หลักการทำงานของสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ

อัน สวิตช์โอนอัตโนมัติ(ATS) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนเส้นทางไฟฟ้าในสถานการณ์พิเศษ ตัวอย่างเช่น ระหว่างเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ ไฟฟ้าจากสาธารณูปโภคอาจดับที่โรงพยาบาล และสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติจะเริ่มต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง มีปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องในการโอนย้ายดังกล่าว อย่างน้อยก็กำลังตัดสินใจว่าเมื่อใดจึงจะปลอดภัยที่จะเปลี่ยนกลับไปใช้ไฟฟ้าจากสาธารณูปโภค

ATS ใช้เพื่อประกันความต่อเนื่องของแหล่งจ่ายไฟ แม้ว่านี่อาจหมายถึงสิ่งต่าง ๆ ในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน ในบ้านทั่วไป ธุรกิจขนาดเล็ก หรือสถาบัน พลังงานที่ต่อเนื่องอาจหมายความว่าสามารถทนต่อการหยุดชะงักระยะสั้นได้

ตัวอย่างเช่น หากใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองเพื่อจ่ายไฟสำรองเมื่อไฟฟ้าดับจากสาธารณูปโภค จะมีการหยุดชั่วคราวในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเริ่มทำงาน ในโรงพยาบาลการหยุดชะงักนานกว่าสองสามวินาทีอาจเป็นหายนะ

มีหลายวิธีที่ ATS สามารถรับประกันได้ว่าการหยุดชะงักนั้นสั้นมาก – รวมถึงแบตเตอรี่ เพื่ออุดช่องว่างตั้งแต่ไฟฟ้าดับจนถึงจุดสตาร์ทเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง จัดหา. สวิตช์อัตโนมัติบางตัวจะตรวจจับการลดลงชั่วคราวและการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของพลังงานสาธารณูปโภคซึ่งเกิดขึ้นก่อนความล้มเหลวและเริ่มต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก่อนที่ไฟฟ้าสาธารณะจะดับสนิท

วิศวกรมักจะติดตั้งสวิตช์ถ่ายโอนเพื่อสลับโหลดระหว่างแหล่งกระแสไฟฟ้าสองแหล่งที่แตกต่างกัน บางตัวเป็นแบบแมนนวลและสามารถเปิดใช้งานได้เมื่อผู้ใช้พลิกสวิตช์ ขณะที่บางตัว เช่น สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ จะสลับไปตามการเปลี่ยนแปลงของแหล่งพลังงาน เมื่อแหล่งพลังงานไฟฟ้าขัดข้อง สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติอาจมีผลต่อการจ่ายไฟให้กับอาคาร

ATS สามารถควบคุมได้เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายหลักสำหรับอาคาร เมื่อพวกเขาทำเช่นนี้ พวกเขาจะต้องโอนโหลดไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองด้วย ทำงานโดยปิดกั้นไม่ให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองกลายเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าจนกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเปิดทำงานชั่วคราว

ตัวอย่างหนึ่งของกระบวนการทีละขั้นตอนที่ ATS อาจใช้คือ:

1. เมื่อไฟฟ้าในอาคารดับ ATS จะเริ่มเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมที่จะจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับบ้าน
2. เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมทำงาน ATS จะเปลี่ยนไฟฉุกเฉินเป็นโหลด
3. จากนั้น ATS จะสั่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้ปิดเครื่องเมื่อมีการเรียกคืนพลังงานจากสาธารณูปโภค

เมื่อไฟฟ้าดับ สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติจะสั่งให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเริ่มทำงาน เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมที่จะจ่ายไฟ ATS จะสลับไฟฉุกเฉินไปที่โหลด เมื่อไฟฟ้าจากอาคารได้รับการกู้คืนแล้ว ATS จะสลับเป็นพลังงานสาธารณูปโภคและคำสั่งปิดตัวสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

หากบ้านของคุณมี ATS ที่ควบคุมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง ATS จะเริ่มเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อไฟฟ้าดับและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองจะเริ่มจ่ายไฟ โดยทั่วไปแล้ว วิศวกรจะออกแบบบ้านและสวิตช์ถ่ายโอนเพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแยกจากระบบที่จ่ายไฟทั่วทั้งอาคาร สิ่งนี้จะช่วยปกป้องเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากการโอเวอร์โหลด มาตรการป้องกันอื่นที่วิศวกรใช้คือมีเวลา "เย็นลง" เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าร้อนเกินไป

การออกแบบ ATS ในบางครั้งทำให้สามารถปลดโหลดหรือเปลี่ยนลำดับความสำคัญของวงจรอื่นได้ ซึ่งช่วยให้กระแสไฟฟ้าและพลังงานหมุนเวียนในลักษณะที่เหมาะสมหรือเป็นประโยชน์ต่อวัตถุประสงค์ของอาคารมากกว่า ตัวเลือกเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากในการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แผงวงจรควบคุมมอเตอร์ และส่วนประกอบอื่นๆ จากความร้อนสูงเกินไปหรือไฟฟ้าเกินพิกัด

การโหลดแบบนุ่มนวลเป็นวิธีที่ช่วยให้การถ่ายโอนโหลดจากยูทิลิตี้ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครไนซ์ทำได้ง่ายขึ้น ซึ่งสามารถลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าระหว่างการถ่ายโอนเหล่านี้ได้

ระบบไฟฟ้าและวิศวกรไฟฟ้ามีความรู้ ประสบการณ์ และทักษะในการสร้างสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติของตนเอง บุคคลที่ไม่มีข้อมูลประจำตัวหรือคุณสมบัติเหล่านี้ไม่ควรพยายามสร้างตนเองเนื่องจากไม่มีการฝึกอบรมที่จำเป็น ยังมีวิธีที่คุณสามารถสร้างแผงเบรกเกอร์วงจรของคุณเองเพื่อจัดการกับสัญญาณไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ

ต้องใช้อุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้ในกระบวนการทางวิศวกรรมไฟฟ้ารวมถึงสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ ตัวมันเอง, แผงวงจร, มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ, เซอร์กิตเบรกเกอร์, บัสบาร์, ราง DIN, ไฟ LED และอุปกรณ์บัดกรี อย่าทำตามขั้นตอนเหล่านี้เว้นแต่คุณมีข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยเพื่อป้องกันตัวเองจากกระแสไฟ

ขั้นตอนทั่วไปในการสร้างแผงวงจรของคุณเองด้วยสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติคือ:

1. ติดตั้งราง DIN เพื่อติดตั้งเซอร์กิตเบรกเกอร์ในภาชนะที่จะเป็นโครงของสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ ราง DIN ใช้ในการสร้างอุปกรณ์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้อุปกรณ์อุตสาหกรรม เช่น แผงวงจรและสายไฟ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ยึดอย่างแน่นหนาและมีรูสำหรับให้สายเคเบิลเข้าไปในภาชนะ
2. จากนั้นคุณสามารถติดตั้งบัสบาร์กลางและกราวด์ได้ บัสบาร์เหล่านี้ใช้เป็นเบรกเกอร์ แถบโลหะที่ใช้ในอุปกรณ์สวิตช์เพื่อให้กระแสไฟกระจายตัวอย่างเหมาะสมทั่วทั้งอุปกรณ์ คุณยังอาจใช้วัสดุฉนวนที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าศักย์ไฟฟ้าระหว่างบัสบาร์สายดินที่เป็นกลางและสายดินเพื่อความปลอดภัยนั้นเป็นศูนย์เสมอ นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำลายและสร้างวงจรระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยการตรวจจับความแตกต่างของพลังงานระหว่างกัน
3. เชื่อมต่อบัสบาร์กับการติดตั้งของคุณ คุณอาจใช้ลวดเกลียวเพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าตกระหว่างเบรกเกอร์สำหรับสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติและส่วนที่เหลือของการติดตั้ง
4. หากต้องการ คุณสามารถเพิ่มไฟ LED ระหว่างเบรกเกอร์และอุปกรณ์จ่ายไฟขาเข้าได้ วิธีนี้จะช่วยให้คุณตรวจพบว่าเบรกเกอร์ปิดอยู่หรือไม่
5. เพิ่มสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติและมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับในการติดตั้ง หม้อแปลงไฟฟ้าที่เปลี่ยนกระแสควรอยู่บริเวณเอาต์พุตของสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับควรตรวจจับว่าการติดตั้งใช้แรงดันไฟฟ้าเท่าใด เก็บให้แน่นและแน่นหนาเพื่อป้องกันไฟรั่วและปัญหาอื่นๆ
6. ทดสอบการตั้งค่าของคุณเพื่อความปลอดภัยก่อนใช้งาน หากมีความร้อนมากเกินไปจากตัวต้านทานที่อาจทำให้เกิดปัญหาเช่นความร้อนสูงเกินไป ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้แก้ไข โดยการเปลี่ยนความต้านทานหรือใช้มาตรการป้องกันเพิ่มเติม เช่น การเปลี่ยนการตั้งค่าวงจร เบรกเกอร์

การตั้งค่า ATS สามารถใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่องเพื่อป้องกันการทำงานทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นพร้อมกันในพื้นที่ที่อยู่ห่างจากกัน ระบบเหล่านี้ใช้การตั้งค่า ATS หลายแบบเพื่อทำหน้าที่ราวกับว่ามี ATS เครื่องเดียวที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องเดียว ซึ่งช่วยให้ระบบ ATS ทำงานร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่องเพื่อวัตถุประสงค์ เช่น อาคารต่างๆ หรือการออกแบบสถาปัตยกรรมประเภทต่างๆ

ATS แต่ละตัวต้องการตัวควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่ากำลังถ่ายโอนอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพระหว่างแหล่งสาธารณูปโภคและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ต้องทดสอบทั้งสองทิศทางและกระจายกำลังตามนั้น พวกเขาต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาคำนึงถึงความแตกต่างของเวลาเพียงเล็กน้อยระหว่างการจ่ายไฟให้กับอาคารต่างๆ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แตกต่างกัน สำหรับการดำเนินการบางอย่าง แม้แต่มิลลิวินาทีที่ไม่มีพลังงานก็อาจส่งผลเสียต่อวัตถุประสงค์ของการออกแบบอาคารต่างๆ

นอกจากการออกแบบ ATS แบบซอฟต์โหลดแล้ว ยังมี การเปลี่ยนแปลงแบบเปิด, การเปลี่ยนผ่านแบบปิด และ สวิตช์ถ่ายโอนแบบสถิต การออกแบบเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ของสวิตช์ถ่ายโอน สวิตช์ถ่ายโอนแบบเปิด รวมถึงสวิตช์ ATS หรือสวิตช์ถ่ายโอนที่แตกก่อนทำการถ่ายโอน ทำงานโดยหยุดสัมผัสกับแหล่งพลังงานแหล่งหนึ่งและสร้างการติดต่อกับอีกแหล่งหนึ่ง ซึ่งจะป้องกันการป้อนกลับที่ไม่ต้องการ การไหลของกระแสไฟฟ้าในทิศทางที่ไม่ต้องการ ตลอดจนการใช้พลังงานจากแหล่งสองแหล่งที่แข่งขันกันเอง

ในทางตรงกันข้าม สวิตช์ถ่ายโอนแบบปิดหรือสวิตช์ที่สร้างก่อนเบรกจะถ่ายโอนพลังงานโดยไม่ทำให้เกิดการหยุดชะงักใดๆ สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับอาคารและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องอาศัยกำลังของมัน ในลักษณะที่การหยุดชะงักเพียงเสี้ยววินาทีก็อาจเป็นอันตรายได้ สวิตช์เปิดปิดที่แตกต่างจากสวิตช์ถ่ายโอนแบบเปิดจะหาวิธีโหลดพลังงานเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถจ่ายไฟได้ก่อนที่จะตัดการเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานหนึ่งไปยังอีกแหล่งหนึ่ง

สวิตช์ประเภทนี้ซับซ้อนกว่าแบบเปิด และจำเป็นต้องตรวจสอบการไหลของพลังงานระหว่างการเปลี่ยนและเปลี่ยนทิศทางพลังงาน โดยใช้ตัวเก็บประจุบายพาสเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับ

วิศวกรอ้างถึงแหล่งพลังงานต่างๆ ที่ซิงโครไนซ์เมื่อแรงดันไฟต่างกัน น้อยกว่า 5% หรือมีความแตกต่างของความถี่น้อยกว่า 0.2 Hz ผู้ว่าการไอโซโครนัสควบคุมการเปลี่ยนแปลงนี้ใน อำนาจ สวิตช์ปิดช่วยให้แน่ใจว่าการถ่ายโอนพลังงานเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สถานการณ์เหล่านี้ และบางครั้งภายในเวลาน้อยกว่า 100 มิลลิวินาที สวิตช์เหล่านี้จะเปลี่ยนเป็นสวิตช์ถ่ายโอนแบบเปิด หากไม่สามารถถ่ายโอนแบบปิดได้

สุดท้าย สวิตช์ถ่ายโอนแบบสถิตใช้เซมิคอนดักเตอร์ เช่น วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอนเพื่อถ่ายโอนโหลดระหว่างแหล่งที่มา การตั้งค่าเหล่านี้ใช้พลังงานจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้เพื่อให้การถ่ายโอนเกิดขึ้นเกือบจะในทันที มีความน่าเชื่อถือสูงและทำงานเป็นอิสระจากแหล่งพลังงานที่มีอยู่ แต่จะต้องผ่านการทดสอบเพื่อป้องกันโหลดจากการหยุดชะงักของความถี่ไฟฟ้า

เมื่อกำหนดขนาดของ ATS และหลักการควบคุมการสตาร์ทอัตโนมัติที่จำเป็นต้องใช้ วิศวกรคำนึงถึงกระแสประเภทต่างๆ มอเตอร์สตาร์ทและวัตถุประสงค์ที่มีอยู่ในระบบควบคุม in การไหลเข้าปัจจุบันคือปริมาณกระแสไฟที่วงจรใช้ในการกระตุ้นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน AC ในครั้งแรกที่คุณใช้กระแสกับอุปกรณ์ดังกล่าว

บ้านใช้ ATS เป็นส่วนหนึ่งของระบบฉุกเฉินโดยใช้วิธีการเหล่านี้ วิศวกรและสถาปนิกออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าเชื่อถือได้ ปรับตัวได้ มีประสิทธิภาพ มีประสิทธิภาพ และไม่ไวต่อความเสียหาย พวกเขาทดสอบวิธีการขนถ่ายสิ่งของในบ้านเป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างเหมาะสม

การออกแบบ ATS แตกต่างกันไปตามการใช้งานในวงจรสองสามวงจรไปจนถึงบ้านทั้งหลังเมื่อใช้ในสถาปัตยกรรมบ้าน เซอร์กิตเบรกเกอร์สองตัวสามารถทำงานร่วมกันได้พร้อมกันเพื่อให้แน่ใจว่าสวิตช์เกิดขึ้นโดยไม่มีแรงดันไฟหรือการสูญเสียพลังงาน การถ่ายโอนอัตโนมัติดำเนินการสวิตช์นี้ และหลังจากที่ได้รับพลังงานแล้ว จะใช้กระบวนการ "เย็นลง" เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

บริษัทอย่าง Generac มักเสนอระบบ ATS 100 แอมป์หรือ 200 แอมป์ พวกเขาสามารถมีราคาสูงถึง $ 600

โรงไฟฟ้าใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบปิดเช่นเดียวกับบ้านๆ ที่ตอบสนองความต้องการ การวิจัยหรืออุปกรณ์ที่ต้องใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องจะใช้สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติในรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของพวกเขา ขั้นตอนการติดตั้งสวิตช์อัตโนมัติของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้การจัดเตรียมเหล่านี้เพื่อตอบสนองความต้องการส่วนบุคคลของครัวเรือนและอาคาร

วิศวกรไฟฟ้าสามารถสร้างการออกแบบเหล่านี้สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกด้วยตนเอง และสร้างห้องควบคุมเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน เช่น ในโรงพยาบาลหรือศูนย์ข้อมูล สิ่งเหล่านี้ยังสามารถนำมาใช้ในไฟฉุกเฉินที่ชี้ให้บุคคลออกไปเมื่อจำเป็น การระบายอากาศที่เป็นอันตรายเพื่อกำจัดสารเคมีที่เป็นพิษออกจากห้องและแม้กระทั่งสัญญาณเตือนเมื่อตรวจสอบสิ่งอำนวยความสะดวก สำหรับไฟ

วิธีการทำงานของการออกแบบสวิตช์อัตโนมัติเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการเตือนที่สัญญาณพลังงานน้อยลง คำสั่งนี้จะสั่งให้สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติเริ่มทำงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง และหลังจากตรวจพบว่าได้ เริ่มต้น การตั้งค่าจะกระจายพลังงานทั่วทั้งอาคารเมื่อออกแบบสวิตช์โอนอัตโนมัติของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การติดตั้ง.

ผู้ผลิต ATS บางราย ได้แก่ APC, Dell, Cummins Power Generation, General Electric และ Western Telematic บริษัทเหล่านี้ทำงานเพื่อนำเสนอผลิตภัณฑ์สวิตช์ถ่ายโอนสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันไปพร้อมกับสนับสนุนและบำรุงรักษาผลิตภัณฑ์เหล่านี้หลังการติดตั้ง