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在比较重要的场所,为了保证负载的正常供电,一般由两路电源供电,对两路电源的选择,运用多的是自动转换开关电器(ATSE),该开关电器由控制器部分与本体开关两部分组成。用于市电与市电或市电与发电机两路电源之间的转换。主要功能是:当两组电源设定为一主一备时,将优先使用主电源,当主电源出现故障时,例如:电源的停电、欠压、过压、缺相(部分产品具有对频率的检测,超过设定值时同样具有转换功能),控制器部分能够进行快速故障判断,确认出现故障时对本体开关部分发出控制信号,将电源转换至备用电源,保证给负载持续供电。当主电源正常时,控制器部分对本体开关部分发出控制信号,将电源转换至主电源,由主电源给负载供电。当两组电源设定为互为备用时,控制器部分将选择任意一路电源给负载供电,只有在该电源出现故障时,控制器部分将对本体开关部分发出控制信号,将电源转换至另一路电源。控制器部分在各个转换过程具有延时可调、指示、报警、通信等辅助功能。产品符合国际标准IEC60947-6-1和 标准《低压开关设备和控制设备 第6-1部分:多功能电器 转换开关电器》(GB/T14048.11)。一般应用于两路电源为相同电压、相同频率的交流电源之间的转换。本文所述的特殊场所的应用主要是指非相同电压、相同频率、相同相数的电源之间的转换。
1、码头轮胎吊机上ATSE的运用
码头轮胎吊机原设计为自带三相柴油同步发电机,提供轮胎吊机的所有电能,额定功率为350kW,采用三相三线制,额定线电压为440V±5%,电流约为550A。采用此种方式,存在以下明显缺点:1)柴油内燃发电机噪声相当大,实际现场往往是多台吊机同时工作,更加明显。2)柴油内燃机尾气污染大,造成严重的空气污染。3)柴油发电成本高,发电机接近满负荷工作时发出1kWh电,消耗柴油约为0.35~0.45L,折合约2.8~3.5RMB,柴油发电机轻载或空载时单位油耗更大,成本更高。另外,柴油发电机还有不少的维修、维护费用。如果使用地面电网电源,成本将极大的降低。
为解决以上问题,同时防止出现电源缺相情况发生,降低电源传送的难度,考虑从地面配电房送直流电源给各台轮胎吊机供电,除了可以满足要求外,更具有以下优点:1)多台轮胎吊机组网由地面直流电源供电,吊装物品在下降时吊机的主电机工作在发电机状态,可以为直流电网反馈电能,节能效果相当明显。2)由于是多台轮胎吊机组网,大大提高直流电网(局部网)的抗冲击能力。因此,选择直流电源为优先使用电源。直流电源由地面专用的三相变压器输出,经过全波整流后取得。三相变压器的线电压为440V±10%,整流后电压为600V±10% ,单台轮胎吊机的额定电流约为580A。
ATSE本体开关的选择。A电源(主电源)侧:额定电压600V±10%(DC) ,额定电流630A。B电源(备用电源)侧:额定电压:440V±5%(AC),额定电流630A。具体电路系统如图1所示。
图1 码头轮胎吊机电路系统图
ATSE的特殊要求:zyclxmzsw
1)本体开关部分:
(1)本体开关应具有独立的交流电源输入/输出接口与直流电源输入/输出接口,交直流电源之间完全隔离。
(2)直流电源供电时,直流电压达到660V,在大电流、高电压情况下,直流电源通断时灭弧相当困难,应采用多极串联的方式,为提高灭弧效果,在设计上可以考虑运用磁吹灭弧,另外对开关转换的同步性要求极高,应对结构设计及工艺严格保证。
2)控制器部分:
(1)为保证工作可靠,应加强控制器EMC抗干扰设计;电源端增加防浪涌器件(如压敏电阻或放电管),使其 能耐受6kV的冲击电压;为抵抗谐波或感性负载运行时的干扰串扰到电源线上,在控制器电源输入端加装吸收EFT(脉冲群抗扰度)干扰的装置(如EFT抑制器或安规电容和电感)。电源谐波还会叠加到控制器电压采样电路,为保证电源电压采样的准确性,避免误动作,在控制器采样电路要增加低通滤波处理,软件设计时也要进行采样数据的平滑处理。
(2)采用数码管显示,显示直观、设置方便,抗干扰能力强。
(3)具有与上位机通信的功能,方便集中控制。
(4)主电源应改为直流采样,备用电源应改为交流线电压采样。
(5)控制器部分电源除了采用400V交流、600V直流供电外,还增加了第三路的24V直流蓄电池供电,当两路电源均出现故障时,仍然可以保证控制器正常工作:正常指示、报警、通信。
(6)本体开关部分的辅助开关与控制器的反馈线接口连接,实现闭环实时控制,本体开关转换更加可靠。

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