自动转换开关电器.

在"电力"类别中ATS全称为"自动转换开关电器"，是Automatic transfer switching equipment的缩写。

ATS主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。

因此，ATS常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。

转换一旦失败将会造成以下二种危害之一，其电源间的短路或重要负荷断电（甚至短暂停电），其后果都是严重的，这不仅仅会带来经济损失（使生产停顿、金融瘫痪），也可能造成社会问题（使生命及安全处于危险之中）。

因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点产品加以限制与规范。

互动热备份（ATS）。

ATS又可解释为automatic test system ,即自动测试系统。

自动转换开关电器自动转换开关电器，即ATSE（Automatic Transfer Switching Equipment）。

主要适用于额定电压交流不超过1000V 或直流不超过1500V 的紧急供电系统，在转换电源期间中断向负载供电。

1.ATSE的定义1.1 转换开关电器（转换开关）Transfer Switching Device (Transfer Switch)将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的电器。

1.2 自动转换开关电器(ATSE) Automatic Transfer Switching Equipment (ATSE)由一个（或几个）转换开关电器和其它必需的电器组成，用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。

电气行业中简称为“双电源自动转换开关”或“双电源开关”。

2.ATSE的分类ATSE 可分为两个级别：PC 级和CB 级。

PC级ATSE ：只完成双电源自动转换的功能，不具备短路电流分断（仅能接通、承载）的功能；CB级ATSE ：既完成双电源自动转换的功能，又具有短路电流保护（能接通并分断）的功能。

3.ATSE的使用类别3.1 交流：AC-31A/B 电阻负载；AC-33A/B 电动机负载或含电动机、电阻负载和30%白炽灯负载的混合负载；AC-35A/B 放电灯负载；AC-36A/B 白炽灯负载。

3.2 直流：DC-31A/B 电阻负载；DC-33A/B 电动机负载或含电动机的混合负载；DC-36A/B 白炽灯负载。

注：A为频繁操作，B为不频繁操作。

4.ATSE的正常使用环境条件4.1 周围空气温度：+ 40℃~ -5℃（UL在其它标准内有规定）。

4.2 海拔院不超过2 000m。

4.3大气条件：①湿度。

最高温度为+40℃时，空气的相对湿度不超过50%，在较低的温度下可以允许有较高的相对湿度，例如20℃时达90%（日常环境）。

②污染等级：污染等级2 （家用及类似用）；污染等级3 （工业级）。

工业用电器一般适用于污染等级3的环境。

4.4 过电压类别（安装类别）：IV——电源水平（进线端），III——配电水平，II——负载水平（控制电器）。

4.5 电磁环境：环境A （非公共电网，有较高骚扰源），环境B（公共电网，无较高骚扰源）。

5.选用的基本原则如下[1]：5.1 选型时需特别注意的指标有：CB 级ATSE 的额定短路接通与分断能力。

5.2 原则上ATS 自动转换开关电器不作为短路保护电器使用,只作为电源自动转换开关使用。

5.3 ATSE 的额定电流应大于或等于其上级空气断路器的整定电流。

5.4 根据每路电源的性质及不同用途确定投切方式：自投自复、自投不自复。

5.5 根据每路电源的性质指定优先电源、不指定优先电源;并确定相关功能如过欠电压检测、频率检测、缺相检测、通讯接口、电气机械互锁、连续可调的延时转换等，可实现自动、远程、紧急手动控制等。

6.ATSE的发展历程电源切换系统类产品发展大体经历了三类：接触器类、塑壳断路器类/负荷隔离开关类、一体式自动转换开关电器类。

6.1 接触器类此类电源切换系统以接触器为切换执行部件，切换功能用中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能，一般为非标产品，缺点是主回路接触器工作需要二次回路长期通电，容易产生温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障。

因为是非标产品，其组成元器件较多，产品质量受元器件、制造工艺制约，故障率较高，现已逐渐被新产品代替。

6.2 塑壳断路器类此类电源切换系统以塑壳式断路器为切换执行部件，切换功能用ATS自动控制单元完成，有机械和电气连锁，功能完善，操作性能好，使用寿命高，组成元器件较少，安装方便。

该类属CB级转换开关电器，由两个断路器作为电流分断单元，并配备电流脱扣器，具备一定的保护能力，断路器的接通/分断能力比继电器高很多。

该类产品稳态时由机械结构进行保持，由于断路器同负荷隔离开关本身的区别，在过电流状况下的应用效果不如PC级产品。

6.3 负荷隔离开关类负荷隔离开关型转换开关电器是在两个负荷隔离开关的基础上加装电动操作机构、机械连锁机构、自动控制单元等一体化组装而成。

电流的分断单元为负荷隔离开关，其触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的，不具备电路的保护功能，这一类产品属于PC级产品，它因采用了弹簧储能、瞬时释放的加速机构，能快速接通、分断电路或进行电路的转换，产品操作性能可靠。

6.4 一体式自动转换开关电器类此类电源转换系统是集开关与逻辑控制于一体，无需外加控制器，真正实现机电一体化的自动转换开关。

此类电源切换系统产品的触头系统采用“单刀双掷”设计，为统一设计制造，体积小，结构简单。

该产品不具备电流保护功能，属于PC级转换开关电器产品。

该类产品一般转换时间比较小，开关切换驱动采用电机驱动，切换平稳可靠，操作器电机驱动只在开关切换瞬间有电流通过，稳态时无需提供工作电流，节能显著。

产品无温升发热、触点粘结、线圈烧毁现象。

开关带有机电联锁装置，可实现自投自复、自投不自复、失压、欠压、断相保护、手动－自动转换、延时控制等，为电源切换类主流产品。

自动转换开关（ATSE）的国家产品标准是2002年10月发布，2003年4月开始实施的。

但在此之前的几十年里，早就有了双电源供电系统的应用。

遇到双电源转换的场合，大多使用双接触器和双断路器组合的形式来实现—而且这种使用方式至今也在使用。

每一种定型的产品都有其自身的定义、功能、作用、执行标准和典型应用，（机械）接触器的定义为：仅有一个休止位置，能接通、承载和分断正常电路条件（包括过载运行条件）下的电流的一种非手动操作的机械开关电器；其作用是远距离频繁地接通和分断主电路和大容量控制电路；产品制造标准为GB14048.4-2003。

（机械的）断路器的定义为：能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在所规定的非正常电路（例如短路）下接通、常在一定时间合分断电流的一种机械开关电器；断路器的作用就是自动切断故障线路、保护负载设备及配电线路，也可以用于补频繁地接通和断开电路以及控制电动机的启/停；产品制造标准为GB14048.2-2001。

接触器多用于控制回路，而断路器用于保护回路，但两个接触器或两个断路器组合，在经过合理的机械/电气联锁以后，就可以完成双电源转换功能。

用双接触器来完成双电源转换的功能，使用历史已经有几十年了，其性能的好坏这里不做评价，但有一点值得注意：组合以后的接触器只完成电源转换的功能，不再具有线路控制的功能了。

如果该回路中需要远距离启动电动机等设备，依然需要再增加控制作用的接触器！用双断路器来完成双电源转换功能也是应用了几十年了，与双接触器所不同的是，一开始人们就赋予这两个断路器双重任务--电源转换和线路保护。

二、ATSE的功能1．基本功能—双电源转换。

GB/T14048.11-2002标准中，转换开关被定义为：将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的电器；自动转换开关电器（ATSE）为：由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器组成，用于监视电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。

也就是在两路供电电源间，选择一路符合标准的向负载持续供电，这就是ATSE最基本的功能。

2．附加功能—保护功能。

按照GB/T14048.11-2002标准，ATSE被分为PC级和CB级两类，PC级就是只完成ATSE的基本功能-双电源转换；而CB级ATSE除了转换功能以外，还被赋予过电流（短路）保护的功能，实际上CB级ATSE就是以往用双断路器组合完成电源转换功能的一种产品明确化、定型化。

ATSE到底选用PC级还是CB级，一直是建筑电气业内这几年争论的焦点，这将决定供配电系统是否另设保护元件而增加成本。

无论是CB级ATSE还是用两个断路器组合完成双电源转换功能，在制造和使用中必须确保一点：操作机构应具有可靠的电气与机械联锁以防止同时接通正常电源与备用电源。

这里所要求的电气联锁比较容易理解，但如何确定可靠的机械联锁呢？按结构形式分类，断路器有框架断路器、塑壳断路器之分。

无论那种形式的断路器，开关触头的结构是相同的（图三）。

包括动、静触头在内的带电体，都是被封在开关内部，也就是说无法看到断路器的触头。

那么双断路器是如何做机械联锁的呢？断路器触头结构塑壳断路器使用一种机械驱动/联锁机构，固定塑壳断路器的扳把，保证一个断路器扳把在上（该断路器的闭合位置）、同时另一断路器的扳把在下（该断路器的断开位置），从而达到机械联锁。

但实际使用中我们发现断路器的扳把不是那么可靠，不能真实的反应开关触头的位置，如果扳把和开关触头间的联锁杠杆坏掉，就有可能扳把的移动没有带动开关动触头的移动，根本做不到两断路器可靠的机械联锁。

目前市场上广泛使用的框架开关及其联锁机构—钢丝簧或者钢杆，可以完成保护和电源转换功能。

同样，框架断路器的动、静触头被密闭在框架中，无论用钢丝簧还是钢杆都无法触及到—即便触及到也是相当危险的！所以这种外置的刚性联锁，实际联锁的是反映开关状态的位置节点。

断路器有三个位置：“ON”、“OFF”、“TRIP”，每一个位置会有一个位置节点做出反馈来。

这一位置反馈可以用电信号远传----常常被用作双断路器的电气联锁，也可以通过钢杆、钢丝簧等刚性元件做位移反馈----被用作双断路器的机械联锁。

但反映开关状态的位置节点和开关动触头间还有一个联锁关系，并不是直接与动触头相连，如果这一联锁关系发生了故障，位置节点就不能真实反馈开关动触头的位置所在。

因此，在这位置节点上做的机械联锁，不能很可靠的保证不同时接通两路供电电源！如果将经常使用的双断路器转换形式，准确的用图例表示为：那么很多设计和用户就会察觉这种方式不是那么可靠了。

所以说，双断路器的保护和转换的双重作用，实际上是牺牲了转换的安全可靠性为代价的。