[发明专利]双电源自动转换开关及其过载、短路保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备的技术领域，涉及电力系统的开关设备，更具体地说，本发明涉及一种双电源自动转换开关。另外，本发明还涉及该双电源自动转换开关采用的过载、短路保护方法。

背景技术

双电源自动转换开关(又称为自动转换开关电器，以下简称ATSE)主要用于两路电源供电系统，其作用是：当电源发生故障时，将负载电路从一个(常用)电源自动转换到另一个(备用)电源。

ATSE作为保证重要负载连续供电的开关电器，GB、IEC、UL都制定了相应的规范和标准(IEC60947-6-1于2005年8月已经发布第二版)，我国在设计、制造、使用等方面也逐步规范。ATSE按照标准，具有PC级和CB级两种级别，这一特点导致用户在选择时，容易出现混乱。

在中国国家标准中，按短路能力将ATSE分为三类：

1、PC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的ATSE；

2、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；

3、CC级：能够接通和承载，但不用于分断短路电流的ATSE。

附图中的图1、图2和图3分别表示这三个级别ATSE的电器符号。

而《中国电气工程大典》根据结构特征，又将国内外市场上的ATSE分为7类典型结构：

第1类：PC-1型：以双稳态电磁铁操作为特征的专用PC级ATSE；

第2类：PC-2型：以两台开关组合为特征的派生型PC级ATSE；

第3类：PC-3型：以具有两组动触头3个工作位为特征专用的PC级ATSE；

第4类：PC-4型：以单电操带转换机构为特征的专用的PC级ATSE；

第5类：CB-1型：由两台MCB断路器(小型断路器)派生的ATSE；

第6类：CB-2型：有两台MCCB断路器(塑壳断路器)派生的ATSE；

第7类：CB-3型：由两台ACB断路器(万能式断路器)派生的ATSE。

从使用区域上看，欧州国家采用CB级ATSE为主，如德国穆勒、法国的施耐德；北美(美国)、东亚(日本、韩国)以PC级ATSE为主；在中国的产品中，CB级和PC级ATSE都有广泛应用。

从使用上看，由于CC级是由两个接触器、机械联锁组成，极容易熔焊，尽管价格低廉，但是安全没有保障，所以目前使用上主要将ATSE分为两大类，即PC级和CB级。其主要结构通常为：

PC级由电磁铁操动机构和专门设计的转换开关本体、控制器组成；CB级由两台断路器、操作机构、联锁机构和控制器组成。

以上资料表明，ATSE分类如此烦琐，使用又受地域影响，而且中国标准中又将ATSE分为PC级、CB级、CC级三种。生产商在制造产品时，想把几个级别ATSE做全非常困难，生产加工复杂烦琐，各类规格ATSE的生产销售造成社会资源大量浪费，也给设计单位和用户单位使用选型带了极大不便，所以电气设计人员对电路中选择什么样的双电源转换开关一直存在分歧。以上状况表明，目前的ATSE在一定程度上不符合产品使用通用化、标准化的要求。

从PC级ATSE和CB级ATSE主要区别上看：

1、两者机械设计理念不同：CB级是由断路器组成，而断路器是以分断电弧为已任，要求它的机械结构应快速脱扣。因而断路器的机构存在滑扣、再扣问题(即再扣不到位)；而PC级产品不存在该方面问题，因此，PC级产品的可靠性远高于CB级产品。

2、两者对承载短路耐受电流要求有区别：一般断路器不承载短路耐受电流，多属于A类断路器；目前400A及以上的额定壳架等级断路器有设计承载短路耐受电流，属于B类断路器。断路器主要作用是负载电路发生短路时，当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，能承载额定短时耐受电流。

3、触头材料的选择要求不同：断路器常选择银钨、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，在其表面上易形成阻碍导电、难去除的氧化物，备用触头一但投入使用，触头温度升高，易造成开关烧毁；而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。

4、转换速度不同：PC级ATSE由于有电磁铁为机构，采用励磁驱动，转换速度快，一般在300ms以下，能用于一级重要负荷；而CB级双电源一般采用电机作为机构，转换速度慢，一般在1500ms以上，只能用于二级重要负荷。

发明内容