Автоматический переключатель фаз — это устройство, которое автоматически сканирует отключения питания и переключается на альтернативный источник питания без вмешательства человека, обеспечивая работу вашей электрической нагрузки даже при отказе активных источников питания. Помимо защиты нагрузки, оно также позволяет электрической нагрузке сохранять непрерывность в течение короткого периода времени (обычно всего несколько секунд или долей секунды), необходимого для переключения. Одно из основных заблуждений среди клиентов относительно автоматического переключателя фаз — это время, необходимое для выполнения переключения фаз. Однако другой переменной, о которой должны беспокоиться клиенты, является количество полюсов в устройстве; это напрямую влияет на безопасность и стоимость системы, а также на требования к установке и обслуживанию для электрика.
Переключатель фаз — это автоматически переключаемое устройство, которое переключает (или передает) ток с одного источника (входа) на другой источник (выход) среди двух или более источников. Переключатели фаз доступны в ручном, моторизованном или автоматическом исполнении, при этом автоматический тип может включать удобный в эксплуатации ручной байпас для процедур технического обслуживания и ремонта. При рассмотрении трехфазных конфигураций для каждой фазы требуется четыре полюса; по одному для каждой фазы и отдельный нейтральный/заземляющий полюс. Время переключения переключателя определяет его классификацию: в зависимости от чувствительности подключаемого оборудования, оно обычно составляет менее 60 микросекунд для чувствительных устройств и примерно от 1 до 3 секунд для генераторов.
Что устройство фактически выполняет
Внутри переключателя фаз есть два компонента, которые часто упускаются из виду: 1, реле управления, которое контролирует и отслеживает неисправности во входящем питании, и 2, пара взаимоблокируемых контакторов, которые обеспечивают физическое переключение, то есть открытие и закрытие контакторов. Компонент управления отслеживает дефекты во входящем питании, такие как пониженное напряжение, потеря фазы, отказ фазы и ошибки последовательности фаз. Как только обнаруживается неисправность, логика контроллера обеспечивает сначала открытие контактора, связанного с исправным источником питания, а затем закрытие контактора входящего питания. Взаимоблокировка контакторов гарантирует, что оба источника питания никогда не будут подключены одновременно.
Существует две конфигурации работы переключателя фаз. Автоматическая конфигурация — это нормальный режим работы, при котором переключатель самостоятельно выполняет переключение. Режим обхода — это режим обслуживания, при котором контроллер отключается, и техник использует ручку обслуживания для управления переключателем. Режим обхода является крайне важным; без него технику пришлось бы отключать всю подачу питания, чтобы заменить контактор на работающем щите.
Один из старых вариантов, который продолжает появляться в технических спецификациях, — это ручной переключатель: то же оборудование, без электронной системы обнаружения. Он дешевле и подходит, когда входящий источник питания — единственный, который может выйти из строя, и рядом находится человек. Он не подходит для лифтов или серверных помещений.
Где используются переключатели фаз и куда направлен спрос
Существующая технология устарела и не вызывает интереса: насосы, лифты, генераторы, подача котлов и вводные устройства заводов. Эти системы надёжны. Фактически, рост в секторе происходит за счёт других источников.
В настоящее время дата-центры и колокации занимают лидирующую позицию, поскольку однофазное переключение всего за несколько миллисекунд предотвращает отключение стойки во время потери питания, вместо использования аккумуляторного блока, достаточного для всех возможных инцидентов на входе. Здравоохранение занимает второе место, так как поддержание непрерывного питания является требованием, а не опцией в критических зонах ухода. Лифты находятся на третьем месте, когда управление движениями, вероятно, будет осуществляться новой технологией, при которой один контроллер управляет группой лифтов.
Необходимо учитывать юридические вопросы и некоторые меньшие тенденции. Здания заказчиков оснащаются системами солнечных батарей и аккумуляторов, используя трехстороннее переключение вместо двухсторонних вариантов. Крупные электромобили вызывают огромные потребности в электроэнергии, с которыми сеть не всегда справляется, что приводит к подключению к источнику питания вместо постоянного его включения и выключения.
Грубо говоря, выбор между трехфазным и однофазным режимом не является предпочтением, если нагрузка превышает примерно 7 кВт, и различие описано в однофазное против трехфазного объяснение.
Типы и классы
Важно изучить сокращения из технической документации для трех принципов работы трехфазных переключателей.
В первом измерении — количество полюсов: 3-полюсный переключатель отключает три фазы, при этом нейтраль остается подключенной. 4-полюсный переключатель отключает также нейтраль. Когда нейтраль и земля разделены, например, в системе TT, сохранение подключения нейтрали сводит на нет цель их разделения — нейтраль все еще подключена к заземляющему электроду. Использование 4-полюсного переключателя или переключателя с размыканием нейтрали является правильным решением для большинства установок за пределами США.
Измерение технологии связано со скоростью переключения. Производители используют эту терминологию по-разному. Согласно стандарту IEC 60947-4-1, существуют классы I (два разрыва и переключение) и класс II (три разрыва, включая переключение). Класс Q означает, что переключение занимает не более десяти миллисекунд и должен использоваться для электронных устройств. Schneider и ABB имеют разные наборы значений классов с учетом времени переключения.
Измерение конструкции касается ключевых характеристик механизма — отключение при пониженном напряжении с электрической блокировкой, соленоидный тип с механической блокировкой или моторизованный с возвратной пружиной, который является единственной технологией переключения, автоматически возвращающей механизм в сеть при отключении питания. Это важно во многих ситуациях, которые не всегда очевидны: механизм с возвратной пружиной возвращается к нормальной работе, в то время как другие типы удерживают нагрузку на генераторе до тех пор, пока кто-то не выключит его.
Когда переключатель только передает электроэнергию между сетью A и сетью B, и оба источника питания всегда доступны, статический переключатель является лучшим решением, так как у него нет движущихся частей и он переключается менее чем за 10 мс, поддерживая работу обоих источников. Однако этот вариант дороже и требует двух отдельных подключений для правильной работы.
Технические характеристики, определяющие покупку
| VRL22B / VRL22B+ | Что указывают покупатели | Примечания |
|---|---|---|
| Номинальный ток | 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600 А | Размер по полному току нагрузки, затем проверить пусковой ток, если на шине есть двигатели |
| Полюса | 3P или 4P | 4P везде, где нейтраль и земля разделены |
| Время переключения | Класс Q менее 60 мс; классы PC 0,5–5 с | Генераторам нужны секунды, электронике — миллисекунды |
| Обнаружение | Недоволь/перенапряжение, пропадание фазы, последовательность фаз, дисбаланс фаз, потеря нейтрали | Обнаружение потери нейтрали существует только в 4-полюсных устройствах |
| Диапазон настройки | Обычно 0,7–1,3 номинального напряжения | Допуск важнее при слабом питании |
| Выдерживаемый ток короткого замыкания | Icw, обычно 50–100 кА в зависимости от корпуса | Должен быть согласован с upstream автоматом |
| Корпус | IP20 открытый корпус, IP54/65 шкаф | Настольный монтаж требует шкафа в машинном помещении |
| Одобрения | IEC 61439-2, CE и UL, если объект находится в Северной Америке | UL 508A применяется к панели, а не к переключателю отдельно |
Выдерживаемый ток короткого замыкания — это характеристика, по которой люди спорят в последнюю очередь, и именно здесь становится конкретной связь с автоматами вокруг переключателя: выдерживаемый ток должен быть согласован с upstream устройством, а терминология для остальной части панели описана в как переключатель взаимодействует с автоматами вокруг него. Два дополнительных момента следует оставить до присутствия инженера по пусконаладке. Во-первых, укажите длительность провала напряжения по IEC 61000-4-11, от которого вы защищаетесь; переключатель, который восстанавливается за 200 мс, не сможет компенсировать провал на 500 мс. Во-вторых, четко укажите в письменном виде схему подключения нейтралей в расписании.
Преимущества и недостатки
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Отсутствие прерывания нагрузки сверх заявленного времени переключения, без присмотра | Это механическое устройство с ограниченным числом переключений, обычно от 50 000 до 100 000 операций. |
| Блокируется так, чтобы два источника питания не могли быть замкнуты одновременно. | Износ механизма невидим до отказа, после чего нагрузка отключается. |
| Версии с возвратной пружиной восстанавливаются без участия человека. | Версии без возврата требуют ручного сброса после каждого отключения. |
| Обнаруживает отказ фазы и ошибки последовательности, которые простая предохранительная схема могла бы пропустить. | 4-полюсные версии стоят дороже и требуют подключения нейтрали к переключателю. |
| У большинства современных контроллеров доступна удаленная отчетность о состоянии. | Для удаленной отчетности требуется питание и канал связи; на изолированном объекте это затраты без окупаемости. |
| Ручной байпас позволяет проводить техническое обслуживание без отключения нагрузки. | Байпас в ручном положении — это состояние, которое оператор может забыть отключить, что представляет реальный риск в машинном зале. |
Перед тем как читать первичный отчет, всегда следует проверить второй столбец. Его важность заключается в двух вещах: переключатель защищает вас от потери питания, но не от отказа самой системы из-за износа; износ означает, что переключатель придется эксплуатировать вручную, нравится вам это или нет.
Бренды и их стоимость
Основными операторами, занимающими рынок спецификаций, являются североамериканские и европейские компании: Schneider Electric представила свои серии Prisma и Compact, а такие НПО, как ABB, Eaton, Siemens, Hager и Legrand, работают на том же уровне. Они обладают значительным диапазоном регулирования, возможностями мониторинга тока в своих контроллерах и устанавливают все это за плату для клиентов, которая не включает атрибуты бренда.
Азиатские производители работают в той же области, но их цены ниже. Разрыв не является незначительным, что иллюстрируется следующими ценами на моторизованное устройство без корпуса с обнаружением перенапряжения/пониженного напряжения.
Цена на трехполюсные устройства с номиналом 63 А варьируется от $250 до $600. Цена на четырехполюсные устройства с номиналом 100 А находится в диапазоне от $400 до $900, а цена на устройства с номиналом 400 А составляет $1,500–4,000. Что касается устройств с четырехполюсной конструкцией и номиналом 1600 А, они будут стоить более $10,000. Добавление возврата пружины, положения байпаса или дистанционных контактов увеличит цену устройства. Независимо от поставщика, стоимость одного устройства на 600 А представлена в разбивке цены на четырехполюсные устройства на 600 А.
Компания HUYU производит автоматические переключатели фаз, охватывающие тот же диапазон токов, с трехфазными устройствами и цепями, построенными на основе корпуса автоматического выключателя для больших токов. Бизнес-модель проста: все устройства основаны на одном классе механизма IEC 60947-4-1, производятся по китайским ценам, а объем производства достаточен для успешного участия в проектных тендерах.
Как выбрать
Начинайте с нагрузки, а не с переключателя. Полный ток нагрузки определяет рамку; наличие любых двигателей на шине определяет, требуется ли более высокая стойкость к короткому замыканию, чем указано в техническом паспорте.
Затем учитывайте время переключения. Если нагрузка состоит из контроллера лифта, сервера, лабораторного испытательного стенда или любого оборудования с конденсаторными батареями, переключение должно происходить менее чем за 60 миллисекунд, и необходимо указать устройство типа Q. Если это генераторная установка, насос подачи котла или какой-либо цех, допустимы задержки в одну секунду, и предпочтительнее менее сложное устройство с возвратом пружины, которое проще в использовании.
Наконец, необходимо обсудить нейтраль. Определите, соединены ли нейтраль и защитный проводник в какой-либо точке. Если да, то можно использовать трехполюсные устройства. Если нет, правильным решением будут четырехполюсные устройства или устройство отключения нейтрали, что имеет большее значение, чем любая функция из списка характеристик.
Также необходимо определить, что произойдет при возврате. Возврат пружиной к сети или удержание генераторной установки до команды на отключение. Оба варианта существуют и должны быть указаны конкретно, так как значение по умолчанию может не соответствовать вашим требованиям.
Наконец, решите, как часто вы будете проводить тестирование, и заранее запросите номер модели. Компактная рамка, такая как автоматический переключатель фаз В диапазоне от 32 до 63 А охватывает малые панели и малые генераторы; выше примерно 125 А вы переходите в другую семейство корпусов с другими характеристиками короткого замыкания, и технический паспорт должен соответствовать панели. Переключатель должен работать под нагрузкой при вводе в эксплуатацию, а затем регулярно. Интервал работы гораздо более критичен, чем любая функция мониторинга переключателя, и часто является отсутствующим элементом в графике технического обслуживания, что приводит к достижению механизма своего предела без заметных признаков.
Часто задаваемые вопросы
Что делает автоматический переключатель фаз?
Устройство способно контролировать один источник питания, определяя, когда источник вышел за пределы нормы или отказал, что позволяет автоматически переключить нагрузку на другой источник питания. Переключение блокируется, что исключает возможность подключения двух источников питания одновременно. Также в большинстве устройств оно способно обнаруживать пропадание фазы, ошибку последовательности фаз и в некоторых случаях потерю нейтрали в четырехполюсных машинах.
Какой автоматический переключатель фаз лучше всего подходит для дома?
Автоматический переключатель фаз редко является решением для домов. Большинство однофазных жилых домов не имеют резервного источника питания для переключения, и там, где он есть, достаточно блокированного переключателя для одного или двух ключевых цепей. Реальная бытовая ситуация — это наличие генератора, где переключатель для отопления, холодильного оборудования, освещения и одной розеточной цепи решает все проблемы за гораздо меньшую стоимость, чем полноценная автоматическая система.
Что делает автоматическое переключение?
Нагрузка мгновенно переключается с одного источника на другой при обнаружении, и в основном автоматически возвращается обратно. Ключевое слово здесь — автоматическое; хотя ручное переключение выглядит почти так же снаружи, оно требует вмешательства человека. Автоматическое переключающее оборудование используется в ситуациях, где необходимо обеспечить непрерывность нагрузки без присутствия оператора, таких как лифты, системы пожарной сигнализации, дата-центры, водяные насосы и критические цепи в больницах.
Как подключить автоматический переключатель фаз?
Два входящих подключения подсоединяются к двум клеммам питания, нагрузка подключается к общим клеммам, а управляющее подключение — к управляющим клеммам. Необходимо решить, должна ли нейтраль подключаться на трехполюсном или четырехполюсном устройстве до прокладки кабеля. Подключение выполняется с использованием клемм или наконечников, указанных производителем, и момент затяжки устанавливается в соответствии с предписанным значением при проверке номинального времени переключения во включенном состоянии.
Ссылки
- Schneider Electric — линейки автоматических переключателей и терминология классов переключения
- ABB — низковольтное оборудование, включая автоматические переключатели
- Hager — семейства продуктов переключателей и переключателей фаз
- Legrand — решения для распределительных щитов и коммутационного оборудования
- Eaton — сборки низковольтного оборудования IEC 61439 и североамериканское коммутационное оборудование
- Международная электротехническая комиссия — IEC 60947-4-1 (переключатели), IEC 61439 (сборки), IEC 61000-4-11 (провалы напряжения)
Заключение
Если игнорировать технические аспекты автоматического переключателя фаз, легко понять работу его переключателя. По сути, есть два момента, которые необходимо учитывать в отношении механизма переключения: скорость переключения и количество полюсов, задействованных в операции переключения. После того как вы подтвердите, что переключатель имеет правильное количество полюсов и скорость переключения, будет гораздо проще понять, как работает остальная часть переключателя. Однако, если вы подтвердите, что переключатель имеет неправильное количество полюсов, он пройдет тест на крутящий момент, но не пройдет тест безопасности, что может привести к значительно большим затратам.
