATS are nevoie de un controler pentru a se asigura că puterea se transferă în siguranță și eficient între sursele de utilități și generatoare. Acestea trebuie să fie testate în ambele direcții și să distribuie energia în mod corespunzător. Ei trebuie să se asigure că iau în considerare chiar și diferențele minuscule de timp dintre alimentarea diferitelor clădiri sau generatoare diferite. Pentru unele operațiuni, chiar și milisecunde fără alimentare pot afecta scopurile diferitelor proiecte de clădiri.

În plus față de modelele ATS cu încărcare ușoară, există tranziție deschisă, tranziție închisă și comutator de transfer static modele pentru diferite scopuri de comutatoare de transfer. Comutatoarele de transfer deschise, inclusiv cele ATS sau comutatoarele de transfer break-before-make funcționează prin încetarea contactului cu o sursă de energie și crearea contactului cu alta. Acest lucru previne retroalimentarea nedorită, fluxul de curent electric într-o direcție nedorită, precum și utilizarea energiei din două surse care concurează una împotriva celeilalte.

În schimb, comutatoarele de transfer închise sau comutatoarele make-before-break transferă puterea fără a provoca niciun fel de întrerupere. Acest lucru este util mai ales pentru clădiri și echipamente electrice care se bazează pe puterea lor în așa fel încât chiar și o întrerupere pentru o fracțiune de secundă poate fi dăunătoare. Spre deosebire de întrerupătoarele de transfer deschise, întrerupătoarele de alimentare închise găsesc modalități de încărcare a energiei pentru a se asigura că generatorul poate și furnizează energie înainte de a întrerupe conexiunea cu o sursă de energie la cealaltă.

Aceste tipuri de comutatoare sunt mai complexe decât cele deschise și trebuie să monitorizeze fluxul de energie în timpul tranziției și să redirecționeze puterea - folosind condensatori de bypass - pentru a preveni fluxul înapoi.

Inginerii se referă la diferite surse de energie sincronizate atunci când diferența de tensiune dintre ele este mai puțin de 5% sau au diferențe de frecvență mai mici de 0,2 Hz. Guvernatorii izocroni controlează această schimbare în putere. Întrerupătoarele închise asigură că aceste transferuri de energie pot avea loc în aceste condiții și uneori în perioade mai mici de 100 de milisecunde. Aceste comutatoare se vor transforma în comutatoare de transfer deschise dacă transferul închis nu este posibil.

În cele din urmă, comutatoarele de transfer static utilizează semiconductori, cum ar fi redresoarele controlate cu siliciu, pentru a transfera sarcini între surse. Aceste setări utilizează energia mișcării electronilor din acești semiconductori pentru a permite transferul să se întâmple aproape instantaneu. Sunt foarte fiabile și funcționează independent de sursele de energie disponibile, dar trebuie testate pentru a proteja sarcina de întreruperile frecvenței de alimentare.

La determinarea dimensiunii ATS și a principiilor de control al pornirii automate care trebuie utilizate, inginerii iau în considerare diferite tipuri de curent. Un demaror de motor și scopul pe care îl are în sistem guvernează curent de intrare, cantitatea de curent pe care circuitul o folosește pentru a alimenta un dispozitiv alimentat de curent alternativ prima dată când îi aplicați curent.

Casele folosesc ATS ca parte a sistemului lor de urgență prin aceste metode. Inginerii și arhitecții le proiectează pentru a se asigura că sunt fiabile, adaptabile, eficiente, eficiente și nu sunt susceptibile la daune. Ei testează în mod obișnuit modalitățile de transfer a încărcăturilor în case pentru a se asigura că funcționează corespunzător.

Proiectele ATS variază de la utilizarea pe câteva circuite la o casă întreagă atunci când sunt utilizate în arhitectura casei. Două întrerupătoare de circuit pot funcționa împreună simultan pentru a se asigura că comutatorul are loc fără pierderi de tensiune sau putere. Transferurile automate efectuează acest comutator și, după ce au restabilit curentul, utilizează un proces de „răcire” pentru a preveni supraîncălzirea.

Companii precum Generac oferă în general sisteme ATS de 100 sau 200 amp. Acestea pot costa peste 600 de dolari.

Centralele electrice utilizează întrerupătoare închise la fel cum fac casele pentru nevoile lor. Cercetări sau echipamente care se bazează pe utilizarea continuă a energiei întrerupătoare automate de transfer în aranjamente mai complicate pentru a-și satisface nevoile unice. Procesul de instalare a comutatorului automat al generatorului trebuie să utilizeze aceste aranjamente pentru a satisface nevoile individuale ale gospodăriilor și clădirilor.

Inginerii electrici pot crea ei înșiși aceste instalații și pot crea săli de control în diferite scopuri, cum ar fi în spitale sau centre de date. Acestea ar putea fi utilizate și în luminile de urgență care indică indivizii către ieșiri atunci când este necesar, ventilație periculoasă pentru eliminarea substanțelor chimice toxice din camere și chiar a alarmelor la monitorizarea instalațiilor pentru incendii.

Modul în care funcționează aceste comutatoare automate poate implica alarme care semnalizează puterea mai mică. Aceasta comandă comutatoarele de transfer automat pentru a porni generatoarele de rezervă și, după ce a detectat că au începute, setările distribuie energie în clădire la proiectarea comutatorului de transfer automat al generatorului instalare.

Unii producători ATS includ APC, Dell, Cummins Power Generation, General Electric și Western Telematic. Aceste companii lucrează pentru a oferi produse cu comutator de transfer pentru diferite utilizări, sprijinindu-le și întreținându-le după instalare.