Czym jest przełącznik źródła zasilania?
Przełączniki źródła zasilania to urządzenia, które umożliwiają bezpieczne odłączenie lub przyłączenie różnych źródeł energii do różnego obciążenia. Wiele domów i firm jest wyposażonych w agregaty prądotwórcze, których używa się podczas przerw w dostawie prądu. Wiele kampusów uniwersyteckich oraz fabryk również posiada własne elektrownie, ale od czasu do czasu korzysta z lokalnej sieci energetycznej. Niektórzy użytkownicy przemysłowi posiadają zaawansowane systemy elektryczne oraz punkty dostępu do sieci, które umożliwiają przyłączenie się do różnych obciążeń elektrycznych. We wszystkich przypadkach ważne jest, by właściwie rozpoznać źródła wytwarzania energii elektrycznej, gdy nie są w użyciu i upewnić się, że przejście z jednego do drugiego źródła jest przeprowadzane w bezpieczny i kontrolowany sposób.
Mówiąc ogólnie, użycie przełączników źródeł zasilania jest konieczne w trzech przypadkach. Przełączniki źródeł zasilania mogą być wykorzystane, by przełączyć zasilanie z sieci na zasilanie z agregatu prądotwórczego; pomiędzy różnymi agregatami; lub pomiędzy różnymi wejściami serwisowymi.
Rodzaje zastosowań przełączników źródła zasilania
Przełączanie zasilania użytkowego na zasilanie z agregatu prądotwórczego
Przełączniki źródeł zasilania zapobiegają przesyłaniu energii elektrycznej w złym kierunku, na przykład z agregatu domowego do sieci energetycznej. To daje pracownikom pewność, że nie zostaną porażeni prądem z czyjegoś domowego agregatu prądotwórczego, gdy pracują przy liniach napowietrznych. To jeden z powodów dla których większość przepisów dotyczących elektryczności narzuca używanie przełączników źródeł zasilania, gdy podłącza się domowy agregat prądotwórczy do panelu elektrycznego domu.
Nie tylko domowe agregaty prądotwórcze wymagają zastosowania przełącznika źródeł zasilania. Wiele firm, zakładów i samorządów również polega na agregatach zasilających, które również wymagają użycia przełącznika źródła zasilania. W niektórych zastosowaniach podczas instalacji agregatu prądotwórczego i przełącznika źródła zasilania należy spełnić określone wymagania. Na przykład w przypadku przerwy w dostawie prądu w centrum danych, system zasilania rezerwowego musi być dostępny natychmiast. Więcej na ten temat już wkrótce.
Przełączanie zasilania użytkowego na zasilanie użytkowe
Przełączanie zasilania użytkowego na zasilanie użytkowe ma miejsce, gdy zakład jest wyposażony w wiele źródeł zasilania użytkowego. Przełącznik źródła zasilania pomiędzy zasilaniem użytkowym jest wykorzystywany, gdy odbiorcy energii elektrycznej w zakładzie wymagają przejścia z jednego wejścia serwisowego do innego. Dobrym przykładem jest budynek użytkowy lub przemysłowy w którym są dwa liczniki energii, ale tylko jedna instalacja elektryczna. W zależności od tego, który lokator użytkuje budynek w danym momencie, można go przełączyć z jednego licznika na drugi, gwarantując, że każdy z lokatorów zostanie obciążony tylko swoimi kosztami użytkowania energii.
Przełączanie zasilania z agregatu prądotwórczego do agregatu prądotwórczego
Przełączniki źródła zasilania pomiędzy zasilaniem z agregatów prądotwórczych są potrzebne w lokalizacjach wyposażonych w więcej niż jedno lokalne źródło zasilania. Zwykle takie przełączniki źródła zasilania są wymagane, gdy dom jest wyposażony w panele słoneczne i agregat prądotwórczy. Jeśli panele słoneczne i agregat prądotwórczy nie są izolowane elektrycznie, falownik AC powiązany z panelami słonecznymi może próbować przesyłać prąd z powrotem do agregatu, tworząc niebezpieczną i potencjalnie szkodliwą sytuację, zarówno dla generatora, jak i falownika. Przełącznik źródła zasilania umożliwia właścicielowi domu przełączanie zasilania pomiędzy panelami słonecznymi i agregatem przy jednoczesnym zachowaniu niezależności obu systemów. Przełączniki źródła zasilania pomiędzy zasilaniem z agregatorów prądotwórczych są również wymagane w dużych zakładach przemysłowych z wieloma lokalnymi agregatami. W zależności od zapotrzebowania zakładu na energię elektryczną w danym momencie, różne agregaty mogą być aktywowane lub deaktywowane. Na przykład kopalnia może mieć zmienne zapotrzebowanie na energię elektryczną, w zależności od tego, które szyby są czynne i wymagają w danej chwili wentylacji, i mogą odpowiednio wykorzystywać różne zespoły prądotwórcze.
Podsumowując, przełączniki źródła zasilania są wymagane w wielu zastosowaniach i dlatego są dostępne w wielu różnych rozmiarach i konfiguracjach, aby nadawać się do użycia w każdym przypadku. Wybierając przełącznik źródła zasilania do konkretnego zastosowania, należy wziąć pod uwagę różne kryteria, w tym napięcie, prąd oraz liczbę faz zastosowania, fakt, czy przełącznik będzie miał decydujące znaczenie dla bezpieczeństwa, długość zakłócenia usługi jaką obciążenie może znieść, otoczenie w którym przełącznik będzie umieszczony oraz wiele innych.
Rodzaje przełączników źródła zasilania
Jedną z kluczowych kwestii jest sposób w jaki przełącznik będzie uruchamiany Są trzy główne rodzaje mechanizmów uruchamiających: ręczne, nieautomatyczne i automatyczne.
Czym są ręczne przełączniki źródła zasilania?
Jak sama nazwa wskazuje, ręczne przełączniki źródła zasilania muszą być sterowane ręcznie, zwykle przez pchnięcie dźwigni znajdującej się z boku przełącznika. Dźwignia uruchamia złącze znajdujące się w obudowie przełącznika z pozycji łączącej z jednym źródłem zasilania na inną pozycję łączącą z innym źródłem zasilania. Wyobraźcie sobie pracownika kolei przełączającego dźwignie, by przesunąć tory na węzłach kolejowych. Ręczne przełączniki źródła zasilania są zasadniczo proste w obsłudze, niewiele części może ulec awarii i do tego są tańsze niż przełączniki automatyczne. Jednakże zabrania się wykorzystania ich w zastosowaniach, w których bezpieczeństwo odgrywa kluczową rolę i gdzie konieczna jest szybka zmiana źródła zasilania bez względu na to, czy człowiek jest obecny, czy nie.
Czym są nieautomatyczne przełączniki źródła zasilania?
Jeśli chodzi o poziom złożoności, o poziom wyżej znajdują się nieautomatyczne elektryczne przyciski, które spełniają taką samą rolę jak dźwignia, ale do ich uruchomienia wykorzystuje się sterowanego elektrycznie urządzenia mechanicznego. Przycisk może być umiejscowiony na przełączniku źródła zasilania albo w innym miejscu, na przykład w centrum sterowania. Przełączniki nieautomatyczne są wygodne jeśli przełącznik źródła zasilania znajduje się w trudno dostępnym miejscu lub gdy trzeba operować wieloma przełącznikami. Decyzja dotycząca tego, kiedy i czy wcisnąć przycisk, nadal jest zależna od człowieka.
Czym są automatyczne przełączniki źródła zasilania?
Automatyczne przełączniki źródła zasilania to najbardziej złożone mechanizmy kontroli. Zawierają inteligentny sterownik, który decyduje, niezależnie od interwencji człowieka, kiedy aktywować przełącznik. Automatyczny przełącznik może, na przykład, wykryć przerwę w dostawie prądu, automatycznie uruchomić awaryjny agregat prądotwórczy i sprawić, że przełącznik będzie pobierał prąd z generatora. Później, gdy zasilanie zostanie przywrócone, przełącznik może automatycznie przełączyć się do głównego źródła zasilania i wyłączyć agregat awaryjny, wszystko bez pomocy człowieka. Właściciel może zaprojektować sterownik tak, by automatycznie reagował na bieżące parametry jakichkolwiek zmian w sieci lub na wszelkie stałe uruchomienia.
Rodzaje przejść przełączania zasilania przełącznikiem źródeł zasilania
Kolejnym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę wybierając przełącznik źródeł zasilania jest sposób w jaki realizuje się przejścia z jednego źródła na inne. Przejścia mogą być "otwarte" lub "zamknięte". W przypadku pewnych obciążeń, wybranie właściwego przejścia jest kluczowe dla bezpieczeństwa.
Co to jest przejście otwarte?
Przejścia otwarte są często określane mianem "przerwy przed dokonaniem" przejścia ponieważ obciążenie jest odłączane od starego źródła zasilania zanim zostanie podłączone do nowego źródła. Przejścia otwarte mogą być "opóźnione" lub "w tej samej fazie elektrycznej". W przypadku przejścia opóźnionego, występuje ustalone opóźnienie pomiędzy momentem w którym obciążenie jest odłączone i momentem w którym zostanie podłączone do nowego źródła. Przełączniki z opóźnionymi przejściami są często wykorzystywane przy obciążeniach indukcyjnych, np. transformatorach czy dużych silnikach elektrycznych, które bez zastosowania przełącznika powodowałyby zakłócenia elektryczne przy gwałtownym podłączeniu ich do nie zsynchronizowanego źródła. W pewien sposób opóźnione przełączniki źródła zasilania działają jak manualna skrzynia biegów w pojeździe silnikowym. Naciska się sprzęgło, by rozłączyć przejście przy jednoczesnej zmianie biegów i, jeśli pojazd jest w ruchu, przełącza się bieg na jałowy zanim wrzuci się wsteczny.
W niektórych przypadkach, krótka utrata zasilania zachodząca podczas opóźnienia w zmianie zasilania nie jest pożądana. W biurowcu lub budynku mieszkalnym spowodowałaby, że komputery niepodłączone do systemów zasilaczy bezprzewodowych wyłączyłyby się lub zrestartowały. Nagły reset komputerów na przykład w centrum kontroli ruchu lotniczego byłby bardzo niepożądany. To właśnie tutaj pojawiają się przejścia otwarte mające te samą fazę. Aby przeprowadzić takie przejście, przełącznik źródła zasilania czeka aż faza i napięcie starego i nowego źródła są dokładnie dopasowane i wówczas przełącza obciążenie do nowego źródła. Przejście trwa od 30 do 50 milisekund i, z perspektywy obciążenia, ma miejsce bez żadnych zauważalnych zakłóceń źródła zasilania. Przejścia mające te samą fazę wymagają zastosowania cyfrowego mikrosterownika, aby zapewnić, że przejścia zachodzą gdy źródła są zsynchronizowane i nie mogą być sterowane ręcznie.
Czym jest przejście zamknięte?
Gdy niedopuszczalne jest żadne zakłócenie zasilania, dobrym rozwiązaniem może być zastosowanie zamkniętych przełączników źródła zasilania. Zamknięte przełączniki źródła zasilania są przejściami "uruchamianymi przed przerwą", co oznacza, że przełącznik źródła zasilania umożliwia podłączenie do nowego źródła zasilania przed rozłączeniem starego źródła. Przełącznik źródła zasilania czeka, by to zrobić tak samo jak w przypadku przejść otwartych mających te samą fazę, aż do dokładnego momentu w którym oba źródła są w fazie. Przejścia zamknięte, tak jak przejścia otwarte mające tę samą fazę, są możliwe tylko wtedy, gdy stare źródło zasilania może być utrzymane dopóki przejście nie zostanie zakończone. Gdy zasilanie w starym źródle zostanie nagle przerwane, przełącznik źródła zasilania może przełączyć się do opóźnionego przejścia. Ponadto, zamknięte przełączniki źródła zasilania mogą podlegać określonym wymaganiom elektrowni, co może skutkować potrzebą wprowadzenia dodatkowych zabezpieczeń lub prowadzenia dokumentacji.
Inne rodzaje funkcji są dostępne dla przełączników źródła zasilania zaprojektowanych do użycia w określonych przypadkach.
Czym są znamionowe przełączniki źródła zasilania wejścia serwisowego?
Krajowy Kodeks Elektryczny (NEC) wymaga możliwości odłączenia usługi elektrycznej w miejscu w którym jest ona dostarczona do budynku. W budynkach mieszkalnych wymóg ten jest zwykle spełniany przez zastosowanie wyłączników w panelu elektrycznym. Jedną z wielu zalet zastosowania bezpiecznika jest zabezpieczenie nadprądowe całego układu elektrycznego w budynku. W ten sposób, jeśli wadliwe urządzenie spowoduje w domu zwarcie, uruchomi ono wycieczkę wyłącznika i odłączy zasilanie zamiast doprowadzić do pożaru. Jeśli w panelu jest główny wyłącznik, zwykły przełącznik źródła zasilania może być zainstalowany za panelem elektrycznym. To rozwiązanie jest stosowane, gdy w istniejącej już budynku zainstalowano agregat prądotwórczy. W nowym budownictwie opłacalne może być zainstalowanie przełącznika źródła zasilania typu Service Entrance Rated, który jest wyposażony w wyłącznik główny. Po zainstalowaniu znamionowego przełącznika źródła zasilania wejścia serwisowego pomiędzy licznikiem głównym i panelem elektrycznym, nie trzeba instalować w panelu dodatkowego wyłącznika głównego. Ponadto, ze względu na fakt, że wyłącznik został umieszczony przed panelem głównym, można go zainstalować na zewnątrz, co wiąże się z niewielką ingerencją w budynek i ułatwia podłączenie do agregatu prądotwórczego. W efekcie, wybór znamionowego przełącznika źródła zasilania wejścia serwisowego może obniżyć koszty ogólne, nawet jeśli taki przełącznik jest nieco droższy niż zwykły przełącznik źródła zasilania.
Czym są obejściowe izolacyjne przełączniki źródła zasilania?
Obejściowe izolacyjne przełączniki źródła zasilania to wyspecjalizowane przełączniki, które można sprawdzić i przetestować bez zakłócania źródła zasilania. Ta funkcja jest możliwa dzięki obecności drugiego wyłącznika obwodu w przełączniku źródła zasilania. Gdy jeden wyłącznik jest sprawdzany, zasilanie jest przyłączone za pomocą drugiego obwodu. Obecność drugiego obwodu daje również poziom redundancji, która zapewnia, że przełącznik będzie kontynuował działanie nawet w przypadku awarii głównego obwodu. Obejściowe izolacyjne przełączniki źródła zasilania są bardziej złożone i droższe niż pojedyncze przełączniki, ale, z uwagi na fakt, że są bardziej niezawodne i zapobiegają występowaniu zakłóceń zasilania, są wymagane prawnie w wielu zakładach opieki zdrowotnej i innych zastosowaniach krytycznych.
Wybór właściwego przełącznika źródła zasilania może być trudny. Kodeksy elektryczne dostarczają pomocnych wskazówek, ale na rynku jest wiele opcji i funkcji, które nie są narzucane prawnie.
