PC：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。
BC：配备过电流脱扣器的ATSE，他的主触头能够接通并用于分断短路电流。
对于消防设备中的配电回路，ATSE不应装设过负荷脱扣装置，对于突然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线路，不应装设切断电流的过负荷保护电器（如消防水泵的供电线路等），但应装设过负荷报警电器。
摘 要 文章通过对断路器、刀开关电动式 和自动转换开关电器三种产品在结构、性能及标准等方面进行分析与对比，指出用在两路电源切换的理想电器产品为PC级ATSE。 关键词 转换开关 现状 选择 应用
1.国内外ATSE产品现状
自动转换开关电器ATSE 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，ATSE常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。转换一旦失败将造成以下二种危害之一：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规范。
我国自动转换开关电器的研制和生产在90年代初还处于空白状态，也没有国家标准。国内所需的双电源转换装置往往由设计、成套部门用接触器、继电器等产品组合而成来代替。这种方案性产品往往因没有经过试验的检验，其可靠性、安全性存在较大隐患尤其是用两台接触器作为两种电源转换，电气连锁极不可靠，锁极一旦失败，将造成两台电源变压器并联，电源并联形成的系统潮流严重的可催毁整个供电系统 。之后，由天津低压电器公司开发了由断路器＋机械联锁＋控制器构成自动转换开关电器。它的进步是由产品替代方案，并按一定技术规范进行产品试验验证，其产品的可靠性、安全性大大提高。90年代中期，针对国内市场急需高性能、高可靠自动转换开关电器产品的现状。日本、法国、德国、美国等自动转换开关电器先后打入中国市场，在一定程度上缓解了我国市场需求。
近几年来我国的自动转换开关电器生产企业尤其是生产CB级的ATSE企业 迅速增加，其产品性能及产品质量不一，给设计、使用部门的选用造成了一定混乱，也由于对ATSE使用和选用不当，给国家财产造成一定损失。为了规范自动转换开关电器ATSE 产品的生产与选用，国家质检总局于2002年12月颁布了GB/T14048.11－2002《自动转换开关电器》等同IEC60947.6.1－1998 国家标准，2003年4月1日实施。该标准将是今后ATSE生产企业、设计、使用单位、商业活动共同遵循的一部技术性法规文件，也将是3C认证依据的技术法规。
自动转换开关电器ATSE 分PC级与CB级两种。
代表PC级世界先进水平的产品有美国ASCO及ONAN。
代表CB级的有德国穆勒的ATS－NZM和法国的施耐德。
目前，国内产生CB级ATSE产品的企业机构约几十家，如天津低压电器公司、常熟开关厂、温州三开及穆勒电气上海 有限公司等；生产PC级ATSE产品的企业有广东奇正、北京第一低压电器、上海环奇等。
生产电动式刀开关用于双电源切换 产品企业也有5～6家，如法国朔高美等。 ATSE一般由两部分组成：
1 开关电器本体；
2 控制器。
1.1 开关电器本体
开关电器本体又分两类：
第一类为CB级，它是由两台断路器加机械连锁组成，它具有短路保护功能；
第二类为PC级，一体式结构三点式 ，它是双电源切换的专用开关，它具有结构简单、体积小、自身联锁、转换速度快0.2s内 、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。
1.2 控制器
控制器也有两种形式；一种由传统的电磁式继电器构成，另一种是数字电子型智能化产品。它具有性能好，参数可调及精度高，可靠性高，使用方便等优点。
国内外常见的ATSE产品及电动式刀开关见表1。
2.产品结构对比及ATSE的选择
目前，国内市场上用于两种电源切换大致有三种开关电器。
1 CB级ATSE；
2 PC级ATSE；
3 刀开关电动 。
下面从产品结构、性能及所遵循的标准三个方面，将CB级与PC级ATSE；PC级ATSE与刀开关电动 分另进行对比和分析。从中不难发现，PC级ATSE是理想的两种电源切换电器产品。
2.1 CB级和PC级ATSE两者有以下几点区别
2.1.1 两者机构设计理念不同
CB级是由组成，而是以分断电弧为己任，要求它的机构应快速脱扣。因而路器的机构存在滑扣、再扣问题的不可靠因素；而PC级产品不存在这方面问题，PC级产品的可靠性远高于CB级产品。
2.1.2 不承载短路耐受电流，触头压力小
供电电路发生短路时，动触头被斥开产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流。触头压力大不易被斥开，因而触头不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。
2.1.3 两路在转换过程中存在叠加问题
PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的间隙、爬电距离一般是的间隙、爬电距离的180％、150％标准要求 ，安全性更好。
2.1.4 触头材料的选择角度不同 断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表面易形成阻碍导电、难去除的氧化物。备用触头一旦投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。
2.2 PC级ATSE与刀开关电动 区别
2.2.1 两者遵循的标准不同
PC级ATSE符合GB/T14048.11《自动转换开关电器》。刀开关电动 符合GB14048.3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》。
2.2.2 灭弧系统不同
PC级ATSE充分考虑了在转换过程中可能出现的二次电弧击穿问题，所以对触头开距有一定要求，而且要求电弧的游离气体应迅速排放。否则，易造成电源相间短路。
2.2.3 两者性能要求不同
PC级ATSE是在6In电流，1.05Ue电压下，接通/分断循环次数为12次；而刀开关是在3Ie/1Ue下，接通/分断5次。
两者的电气寿命，机械寿命也不同。PC级ATSE的电气寿命是在2In/1.05Ue条件下至少操
作循环1000次，机械寿命5000次；而刀开关的电气寿命仅在1In/1Ue条件下操作200次，机械寿命800次。两者电气可靠性不同。
2.2.4 转换速度不同
PC级ATSE转换速度一般小于0.3s；而刀开关用于双转换时转换速度不少于1s。
2.2.5 试验方法不同
在进行接通与分断试验时，PC级ATSE是在不同的电源相序下进行灭弧能力考核较严 ；而刀开关对相序无要求。
通过上述对比可知PC级ATSE是理想的电源转换开关产品。
3.ATSE产品的应用
随着经济发展，现代生活和现代工业对断电的容忍能力越来越差，国外工业发达国家把ATSE产品视为电源一部分，对ATSE产品选择与使用都很慎重。在双电源紧急供电系统首选PC级产品，且开关在转换过程中不允许中间停留即不带零位 ，其目的是增加电源的可靠性。依据备用电源种类不同，ATSE选择也应有所不同。
目前，国内备用电源有三种形式：
（1）电网；
（2）发电机组；
（3）EPS（蓄电池组逆变）。
当备用电源为（2）或（3）时，其容量一般仅是常用电源容量的20％～30％，ATSE的控制器一般应有非重要负荷选择功能（见图1）。QT由控制器控制，QT在ATSE转换前断开，在ATSE返回后闭合。
当ATSE使用在电路末端且用于消防电源转换时，负荷过载应有报警提示功能。其熔断器（Qg）保护特性应与负戴要求相匹配。
ATSE一般是不允许带大电动机或高感抗负载转换，诸如大电动机该类负载在运行中切换，电源相位差距较大时它将受到巨大的机械应力。同时由电动机产生的反电势引起的过电流以至造成熔断器熔断或断路器脱扣。解决方法常采用电阻吸收或减负荷方式。
图1是ATSE在紧急供电系统理想的使用线路图，图中的Qg在电路中起两个作用：一是短路保护，二是维修隔离。
4.新一代PC级ATSE产品简介
为了向广大用户提供理想的ATSE产品，上海电器科学研究所与国内多家企业联合开发出我国新一代PC级ATSE产品：HYQ1系列自动转换开关电器。该产品是目前国内第一家完全依据新的国家标准设计、生产、并通过检测的PC级ATSE产品。该系列产品有100A、200A、400A、800A、1600A。
4.1 HYQI产品特点
（1）符合GB/T14048.11－2002《自动转换开关电器》标准；
（2）产品适应环境强，具有较高的可靠性；
工作环境温度宽：＋55℃/－25℃；
工作电压范围广：70％Ue～120％Ue；
电磁环境：公共电网；
（3）开关本体结构为积木式，体积小，是同规格CB级ATSE体积的1/3～1/2；
（4）主触头系统为单刀双掷（三点式）结构，自身联锁，不会造成同时接通两路电源现象；
（5）操作机构为单线圈双向操作，机构简单，转换动作速度快，时间小于150ms；
（6）主触头切换容量大，可以带6Ie切换，而且是在两路电源相序不同下切换；
（7）带非优先线路选择开关（加卸负荷）；
（8）产品有2极、3极、4极之分，第4极（N极）有闭路转换和开路转换两种。
4.2 控制器产品特点
控制器是以CPU为核心，具有电压、频率故障检测与判断，并可以实现启动、关闭发电机组，相位角监测、暂态停留控制、非优先线路选择、遥控、通讯功能，并带有液晶显示等特点。
参考文献
1.GB/T14048.11－2002《低压开关设备和控制设备第6部分多功能设备自动转换开关电器》
2.GB/T14048.3－2002《低压开关设备和控制设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》
3.GB/T14048.1－2000《低压开关设备和控制设备总则》
1．概述
自动转换开关电器简称为ATSE，是Automatictransfer switching equipment的缩写。 ATSE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，ATSE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，其电源问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。
ATSE一般由两部分组成：开关本体+控制器。而开关本体又有PC级(整体式)与CB级(断路器)之分。
PC级：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。
CB级：配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。 控制器主要用来检测被监测电源(两路)工作状况，当被监测的电源发生故障(如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差)时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，图1是典型ATSE应用电路。控制器与开关本体进线端相连。
负载l 重要负载2
图1 ATSE典型应用电路
国内市场用于两路电源转换电器的产品目前有四类。第一类．是由接触器组成的ATSE；第二类是由断路器组成的ATSE；第三类用电动负荷开关(符合GBl40483标准)完成两路电源转换的产品，第四类为PC级(一体式)ATSE。
由接触器组成的ATSE产品，它的优点是价格低；缺点是线圈长期通电耗能易烧毁，产品的接通分断能力低，触头易抖动、熔焊。其产品可靠性很低，尤其是在带负荷转换时易出
现爆炸性事故，这类产品在国外已被淘汰并禁止使用。为克服上述产品缺点，生产断路器企业推出了CB级ATSE，CB级ATSE是由断路器加机械连锁组成，CB级的A了SE为机械保持，触头的接通与分断能力有所提高，但又不是理想的ATSE产品(见本文第三段)。因此，市场出现了第三类产品一电动负荷开关，这类产品是由两台负荷开关组合加上电操装置组成，产品操作的可靠性又有较大提高，但触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的，用在双电源电路切换，也存在不合理因素(见本文第三段)。为此，市场呼唤着理想的ATSE产品．PC级(一体式)ATSE产品综合了上述产品优点，克服了其缺点，是目前国内外市场较理想的双电源转换产品。
2．国外ATSE产品简介
2．1 PC级(一体式)ATSE
以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。因为，ATSE产品率先是在军工领域得到使用，如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世界领先地位，因此，美国对ATSE产品有较高要求，他们将ATSE产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产ATSE产品规模较大的企业有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生产PC级(一体式)ATSE产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路、隔离型、延时转换型等。 图2，图3分别为ONAN，ASCO产品机构及触头系统示意图．
图2 0NAN产品触头为双刀单掷系统、两个电操做机构
2.2电子式ATSE 图3 美国ASC0产品触头为单刀双掷系统、单台电操做机构
为满足不停电电源要求，国外一些大公司推出以可控硅为主的电子式ATSE，额定工作电流100A~1200A，检测、转换时间≤5ms。它主要应用在电子商务网站、计算机数据中心、半导体芯片制造业及紧急救援中心等要害部门。
3．同类产品结构分析与对比
3.1 CB级与PC级ATSE两者有以下几点区别
现爆炸性事故，这类产品在国外已被淘汰并禁止使用。为克服上述产品缺点，生产断路器企业推出了CB级ATSE，CB级ATSE是由断路器加机械连锁组成，CB级的A了SE为机械保持，触头的接通与分断能力有所提高，但又不是理想的ATSE产品(见本文第三段)。因此，市场出现了第三类产品一电动负荷开关，这类产品是由两台负荷开关组合加上电操装置组成，产品操作的可靠性又有较大提高，但触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的，用在双电源电路切换，也存在不合理因素(见本文第三段)。为此，市场呼唤着理想的ATSE产品．PC级(一体式)ATSE产品综合了上述产品优点，克服了其缺点，是目前国内外市场较理想的双电源转换产品。
2．国外ATSE产品简介
2．1 PC级(一体式)ATSE
以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。因为，ATSE产品率先是在军工领域得到使用，如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世界领先地位，因此，美国对ATSE产品有较高要求，他们将ATSE产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产ATSE产品规模较大的企业有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生产PC级(一体式)ATSE产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路、隔离型、延时转换型等。 图2，图3分别为ONAN，ASCO产品机构及触头系统示意图．
图2 0NAN产品触头为双刀单掷系统、两个电操做机构
2.2电子式ATSE 图3 美国ASC0产品触头为单刀双掷系统、单台电操做机构
为满足不停电电源要求，国外一些大公司推出以可控硅为主的电子式ATSE，额定工作电流100A~1200A，检测、转换时间≤5ms。它主要应用在电子商务网站、计算机数据中心、半导体芯片制造业及紧急救援中心等要害部门。
3．同类产品结构分析与对比
3.1 CB级与PC级ATSE两者有以下几点区别
3.1.1两者机构设计理念不同
CB级是由断路器组成，而断路器是以分断电弧为己任，要求机构快速脱扣一般采用四连杆机构。四连杆机构易存在滑扣、再扣不可靠因素：而PC级机构存在该方面问题。因而PC级产品的可靠性远高于CB级产品。
3.l.2断路器(MCCB)一般不承受短时耐受电流，触头压力较小。当供电电路生短路时，断路器的动触头易被斥开并产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流，触头压力要求较大，因而ATSE触头不被斥开，也不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。
3.l.3两路电源在转换过程中存在电源叠加问题。
PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的电气间隙、爬电距离一般断路器的电气间隙、爬电距离的180％、150％(标准要求)。因而PC级ATSE．全性更好。
3.1.4触头材料的选择角度不同。
断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表面易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，当备用触头一但投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。
3.1.5操作机构不同
CB级ATSE的电动操作机构一般是通过微电机带动减速齿轮机构对断路器进行合分工作，又因断路器机构的限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关才断开控制回路。众所周知，微电机堵转工作后，其寿命会大大降低。因而，CB级ATSE电动操作机构可靠性较低。
而PC级ATSE的电动操作机构一般为短时工作电磁铁．由于电磁铁结构简单，工作可靠好，所以PC级ATSE电动操作机构的可靠性较高。
3.2 PC级ATSE与电动负荷开关区别
3.2.1两者遵循的标准不同
PC级ATSE符合GB／T14048 11《自动转换开关电器》。
电动负荷开关符合GBl4048 3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》。
3.2.2灭弧系统不同
由于ATSE是在两路电源中带电(负荷)转换，因此，应考虑两路电源间相位问题。在电网电源与发电机组电源间转换时，可能出现120°相位差，所以，ATSE在做接通与分断试验时常用电源与备用电源相序不同(见图4，该图是国家标准GB／T14048 1l-2002《自动转换开关电器》中所规定的试验线路)。在不同相序下做转换试验，开关的触头系统会出现二次电弧，因此，要求开关在接通备用电源(或常用电源)前，第一个电弧必须熄灭，且游离气体迅速排放，否则，开关内部出现短路，造成转换失败。所以，自动转换开关电器的灭弧能力要比一般低压电器开关强，这也是一台优质ATSE价格贵的原因之一。
而符合GBl4048.3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》的产品(如电动负荷开关)没有该要求。
图4 ATSE接通与分断试验线路
3.2.3两者电气性能要求不同
a) 两者的接通，分断能力不同。PC级ATSE在使用类别为AC-33A／B时，是在6Ie电流，1. 05Ue电压条件下，接通／分断循环次数为50／12次：而负荷开关在使用类别为AC-23A/B时，在10Ie／8Ie电流，1.05Ue电压条件下，接通／分断5／3次。
b) 两者的电气寿命、机械寿命也不同。根据产品标准：电流等级≤300A、使用类别为AC-33B的PC级ATSE的电气寿命是在lIn/1Ue条件下至少操作循环1000次，机械寿命5000次；而相同电流等级、使用类别为AC-23B的负荷开关电气寿命仅在1In/lUe条件下操作200次，机械寿命1400次。
3.2.4转换速度不同。PC级ATSE转换速度一般高于负荷开关2～3倍。
3.2.5触头系统不同。负荷开关一般为V形触头系统。V形触头的特点是，新开关时动热稳定性好一些，但经过几次开断后触头间烧损易形成接触不良现象，而且，电弧转移慢，灭电弧性能差；而PC级ATSE触头一般为拍合式，触头在接触瞬间动静触头间有一摩擦，以利于触头良好接触，拍合式触头便于电弧快速移动，有利熄灭电弧。
通过上述对比可知PC级ATSE是理想的电源转换开关产品。
4．选择ATSE产品应注意的几个问题
目前市场上自称ATSE产品较多。但是属于真正的ATSE产品不多。ATSE必须符合GB/Tl4048. 11-2002《低压开关设备与控制设备第6部分：多功能电器第1篇：自动转换开关电器》。
下面介绍选择ATSE产品应注意的几个问题。
4.1注意产品符合什么标准。
符合GBl4048.3-2003《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》产品只能叫电动(或电操作)转换开关。
而GB／T14048.11-2002《自动转换开关电器》标准对产品考核较严酷，在电源间相序不同情况下，也允许带负载直接转换。
4.2注意产品使用场所。
CB级ATSE一般不允许在图5、图6所示的线路中使用。
例如，当负载l(或主消防泵)发生短路故障(过载或短路)引起Q1脱扣，因控制器仅检测ATSE进线端电源状态，不会发出动作指令．所以，ATSE不转换。此时，重要负载(或备用消防泵)处于断电状态。该供电系统没有起到安装ATSE实际作用。
注*电器的额定限制短路电流在一定试验条件下，用制造厂制定的短路保护电器进行保护的电器，在短路保护电器动作时间内能够照好地承受的预期短路电流值。见GBl4048.1中的
4.3.6.4。
在选择短路保护电器额定电流值时，一般的原则是短路保护电器(熔断器或断路器)与被保护电器(ATSE)额定框架电流值一致(即1:1)。
4.3.3二段式与三段式选择
二段式ATSE开关主触头仅有两个工作位，即“常用电源位”与“备用电源位”，负载不会出现长期断电情况，供电可靠性高，转换动作时间快。
三段式ATSE开关主触头有三个工作位，多个“零位(是指电动状态下)”，即主触头处于空挡，负载断电时间相对较长．是二段式断电时间的2.3倍。
三段式的“零位”主要是用于ATSE在带高感抗或大电机负载转换时，为避免冲击电流做“暂态停留”之用；而非用于负载维修时隔离之用。维修时的隔离一定要选择隔离开关，它更安全。因为，隔离开关必须具有以下功能：
①动触头在断开位置时可锁定或可视；
②具有较高的额定冲击耐受电压(1.25倍)；
③在任何情况下，极限泄漏电流不应超过6mA。
4.4 ATSE动作时间选择
衡量一台ATSE转换速度有5种动作时间(见GB／T14048.11)。ATSE应向用户至少提供一种动作时间，便于用户依据使用要求进行选择。
4.4.1触头转换时间
测定从第一组主触头断开常用电源起至第二组主触头闭合备用电源为止的时间。
4.4.2转换动作时间
测定从主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间(含机构动作时间)，不包括特意引入(控制器)的延时。
4.4.3总动作时间
转换动作时间与特意引入(控制器)的延时之和。
4.4.4返回转换时间
从常用电源完全恢复正常的瞬间起至一组主触头闭合常用电源的瞬间为止的时间加上特意引入的延时。
4.4.5断电时间
测定从各相电弧最终熄灭的瞬间起至主触头闭合另一个电源为止的转换过程时间，包括特意引入的延时。
一般用户应注重“总动作时间”或者“转换动作时间”，以满足不同配电系统使用要求。 二段式PC级ATSE总动作时间一般在50～250ms;
三段式PC级ATSE总动作时间一般在350～600ms;
CB级ATSE总动作时间一般在2000～3000ms：
4.5对高感抗负载转换控制应注意的问题
ATSE一般是不允许带大电动机或高感抗负载转换。比如大电动机类负载，当其在运行中切换而电源相位差距较大时，它将受到巨大的机械应力冲击，同时由电动机产生的反电势引起的过电流还会造成熔断器熔断或断路器脱扣。解决方法常采用电阻吸收或减负荷方式，或自动转换开关为延时转换型，两组动触头在转换前增加一延时，可避免在切换大电机或变压器负载时引起的冲击电流。
PC：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。
BC：配备过电流脱扣器的ATSE，他的主触头能够接通并用于分断短路电流。
对于消防设备中的配电回路，ATSE不应装设过负荷脱扣装置，对于突然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线路，不应装设切断电流的过负荷保护电器（如消防水泵的供电线路等），但应装设过负荷报警电器。
摘 要 文章通过对断路器、刀开关电动式 和自动转换开关电器三种产品在结构、性能及标准等方面进行分析与对比，指出用在两路电源切换的理想电器产品为PC级ATSE。 关键词 转换开关 现状 选择 应用
1.国内外ATSE产品现状
自动转换开关电器ATSE 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，ATSE常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。转换一旦失败将造成以下二种危害之一：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规范。
我国自动转换开关电器的研制和生产在90年代初还处于空白状态，也没有国家标准。国内所需的双电源转换装置往往由设计、成套部门用接触器、继电器等产品组合而成来代替。这种方案性产品往往因没有经过试验的检验，其可靠性、安全性存在较大隐患尤其是用两台接触器作为两种电源转换，电气连锁极不可靠，锁极一旦失败，将造成两台电源变压器并联，电源并联形成的系统潮流严重的可催毁整个供电系统 。之后，由天津低压电器公司开发了由断路器＋机械联锁＋控制器构成自动转换开关电器。它的进步是由产品替代方案，并按一定技术规范进行产品试验验证，其产品的可靠性、安全性大大提高。90年代中期，针对国内市场急需高性能、高可靠自动转换开关电器产品的现状。日本、法国、德国、美国等自动转换开关电器先后打入中国市场，在一定程度上缓解了我国市场需求。
近几年来我国的自动转换开关电器生产企业尤其是生产CB级的ATSE企业 迅速增加，其产品性能及产品质量不一，给设计、使用部门的选用造成了一定混乱，也由于对ATSE使用和选用不当，给国家财产造成一定损失。为了规范自动转换开关电器ATSE 产品的生产与选用，国家质检总局于2002年12月颁布了GB/T14048.11－2002《自动转换开关电器》等同IEC60947.6.1－1998 国家标准，2003年4月1日实施。该标准将是今后ATSE生产企业、设计、使用单位、商业活动共同遵循的一部技术性法规文件，也将是3C认证依据的技术法规。
自动转换开关电器ATSE 分PC级与CB级两种。
代表PC级世界先进水平的产品有美国ASCO及ONAN。
代表CB级的有德国穆勒的ATS－NZM和法国的施耐德。
目前，国内产生CB级ATSE产品的企业机构约几十家，如天津低压电器公司、常熟开关厂、温州三开及穆勒电气上海 有限公司等；生产PC级ATSE产品的企业有广东奇正、北京第一低压电器、上海环奇等。
生产电动式刀开关用于双电源切换 产品企业也有5～6家，如法国朔高美等。 ATSE一般由两部分组成：
1 开关电器本体；
2 控制器。
1.1 开关电器本体
开关电器本体又分两类：
第一类为CB级，它是由两台断路器加机械连锁组成，它具有短路保护功能；
第二类为PC级，一体式结构三点式 ，它是双电源切换的专用开关，它具有结构简单、体积小、自身联锁、转换速度快0.2s内 、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。
1.2 控制器
控制器也有两种形式；一种由传统的电磁式继电器构成，另一种是数字电子型智能化产品。它具有性能好，参数可调及精度高，可靠性高，使用方便等优点。
国内外常见的ATSE产品及电动式刀开关见表1。
2.产品结构对比及ATSE的选择
目前，国内市场上用于两种电源切换大致有三种开关电器。
1 CB级ATSE；
2 PC级ATSE；
3 刀开关电动 。
下面从产品结构、性能及所遵循的标准三个方面，将CB级与PC级ATSE；PC级ATSE与刀开关电动 分另进行对比和分析。从中不难发现，PC级ATSE是理想的两种电源切换电器产品。
2.1 CB级和PC级ATSE两者有以下几点区别
2.1.1 两者机构设计理念不同
CB级是由组成，而是以分断电弧为己任，要求它的机构应快速脱扣。因而路器的机构存在滑扣、再扣问题的不可靠因素；而PC级产品不存在这方面问题，PC级产品的可靠性远高于CB级产品。
2.1.2 不承载短路耐受电流，触头压力小
供电电路发生短路时，动触头被斥开产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流。触头压力大不易被斥开，因而触头不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。
2.1.3 两路在转换过程中存在叠加问题
PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的间隙、爬电距离一般是的间隙、爬电距离的180％、150％标准要求 ，安全性更好。
2.1.4 触头材料的选择角度不同 断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表面易形成阻碍导电、难去除的氧化物。备用触头一旦投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。
2.2 PC级ATSE与刀开关电动 区别
2.2.1 两者遵循的标准不同
PC级ATSE符合GB/T14048.11《自动转换开关电器》。刀开关电动 符合GB14048.3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》。
2.2.2 灭弧系统不同
PC级ATSE充分考虑了在转换过程中可能出现的二次电弧击穿问题，所以对触头开距有一定要求，而且要求电弧的游离气体应迅速排放。否则，易造成电源相间短路。
2.2.3 两者性能要求不同
PC级ATSE是在6In电流，1.05Ue电压下，接通/分断循环次数为12次；而刀开关是在3Ie/1Ue下，接通/分断5次。
两者的电气寿命，机械寿命也不同。PC级ATSE的电气寿命是在2In/1.05Ue条件下至少操
作循环1000次，机械寿命5000次；而刀开关的电气寿命仅在1In/1Ue条件下操作200次，机械寿命800次。两者电气可靠性不同。
2.2.4 转换速度不同
PC级ATSE转换速度一般小于0.3s；而刀开关用于双转换时转换速度不少于1s。
2.2.5 试验方法不同
在进行接通与分断试验时，PC级ATSE是在不同的电源相序下进行灭弧能力考核较严 ；而刀开关对相序无要求。
通过上述对比可知PC级ATSE是理想的电源转换开关产品。
3.ATSE产品的应用
随着经济发展，现代生活和现代工业对断电的容忍能力越来越差，国外工业发达国家把ATSE产品视为电源一部分，对ATSE产品选择与使用都很慎重。在双电源紧急供电系统首选PC级产品，且开关在转换过程中不允许中间停留即不带零位 ，其目的是增加电源的可靠性。依据备用电源种类不同，ATSE选择也应有所不同。
目前，国内备用电源有三种形式：
（1）电网；
（2）发电机组；
（3）EPS（蓄电池组逆变）。
当备用电源为（2）或（3）时，其容量一般仅是常用电源容量的20％～30％，ATSE的控制器一般应有非重要负荷选择功能（见图1）。QT由控制器控制，QT在ATSE转换前断开，在ATSE返回后闭合。
当ATSE使用在电路末端且用于消防电源转换时，负荷过载应有报警提示功能。其熔断器（Qg）保护特性应与负戴要求相匹配。
ATSE一般是不允许带大电动机或高感抗负载转换，诸如大电动机该类负载在运行中切换，电源相位差距较大时它将受到巨大的机械应力。同时由电动机产生的反电势引起的过电流以至造成熔断器熔断或断路器脱扣。解决方法常采用电阻吸收或减负荷方式。
图1是ATSE在紧急供电系统理想的使用线路图，图中的Qg在电路中起两个作用：一是短路保护，二是维修隔离。
4.新一代PC级ATSE产品简介
为了向广大用户提供理想的ATSE产品，上海电器科学研究所与国内多家企业联合开发出我国新一代PC级ATSE产品：HYQ1系列自动转换开关电器。该产品是目前国内第一家完全依据新的国家标准设计、生产、并通过检测的PC级ATSE产品。该系列产品有100A、200A、400A、800A、1600A。
4.1 HYQI产品特点
（1）符合GB/T14048.11－2002《自动转换开关电器》标准；
（2）产品适应环境强，具有较高的可靠性；
工作环境温度宽：＋55℃/－25℃；
工作电压范围广：70％Ue～120％Ue；
电磁环境：公共电网；
（3）开关本体结构为积木式，体积小，是同规格CB级ATSE体积的1/3～1/2；
（4）主触头系统为单刀双掷（三点式）结构，自身联锁，不会造成同时接通两路电源现象；
（5）操作机构为单线圈双向操作，机构简单，转换动作速度快，时间小于150ms；
（6）主触头切换容量大，可以带6Ie切换，而且是在两路电源相序不同下切换；
（7）带非优先线路选择开关（加卸负荷）；
（8）产品有2极、3极、4极之分，第4极（N极）有闭路转换和开路转换两种。
4.2 控制器产品特点
控制器是以CPU为核心，具有电压、频率故障检测与判断，并可以实现启动、关闭发电机组，相位角监测、暂态停留控制、非优先线路选择、遥控、通讯功能，并带有液晶显示等特点。
参考文献
1.GB/T14048.11－2002《低压开关设备和控制设备第6部分多功能设备自动转换开关电器》
2.GB/T14048.3－2002《低压开关设备和控制设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》
3.GB/T14048.1－2000《低压开关设备和控制设备总则》
1．概述
自动转换开关电器简称为ATSE，是Automatictransfer switching equipment的缩写。 ATSE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，ATSE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，其电源问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。
ATSE一般由两部分组成：开关本体+控制器。而开关本体又有PC级(整体式)与CB级(断路器)之分。
PC级：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。
CB级：配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。 控制器主要用来检测被监测电源(两路)工作状况，当被监测的电源发生故障(如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差)时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，图1是典型ATSE应用电路。控制器与开关本体进线端相连。
负载l 重要负载2
图1 ATSE典型应用电路
国内市场用于两路电源转换电器的产品目前有四类。第一类．是由接触器组成的ATSE；第二类是由断路器组成的ATSE；第三类用电动负荷开关(符合GBl40483标准)完成两路电源转换的产品，第四类为PC级(一体式)ATSE。
由接触器组成的ATSE产品，它的优点是价格低；缺点是线圈长期通电耗能易烧毁，产品的接通分断能力低，触头易抖动、熔焊。其产品可靠性很低，尤其是在带负荷转换时易出
现爆炸性事故，这类产品在国外已被淘汰并禁止使用。为克服上述产品缺点，生产断路器企业推出了CB级ATSE，CB级ATSE是由断路器加机械连锁组成，CB级的A了SE为机械保持，触头的接通与分断能力有所提高，但又不是理想的ATSE产品(见本文第三段)。因此，市场出现了第三类产品一电动负荷开关，这类产品是由两台负荷开关组合加上电操装置组成，产品操作的可靠性又有较大提高，但触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的，用在双电源电路切换，也存在不合理因素(见本文第三段)。为此，市场呼唤着理想的ATSE产品．PC级(一体式)ATSE产品综合了上述产品优点，克服了其缺点，是目前国内外市场较理想的双电源转换产品。
2．国外ATSE产品简介
2．1 PC级(一体式)ATSE
以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。因为，ATSE产品率先是在军工领域得到使用，如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世界领先地位，因此，美国对ATSE产品有较高要求，他们将ATSE产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产ATSE产品规模较大的企业有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生产PC级(一体式)ATSE产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路、隔离型、延时转换型等。 图2，图3分别为ONAN，ASCO产品机构及触头系统示意图．
图2 0NAN产品触头为双刀单掷系统、两个电操做机构
2.2电子式ATSE 图3 美国ASC0产品触头为单刀双掷系统、单台电操做机构
为满足不停电电源要求，国外一些大公司推出以可控硅为主的电子式ATSE，额定工作电流100A~1200A，检测、转换时间≤5ms。它主要应用在电子商务网站、计算机数据中心、半导体芯片制造业及紧急救援中心等要害部门。
3．同类产品结构分析与对比
3.1 CB级与PC级ATSE两者有以下几点区别
现爆炸性事故，这类产品在国外已被淘汰并禁止使用。为克服上述产品缺点，生产断路器企业推出了CB级ATSE，CB级ATSE是由断路器加机械连锁组成，CB级的A了SE为机械保持，触头的接通与分断能力有所提高，但又不是理想的ATSE产品(见本文第三段)。因此，市场出现了第三类产品一电动负荷开关，这类产品是由两台负荷开关组合加上电操装置组成，产品操作的可靠性又有较大提高，但触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的，用在双电源电路切换，也存在不合理因素(见本文第三段)。为此，市场呼唤着理想的ATSE产品．PC级(一体式)ATSE产品综合了上述产品优点，克服了其缺点，是目前国内外市场较理想的双电源转换产品。
2．国外ATSE产品简介
2．1 PC级(一体式)ATSE
以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。因为，ATSE产品率先是在军工领域得到使用，如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世界领先地位，因此，美国对ATSE产品有较高要求，他们将ATSE产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产ATSE产品规模较大的企业有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生产PC级(一体式)ATSE产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路、隔离型、延时转换型等。 图2，图3分别为ONAN，ASCO产品机构及触头系统示意图．
图2 0NAN产品触头为双刀单掷系统、两个电操做机构
2.2电子式ATSE 图3 美国ASC0产品触头为单刀双掷系统、单台电操做机构
为满足不停电电源要求，国外一些大公司推出以可控硅为主的电子式ATSE，额定工作电流100A~1200A，检测、转换时间≤5ms。它主要应用在电子商务网站、计算机数据中心、半导体芯片制造业及紧急救援中心等要害部门。
3．同类产品结构分析与对比
3.1 CB级与PC级ATSE两者有以下几点区别
3.1.1两者机构设计理念不同
CB级是由断路器组成，而断路器是以分断电弧为己任，要求机构快速脱扣一般采用四连杆机构。四连杆机构易存在滑扣、再扣不可靠因素：而PC级机构存在该方面问题。因而PC级产品的可靠性远高于CB级产品。
3.l.2断路器(MCCB)一般不承受短时耐受电流，触头压力较小。当供电电路生短路时，断路器的动触头易被斥开并产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流，触头压力要求较大，因而ATSE触头不被斥开，也不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。
3.l.3两路电源在转换过程中存在电源叠加问题。
PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的电气间隙、爬电距离一般断路器的电气间隙、爬电距离的180％、150％(标准要求)。因而PC级ATSE．全性更好。
3.1.4触头材料的选择角度不同。
断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表面易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，当备用触头一但投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。
3.1.5操作机构不同
CB级ATSE的电动操作机构一般是通过微电机带动减速齿轮机构对断路器进行合分工作，又因断路器机构的限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关才断开控制回路。众所周知，微电机堵转工作后，其寿命会大大降低。因而，CB级ATSE电动操作机构可靠性较低。
而PC级ATSE的电动操作机构一般为短时工作电磁铁．由于电磁铁结构简单，工作可靠好，所以PC级ATSE电动操作机构的可靠性较高。
3.2 PC级ATSE与电动负荷开关区别
3.2.1两者遵循的标准不同
PC级ATSE符合GB／T14048 11《自动转换开关电器》。
电动负荷开关符合GBl4048 3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》。
3.2.2灭弧系统不同
由于ATSE是在两路电源中带电(负荷)转换，因此，应考虑两路电源间相位问题。在电网电源与发电机组电源间转换时，可能出现120°相位差，所以，ATSE在做接通与分断试验时常用电源与备用电源相序不同(见图4，该图是国家标准GB／T14048 1l-2002《自动转换开关电器》中所规定的试验线路)。在不同相序下做转换试验，开关的触头系统会出现二次电弧，因此，要求开关在接通备用电源(或常用电源)前，第一个电弧必须熄灭，且游离气体迅速排放，否则，开关内部出现短路，造成转换失败。所以，自动转换开关电器的灭弧能力要比一般低压电器开关强，这也是一台优质ATSE价格贵的原因之一。
而符合GBl4048.3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》的产品(如电动负荷开关)没有该要求。
图4 ATSE接通与分断试验线路
3.2.3两者电气性能要求不同
a) 两者的接通，分断能力不同。PC级ATSE在使用类别为AC-33A／B时，是在6Ie电流，1. 05Ue电压条件下，接通／分断循环次数为50／12次：而负荷开关在使用类别为AC-23A/B时，在10Ie／8Ie电流，1.05Ue电压条件下，接通／分断5／3次。
b) 两者的电气寿命、机械寿命也不同。根据产品标准：电流等级≤300A、使用类别为AC-33B的PC级ATSE的电气寿命是在lIn/1Ue条件下至少操作循环1000次，机械寿命5000次；而相同电流等级、使用类别为AC-23B的负荷开关电气寿命仅在1In/lUe条件下操作200次，机械寿命1400次。
3.2.4转换速度不同。PC级ATSE转换速度一般高于负荷开关2～3倍。
3.2.5触头系统不同。负荷开关一般为V形触头系统。V形触头的特点是，新开关时动热稳定性好一些，但经过几次开断后触头间烧损易形成接触不良现象，而且，电弧转移慢，灭电弧性能差；而PC级ATSE触头一般为拍合式，触头在接触瞬间动静触头间有一摩擦，以利于触头良好接触，拍合式触头便于电弧快速移动，有利熄灭电弧。
通过上述对比可知PC级ATSE是理想的电源转换开关产品。
4．选择ATSE产品应注意的几个问题
目前市场上自称ATSE产品较多。但是属于真正的ATSE产品不多。ATSE必须符合GB/Tl4048. 11-2002《低压开关设备与控制设备第6部分：多功能电器第1篇：自动转换开关电器》。
下面介绍选择ATSE产品应注意的几个问题。
4.1注意产品符合什么标准。
符合GBl4048.3-2003《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》产品只能叫电动(或电操作)转换开关。
而GB／T14048.11-2002《自动转换开关电器》标准对产品考核较严酷，在电源间相序不同情况下，也允许带负载直接转换。
4.2注意产品使用场所。
CB级ATSE一般不允许在图5、图6所示的线路中使用。
例如，当负载l(或主消防泵)发生短路故障(过载或短路)引起Q1脱扣，因控制器仅检测ATSE进线端电源状态，不会发出动作指令．所以，ATSE不转换。此时，重要负载(或备用消防泵)处于断电状态。该供电系统没有起到安装ATSE实际作用。
注*电器的额定限制短路电流在一定试验条件下，用制造厂制定的短路保护电器进行保护的电器，在短路保护电器动作时间内能够照好地承受的预期短路电流值。见GBl4048.1中的
4.3.6.4。
在选择短路保护电器额定电流值时，一般的原则是短路保护电器(熔断器或断路器)与被保护电器(ATSE)额定框架电流值一致(即1:1)。
4.3.3二段式与三段式选择
二段式ATSE开关主触头仅有两个工作位，即“常用电源位”与“备用电源位”，负载不会出现长期断电情况，供电可靠性高，转换动作时间快。
三段式ATSE开关主触头有三个工作位，多个“零位(是指电动状态下)”，即主触头处于空挡，负载断电时间相对较长．是二段式断电时间的2.3倍。
三段式的“零位”主要是用于ATSE在带高感抗或大电机负载转换时，为避免冲击电流做“暂态停留”之用；而非用于负载维修时隔离之用。维修时的隔离一定要选择隔离开关，它更安全。因为，隔离开关必须具有以下功能：
①动触头在断开位置时可锁定或可视；
②具有较高的额定冲击耐受电压(1.25倍)；
③在任何情况下，极限泄漏电流不应超过6mA。
4.4 ATSE动作时间选择
衡量一台ATSE转换速度有5种动作时间(见GB／T14048.11)。ATSE应向用户至少提供一种动作时间，便于用户依据使用要求进行选择。
4.4.1触头转换时间
测定从第一组主触头断开常用电源起至第二组主触头闭合备用电源为止的时间。
4.4.2转换动作时间
测定从主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间(含机构动作时间)，不包括特意引入(控制器)的延时。
4.4.3总动作时间
转换动作时间与特意引入(控制器)的延时之和。
4.4.4返回转换时间
从常用电源完全恢复正常的瞬间起至一组主触头闭合常用电源的瞬间为止的时间加上特意引入的延时。
4.4.5断电时间
测定从各相电弧最终熄灭的瞬间起至主触头闭合另一个电源为止的转换过程时间，包括特意引入的延时。
一般用户应注重“总动作时间”或者“转换动作时间”，以满足不同配电系统使用要求。 二段式PC级ATSE总动作时间一般在50～250ms;
三段式PC级ATSE总动作时间一般在350～600ms;
CB级ATSE总动作时间一般在2000～3000ms：
4.5对高感抗负载转换控制应注意的问题
ATSE一般是不允许带大电动机或高感抗负载转换。比如大电动机类负载，当其在运行中切换而电源相位差距较大时，它将受到巨大的机械应力冲击，同时由电动机产生的反电势引起的过电流还会造成熔断器熔断或断路器脱扣。解决方法常采用电阻吸收或减负荷方式，或自动转换开关为延时转换型，两组动触头在转换前增加一延时，可避免在切换大电机或变压器负载时引起的冲击电流。