符合標準安全可靠ATSE設計制造選擇的依工學論文

　　摘要：按照低壓電器的發(fā)展規(guī)律，可以預計，未來ATSE將象其它低壓開關一樣，逐步淘汰用其它開關代替ATSE的解決方案，代之于完全按照標準設計的ATSE。ATSE的工作性質，決定了其故障會帶來重大的損失，所以，安全可靠性是ATSE設計、制造和選用最關鍵的指標。隨著市場對ATSE了解、理解加深，ATSE在經(jīng)歷了替代品向專門化過渡之后，未來產(chǎn)品的差異將集中在安全可靠性和服務方面。

　　關鍵詞：ATSE 設計 制造 選擇 發(fā)展趨勢

　　一、我國目前ATSE產(chǎn)品市場狀況和發(fā)展趨勢

　　現(xiàn)狀：

　　ATSE是低壓電器最新的一個標準，2003年才開始執(zhí)行，所以，目前產(chǎn)品市場還不成熟，表現(xiàn)在：

　　１．用熟悉的開關（接觸器、斷路器、隔離開關），通過增加電源檢測和自動轉換功能作為電源轉換開關是許多廠商最快捷、開發(fā)成本最低的解決方案。實際上，既然中國、IEC、UL都為ATSE制訂了專門的標準，說明其它現(xiàn)有的開關不能夠完全滿足ATSE特定的要求，所以，ATSE也應該象其它傳統(tǒng)的開關一樣，是一類專門用途的開關裝置，應該按照標準要求，專門設計、制造。

　　２．名稱不規(guī)范，ATSE國家標準的中文名稱是：自動轉換開關電器。既然有標準，名稱就應該規(guī)范、唯一。

　　３．由于ATSE在使用過程中不是經(jīng)常動作的開關，所以，不同品牌的質量差異不宜區(qū)別，有質量問題的產(chǎn)品也不容易在短時間發(fā)現(xiàn)，導致產(chǎn)品的質量、可靠性常常被忽視。這是目前阻礙我國ATSE技術、質量提高的最大障礙。

　　４．因為ATSE還沒有實行CCC認證，全國已經(jīng)有100多個品牌，還可以帖牌，產(chǎn)品質量參差不齊。

　　ATSE的發(fā)展趨勢：

　　按照低壓電器的發(fā)展規(guī)律，可以預計，未來ATSE將象其它低壓開關一樣，逐步淘汰用其它開關代替ATSE的解決方案，代之于完全按照標準設計的ATSE。

　　ATSE的工作性質，決定了其故障會帶來重大的損失，所以，安全可靠性是ATSE設計、制造和選用最關鍵的指標。隨著市場對ATSE了解、理解加深，ATSE在經(jīng)歷了替代品向專門化過渡之后，未來產(chǎn)品的差異將集中在安全可靠性和服務方面。

　　二、關于ATSE選擇的一些建議：

　　中國、IEC、UL都對ATSE制訂專門的標準（幾個標準完全等同），所以，就必須選擇符合標準的ATSE，由于我國ATSE沒有實行CCC認證，所以，目前符合國家標準的唯一依據(jù)就是獲得由中國質量認證中心按照GB/T14048.11標準頒發(fā)的CQC證書。

　　ATSE故障會帶來重大的損失，所以，高可靠性是選擇ATSE的重要依據(jù)。一個ATSE是否具有高可靠性，需要看其是否符合“功能單一、結構簡單、設計周到、品控嚴格”的可靠性原則。

　　在具體選用時還需要注意下列幾項問題：

　　1.ATSE是一個“裝置”，包括了開關本體和檢測控制電路，能夠檢測兩路電源的狀態(tài)參數(shù)，這是ATSE不同于其它低壓電器的地方。在選用時一定要注意：ATSE的控制器必須能夠分別檢測三相電路，這樣才能保證任何一相出現(xiàn)斷相時，ATSE能夠自動切換。否則，就不能保證ATSE的有效使用，就不是真正意義上的ATSE。

　　2.兩段式與三段式選擇：按照結構越簡單，可靠性越高的可靠性原則，兩段式比三斷式有更高的可靠性，但兩段式ATSE的缺點是，總是有一路電源處于接通狀態(tài)，如果因為任何原因，兩路電源都不正常，就會將“有問題的電源”送到負載，這有背于ATSE的使用原則。

　　3.PC級和CB級：國標規(guī)定，ATSE分為PC級與CB級。現(xiàn)在普遍有一個誤解，將CB級ATSE等同于用斷路器組合的ATSE。實際上，嚴格按照標準定義，無論通過什么機構，只要主觸頭具有分斷短路電流能力的`ATSE，就是CB級ATSE；反之，由斷路器組成的ATSE，如果性能達不到ATSE的要求，也不能夠用作ATSE。所以，CB級ATSE≠斷路器組成的ATSE。按照“結構簡單、功能單一”的可靠性原則，PC級ATSE比CB級ATSE具有更高的可靠性，所以，對可靠性要求高的場合，應當選用PC級。

　　4.選擇CB級ATSE，只需要注意一點：當短路保護功能起作用時，ATSE功能失效（這是UL標準對CB級ATSE特別提示的）。但是，當選擇用斷路器組合而成的CB級ATSE，就要注意下列問題：

　　（1）具有“過載保護”功能，這個功能不僅不是ATSE所需要的，而且，當“過載保護”功能起作用時，負載將斷電，ATSE功能失效。

　　（2）由于具有過載、短路保護功能，所以，結構復雜，與PC級ATSE相比，可靠性低。

　　（3）斷路器的電氣性能是按照斷路器（GB/14048.2）的要求設計制造，而ATSE的電氣性能與之有諸多不同（例如電氣間隙、爬電距離、帶負載切換、短時耐受電流等等）。

　　（4）斷路器設計是長期工作制，觸頭材料主要考慮分斷電弧能力，抗氧化性差。而用斷路器作ATSE時，備用電源的斷路器長期處于分斷狀態(tài)，觸頭長期暴露在空氣中，很容易受到腐蝕，一旦投入使用，可能導致接觸不良，發(fā)生意外。

　　（5）由于選擇性保護是一個困難的問題，斷路器一致性不好或者選擇性保護設計不當，容易導致上下級斷路器同時動作，造成重要負載電源供應中斷，ATSE失去保證重要負載電源供應的作用和轉換功能。

　　（6）結構上存在天然缺陷，難以做到高可靠性，用斷路器組成的ATSE，每動作一次，電機都要“堵轉”，減速齒輪承受極限壓力，導致電機、減速器壽命短，可靠性低。

　　三、泰永科技TBBQ3 PC級ATSE介紹

　　泰永科技TBBQ3 PC級 ATSE特點：

　　完全按照GB/T14048.11標準要求專門設計的PC級ATSE；

　　安全可靠性是設計、制造主要考慮的要素，依據(jù)的可靠性原則是：功能單一、結構簡單、設計周到、品控嚴格；

　　產(chǎn)品取得了CQC認證。

　　１．類別選擇：

　　按照ATSE國家標準，ATSE分為PC級和CB級兩種類型，依據(jù)功能單一、結構簡單的可靠性原則，PC級ATSE比CB級ATSE有更高的安全可靠性。國家ATSE標準起草人，上海電科所高級工程師曲德剛先生和西南設計院徐建兵總工在《建筑電氣》2005年第一期刊登文章《合理選擇與使用自動轉換開關電器（ATSE）》。該文對目前國內(nèi)各種ATSE方案進行了詳細的對比分析，結論是：PC級ATSE是理想的電源轉換開關。國際最專業(yè)的ATSE廠商（例如ASCO、GE、日本高田、愛知等），只制造PC級ATSE。所以，泰永TBBQ3定為PC級。

　　２．設計特點：

　　動力源： ATSE轉換的動力來源只有兩種：電機＋減速機構和勵磁，由于勵磁驅動具有結構簡單，動作可靠、速度快等特點，所以，TBBQ3采用勵磁驅動作為動力源。美國ASCO、GE；日本愛知、高田等專業(yè)廠商都是采用勵磁作為動力源。

　　傳動機構：TBBQ3采用最簡單的連杠機構傳遞動力

　　鎖定機構：TBBQ3采用一個機械鎖扣，將主觸頭可靠的鎖定在設計的位置，保證觸頭的壓力。機構只在轉換瞬間通電，保持狀態(tài)無需電能。

　　拍合式動靜觸頭連接，配備獨立滅弧罩，滅弧迅速，630A以上產(chǎn)品設計有專門的滅弧觸頭，非常適合ATSE帶負荷轉換的苛刻電氣性能要求。美國ASCO、GE；日本愛知、高田等專業(yè)廠商也都是采用拍合式動靜觸頭連接。

　　多個獨立的觸頭，保證觸頭接觸面積和散熱，有利于長期通電的可靠性。

　　觸頭壓力大，保證接觸面積和抵抗電磁力，短時耐受電流大。

　　特別的觸頭材料，兼顧導電、耐弧和防腐性能。考慮了觸頭長期處于打開狀態(tài)，暴露在空氣中的ATSE獨有特點。

　　同步性好，25－3200A轉換時間在75－120毫秒，保證開關有很高的同步性。

　　“V”型位置控制機構保證兩路電源不可能同時接通。

　　三斷式設計，當兩路電源都存在問題是，開關將處于“中間”位置，將電源與負載隔離。當任何一路電源恢復正常時，開關將自動接通正常電源，保證負載連續(xù)供電。

　　開距大，電器間隙和爬電距離是斷路器1.5和1.8倍，可以可靠防止轉換瞬間電源疊加的危險。

　　所有受力大、運動要求準確的零部件，都采用表面氮化處理，保證長期防腐性能和耐磨性，是產(chǎn)品長期可靠工作的關鍵。

　　重要電子元器件選用國際知名品牌，保證開關的可靠性。

　　配備I－V型控制器，滿足客戶各種不同用途的需要

　　III型以上控制器與開關本體分離安裝，有利于維護更換。泰永科技ATSE設計初始，就充分考慮維護的快速、方便性，ATSE本體在正常工作狀態(tài)類似于“保存”狀態(tài)，只有控制器是連續(xù)工作，故障的95%以上是元器件故障，泰永的控制器，可以在３分鐘之內(nèi)更換完畢，并且一個普通人員稍加培訓就可以完成。

　　３．泰永科技TBBS ATSE監(jiān)控系統(tǒng)介紹

　　由于ATSE特殊的工作性質（長期不動作，但一旦需要工作，必須可靠轉換，否則將將會帶來重大損失）。經(jīng)過市場調查，我們發(fā)現(xiàn)，重要用戶都有一個疑慮：一旦出現(xiàn)電源故障，ATSE能否可靠的轉換？另外，對超過ATSE數(shù)量較多的系統(tǒng)，ATSE的日常維護、檢修也存在問題。客戶希望，從保證使用可靠性的觀點要求，應該開發(fā)一個系統(tǒng)，利用計算機技術，對一個系統(tǒng)的所有ATSE進行實時狀態(tài)檢測和動作可靠性定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)、維修和更換有故障的ATSE，保證ATSE在需要時能夠“挺身而出”。

　　根據(jù)這一市場需求，泰永科技以自己成熟的PSC2000監(jiān)控系統(tǒng)技術為基礎，在全國首家推出ATSE專用監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三部分組成：TBBQ3開關本體＋V型控制器＋TBBS監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能如下：

　　可以在計算機上面對系統(tǒng)任意一個或全部ATSE的電源參數(shù)進行實時監(jiān)控、設定

　　可以通過計算機對所有或者某些ATSE進行轉換測試，此項功能可確保一個系統(tǒng)所有ATSE的日常維護可以在計算機上快速完成。

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