[发明专利]一种双电源自动转换开关电器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压电器，特别涉及一种以交流接触器为主开关的双电源转换开关电器。

背景技术

一些低压配电的重要场合,为减少因停电而造成的经济损失,采用二路电源供电：常用电源、备用电源或互为备用电源,这二路电源可以都是电网供电,也可一路为电网供电,一路为柴油发电机供电。当一路电源在供电过程中因故障不能正常供电时,其负载被可切换到另一路电源的装置称为双电源转换开关电器,简称TSE，其负载被自动切换到另一路电源的装置称为自动转换开关电器，简称ATSE。

目前，ATSE一般由自动转换开关本体和控制器两部分组成，主要用在不允许停电的重要场所。当ATSE检测到负载的当前供电电源电压或频率出现超过允许的偏差时,ATSE自动切换至另一个电源供电，确保负载供电不中断。

TSE一般分类为PC级、CB级和CC级三个级别，按短路能力定义如下：

CB级——配备过流脱扣器的TSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。

CC级——能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSE，该TSE主要由满足接触器的国家标准要求的电器构成。

PC级——能够接通和承载，但不用于分断短路电流的TSE(注：如果能满足PC级的试验要求，接触器可用于PC级)。

从定义可知CC级和PC级实质上是一样的，可看作是PC级的一个特例，只是它由接触器构成。

CB级ATSE与PC级ATSE区别不仅在于分断短路电流能力，在机械构成、触头材料的选择、安全性也存在差异。CB级ATSE由两台断路器组成，存在滑扣、再扣问题；断路器触头压力小，无法承载短路耐受电流；触头材料多用易氧化的银钨、银碳化钨等，氧化后导致温升增高，最终可能造成开关烧毁；还转换时存在电源叠加问题，可能导致剩余电流断路器跳闸；接消防负载时，不符合国家标准《固定式消防泵驱动器的控制器》中规定ATSE不应带短路和过电流保护功能的要求。脱扣器脱扣分断短路电流后，会出现电源侧有电，负载侧断电的情况，不符合一、二级负荷的供电要求。PC级ATSE克服了CB级ATSE存在的问题，如其触头压力大不易被斥开，且触头不易被熔焊，能承受20Ie以上的冲击电流，确保消防供电系统等重要负荷的可靠供电。触头材料抗氧化性好、高度抗燃烧，如硅合金，还采用自滑触点可以清理灰尘和氧化膜，既提高了使用寿命，又增加了安全性能；电气间隙、爬电距离裕量大，故其可靠性更高。

目前ATSE在国内经历了四阶段。第一阶段为接触器式，属于CC级，由两台接触器及其机械和电气联锁装置组成，可靠性低、功耗大，在电气工程应用中渐渐被代替。第二阶段为断路器式，属于CB级，由两断路器、电动机构和机械联锁机构组成，具有短路或过电流保护功能，体积大、转换速度慢、机械联锁可靠性不够理想，不符合消防负载等场所的使用要求，其应用领域有一定的局限性。第三阶段为负荷开关式，属于PC级，由两台负荷开关和一套内置的联锁机构组合而成，结构紧凑、体积小、自身联锁，转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关，转换速度快。第四阶段为双投式(三点式)，也属于PC级，主体为单刀双投一体化的隔离开关，由内置的机械连接保持状态，转换由电机驱动，转换平稳且速度快，结构简单、体积小、自身联锁、安全可靠，并且具有过零位功能。

目前可靠性高的ATSE不但要求控制器智能化，有各种信号、消防联动和通信接口，检测精度高，电压、频率、延时时间等参数设定范围宽，电磁兼容性好。还要求开关主体的抗冲击电流能力高、可频繁转换，机械联锁可靠、转换时间快，零位功能，隔离距离大，承受冲击电压高；四极开关的N极可先合后分，以防切换时发生N线上电位漂移，造成剩余电流保护装置误动作。CB级不能完全满足要求，但PC级ATSE存在价格较高、维护费用高等问题，一般只有在非常重要的场所才会采用。

现有CC级ATSE的改进情况：早期CC级ATSE多数采用中间继电器或时间继电器作为控制元件搭建一个控制电路，控制两个主回路上的接触器，实现两路电源的转换。交流接触器是一种技术非常成熟的工控电器，主要用于控制电动机启动和停止，可频繁动作，够承受20Ie以上的峰值冲击电流。而电动机启动瞬间的峰值冲击电流一般为6e～7Ie，ATSE主要负载类型多数为照明灯、UPS等混合负载，触头接通的瞬间，冲击电流较小，即使为消防泵、排烟风机等感性负载，由于ATSE快速切换，冲击电流超不会超过20Ie，几乎不会出现触头熔焊的情况。