转换交换机:哪种配置适合您的系统?

许多商业和工业设施需要持续的正常运行时间，以便在停电时保持业务连续性。因此，这些设施依靠转换开关等配电设备在正常电源和应急电源之间安全地转换电力。

然而，并非所有的转换开关都是一样的。在设计系统时，可用选项和配置模式的数量之多可能会让工程师望而生畏。因此，在实施转换开关技术时，工程师需要了解可用的配置，以确定哪些配置适合应用程序的需求。

常见的系统安装类型

工程师首先需要了解他们的系统安装类型，以确定最佳转换开关。国家电气规范(NEC)将转换开关定义为四类:应急系统，法律要求的系统，关键操作电源系统和可选备用系统。

应急系统

在火灾和类似灾害中，应急系统提供、自动分配和控制对生命安全至关重要的系统所使用的电力。它们包括火灾探测器、警报器、应急灯、电梯、公共安全通信系统和通风系统。它们经常出现在酒店、剧院、竞技场和医院。它们由市、州、联邦或其他政府机构监管。它们要求在10秒内完成从普通电源到应急电源的转换。

法律规定的系统

与应急系统一样，法律要求的系统是由政府监管的，但它们的设计目的是自动向一组选定的受监管工具供电，这些工具不属于应急系统。这些系统具有关键的加热、制冷、通信、通风和照明等功能，如果电力不可用，这些功能可能会产生危险或干扰救援或消防行动。正常电源和应急电源之间的电力传输必须在60秒内完成。

关键操作电力系统(COPS)

当正常电源发生故障时，这些系统在指定的控制区域提供、分配和控制电力。这些包括暖通空调、火灾报警、安全、通信、信号和其他政府机构认为对国家安全、经济或公共卫生和安全重要的服务。

可选备用系统

操作备用系统不需要在电源故障时自动工作。它们为负载供电，对健康或生命安全没有直接影响。这些系统在商业建筑、农场和住宅中最常见。

理解转换类型

转换开关在正常电源和应急电源之间转换负载的基本方式有两种:开或关。给定负载所执行的特定功能以及这些功能对安全或保安的重要性在确定需要哪种转换方面起着重要作用。

开放的过渡

开放转换是“先断后通”转换，意思是转换开关在连接另一个电源之前先断开与一个电源的连接。在断开和连接之间的一段时间内，正常电源和应急电源都不向下游负载供电。开放跃迁有两种类型:延迟开放和同相开放。

开延迟跃迁

在开放延迟转换中，转换开关在断开一个电源并连接到另一个电源之间暂停。这种延迟通常会持续特定的、预先设定的时间，或者无论负载电压降至预先设定的水平以下需要多长时间。

开相转变

与开放的同相转换，一个自动控制器使用内置的智能来执行一个开放的转换在精确的时刻，它期望正常和应急电源同步的相位，电压和频率。如果在该时间范围内没有发生同步，一些传输交换机能够自动默认为延迟转换，作为故障保护。

封闭的过渡

闭合转换是“先闭合后断开”转换，即转换开关在断开与旧电源的连接之前连接到新电源。由于断开和连接之间没有间隙，因此下游负载在整个传输过程中获得连续的功率。配置为闭合转换的开关通常在两个电源在相位、电压和频率上紧密同步时自动传输功率。两个电源同时连接或“并联”的重叠时间通常不超过100毫秒，以符合当地公用事业互连要求。

切换机制

开关机构是转换开关的一部分，它在物理上负责承载额定电流并将负载连接从一个电源转移到另一个电源。低压开关机构技术有两种基本类型:接触器型和断路器型。断路器开关机构又可分为模制外壳和动力外壳两种类型。

承包商切换机构

承包商转换机制是最常见和最实惠的。这些机构通常构造为双掷开关，电气操作员打开一组电源触点，同时关闭另一组电源触点。在开式过渡设计中，通常采用机械联锁来防止两个触点组同时闭合。在封闭过渡设计中，没有机械联锁。接触器开关机制设计为支持所有三种转换类型:延时开、同相开和闭合。然而，这些机制不包括整体过流保护，因此电源触点不能自我保护。

模制外壳开关机构

在正常和异常情况下，模制外壳开关机构通常用于闭合和中断电路。它们能够支持机械操作，过中心切换或电机操作。当配置用于转换开关时，一对模塑外壳开关通过联锁机械连杆进行操作，可以手动或自动驱动。这些机制提供了一种紧凑、经济高效、服务入门级的解决方案，因为它们不需要额外的上游保护装置。

动力箱机构

动力情况下的机制更大，更快，更强大的比模塑情况下的机制。他们使用的两步储能技术可以机械和电气操作，一些型号具有集成过流保护，类似于典型的模塑外壳设计。它们的高中断额定值也使电源外壳机制非常适合易受大故障电流影响的应用。

操作模式

权力转移包括起始和运行两个过程。初始化是开始传输的过程，而操作是完成传输的过程。大多数转换交换机可以通过添加可配置选项来支持多种操作模式。

手动模式

在手动模式下，启动和操作是手动执行的，通常通过按按钮或移动手柄，使操作员最大限度地控制传输。手动操作的一个优点是，采用模制外壳或电源外壳设计，如果自动控制器损坏或无法操作，则可以在负载下进行转移，作为故障保险。

非自动模式

在非自动模式下，操作员通过按下按钮或旋转开关来手动启动转移，从而使内部机电设备用电操作切换机构。这种装置可以比手动模式更快地完成转换。

自动模式

自动模式涉及转换开关控制器完全管理启动和操作，与手动和非自动模式相比，可以减少延迟时间。当自动控制器检测到电源不可用或断电时触发启动，操作通常由电磁阀或电机执行。虽然这种模式在最短的时间内完成传输，并且不依赖于人工操作，但自动传输开关往往比仅在手动或非自动模式下运行的设备成本更高。

旁路隔离模式

旁路隔离模式允许用户在不影响可用性的情况下安全地对转换交换机进行服务。传统的转换交换机具有单开关机制，但旁路隔离转换交换机包括双开关机制，为关键应用提供冗余。主开关机制处理日常的电力分配到负载，而二次开关机制作为备用。在维修或维护过程中，技术人员可以通过二级机构绕过主机构周围的电源，以确保关键负载不间断地保持供电。

确定设施的正确配置

转换开关支持多种操作模式和转换类型，并具有一系列不同的切换机制。为了确定最适合他们的设施，工程师应该花时间了解转换开关配置的所有不同方面，并根据独特的应用需求做出选择。

通过了解可用的配置并根据特定要求选择正确的开关，控制工程师可以帮助在停电或断电的情况下保持设施正常运行，将他们定位为业务底线的重要贡献者。

查理·休谟是伊顿公司负责自动转换开关的生产线经理。在他的职位上，他负责监督伊顿转换开关解决方案的开发和交付，包括基于断路器和基于接触器的开关。克里斯·瓦夫拉编辑，制作编辑，控制工程， CFE Media, cvavra@cfemedia.com。

更多的建议

关键概念

• 工程师需要在实施转换开关技术时，了解什么是正确的，以满足他们的独特需求。
• 因素工程师需要考虑的包括系统安装、转换类型、切换机制和操作模式。
• 选择正确的转换开关技术将在停电或断电的情况下保持设备正常运行。

考虑一下这个

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