Automatischer Transferschalter (ATS) vs. statischer Transferschalter (STS)

Schnelle Antwort: Ein automatischer Transferschalter (ATS) nutzt mechanische Schütze, um die Stromversorgung mit einer kurzen Unterbrechung (50–100 ms) zwischen den Quellen umzuschalten. Ein statischer Transferschalter (STS) hingegen nutzt Halbleiterelektronik, um die Stromversorgung sofort (unter 4 ms) und ohne Unterbrechung zu übertragen. Wählen Sie einen ATS für kostengünstige allgemeine Notstromversorgung und einen STS für unternehmenskritische Anwendungen, die keine Ausfallzeiten erfordern.

Das Verständnis des Unterschieds zwischen ATS- und STS-Schaltern ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Stromübertragungslösung für Ihre Anlage. Dieser umfassende Leitfaden enthält alles, was Sie für eine fundierte Entscheidung benötigen, die eine zuverlässige Stromversorgung gewährleistet und gleichzeitig Ihr Budget und Ihre Betriebsanforderungen erfüllt.

Was ist ein automatischer Transferschalter (ATS)?

VIOX ATS

Ein automatischer Transferschalter ist ein elektromechanisches Gerät, das bei Ausfall der primären Stromquelle automatisch die elektrische Last von einer primären Stromquelle auf eine Ersatzstromquelle umschaltet. Der ATS verwendet mechanische Schütze und Relais, um die Verbindung zu einer Stromquelle physisch zu trennen und mit einer anderen zu verbinden.

Hauptmerkmale von ATS:

• Verwendet mechanische Schaltkomponenten (Schütze, Relais)
• Übertragungszeit: 50-100 Millisekunden typischerweise
• Kurze Stromunterbrechung während der Übertragung
• Geringere Anschaffungskosten im Vergleich zu STS
• Geeignet für die meisten allgemeinen Notstromanwendungen

Was ist ein statischer Transferschalter (STS)?

Ein statischer Transferschalter ist ein Halbleitergerät, das elektrische Lasten zwischen Stromquellen überträgt. Dazu werden elektronische Komponenten verwendet wie Siliziumgesteuerte Gleichrichter (SCRs) oder Thyristoren. Das STS ermöglicht eine nahtlose Energieübertragung ohne mechanische Bewegung oder Stromunterbrechung.

Hauptmerkmale von STS:

• Verwendet elektronische Festkörperkomponenten (SCRs, Thyristoren)
• Übertragungszeit: Unter 4 Millisekunden (typischerweise 1-2 ms)
• Keine Stromunterbrechung während der Übertragung
• Höhere Anschaffungskosten, aber geringerer Wartungsaufwand
• Erforderlich für kritische Lasten, die keine Stromunterbrechung tolerieren können

ATS vs. STS: Vollständige Vergleichstabelle

Merkmal	Automatischer Transferschalter (ATS)	Statischer Transferschalter (STS)
Übertragungszeit	50-100 Millisekunden	1-4 Millisekunden
Stromunterbrechung	Kurze Unterbrechung (Make-Before-Break)	Keine Unterbrechung (nahtlos)
Technologie	Elektromechanische Schütze	Festkörperelektronik (SCRs)
Anfängliche Kosten	$2.000–$15.000 (typischer Bereich)	$15,000-$100,000+
Wartung	Höher (mechanischer Verschleiß)	Unterer Teil (keine beweglichen Teile)
Verlässlichkeit	Hoch (bewährte Technologie)	Sehr hoch (kein mechanischer Verschleiß)
Wirkungsgrad	98-99%	96-98% (aufgrund elektronischer Verluste)
Geräuschpegel	Mäßig (mechanische Bedienung)	Leise (elektronischer Betrieb)
Lastkompatibilität	Die meisten elektrischen Lasten	Empfindliche elektronische Geräte
Lebenserwartung	20-25 Jahre (mit Wartung)	25-30 Jahre
Leistungsangaben	30 A bis 4000 A+	30A bis 3000A
Spannung Optionen	120 V bis 4160 V	120 V bis 480 V (typischerweise)

Hauptunterschiede zwischen ATS und STS

1. Übertragungsgeschwindigkeit und Leistungskontinuität

ATS-Übertragungsprozess:

• Erkennt Stromausfall an der Primärquelle
• Wartet auf die voreingestellte Zeitverzögerung (normalerweise 5–10 Sekunden)
• Mechanische Trennung von der Primärquelle
• Stellt eine Verbindung zur Backup-Quelle her
• Gesamtübertragungszeit: 50–100 ms Umschaltzeit + Verzögerungszeit

STS-Übertragungsprozess:

• Überwacht kontinuierlich beide Stromquellen
• Erkennt sofort Probleme mit der Stromqualität
• Schaltet elektronisch auf eine Backup-Quelle um
• Keine Unterbrechung der Stromversorgung angeschlossener Verbraucher

2. Anwendungseignung

Ideale ATS-Anwendungen:

• Allgemeine Notstromversorgung für Gebäude
• HVAC-Systeme
• Beleuchtungskreise
• Nicht kritische Geräte
• Notstromversorgung für Privathaushalte und Unternehmen
• Anwendungen, die kurze Stromunterbrechungen tolerieren

Ideale STS-Anwendungen:

• Rechenzentren und Serverräume
• Medizinische Geräte und lebenserhaltende Systeme
• Fertigungsprozess-Steuerungssysteme
• Telekommunikationsinfrastruktur
• USV-Systeme und kritische Stromversorgungsanwendungen
• Empfindliche elektronische Geräte

3. Kostenüberlegungen

ATS-Kostenanalyse:

• Niedrigerer anfänglicher Kaufpreis
• Standardinstallationsanforderungen
• Höhere Wartungskosten im Laufe der Zeit
• Ersatzteile leicht verfügbar
• Gesamtbetriebskosten: Niedriger für nicht kritische Anwendungen

STS-Kostenanalyse:

• Höhere Anfangsinvestition (3-5x ATS-Kosten)
• Erfordert möglicherweise eine spezielle Installation
• Geringerer Wartungsbedarf
• Höhere Effizienz über die gesamte Lebensdauer für kritische Anwendungen
• Gesamtbetriebskosten: Besser für unternehmenskritische Systeme

Technische Spezifikationen und Normen

Technische Standards von ATS

• NEMA Normen: NEMA ICS 10 für Transferschalter
• UL Normen: UL 1008 für Transferschalterausrüstung
• IEEE-Standards: IEEE 446 für Not- und Ersatzstrom
• NEC-Anforderungen: Artikel 700, 701, 702 (Notfall, gesetzlich vorgeschrieben, optionale Bereitschaft)

Technische Standards von STS

• IEEE-Standards: IEEE 446 für kritische Stromversorgungssysteme
• UL-Normen: UL 1008 (sofern zutreffend)
• IEC-Normen: IEC 62310 für statische Transfersysteme
• NEMA-Standards: NEMA ICS-Richtlinien für Halbleitersteuerungen

Installations- und Konfigurationsrichtlinien

ATS-Installationsanforderungen

Schritt 1: Standortvorbereitung

• Überprüfen Sie, ob ausreichend Abstand besteht (mindestens 36 Zoll vorne, 30 Zoll an den Seiten).
• Sorgen Sie für ausreichende Belüftung zur Wärmeableitung
• Stellen Sie sicher, dass das Fundament den mechanischen Schaltkräften standhalten kann
• Installieren Sie einen geeigneten Umweltschutz (NEMA 1, 3R, 4 usw.)

Schritt 2: Elektrische Anschlüsse

• Bemessen Sie die Leiter gemäß NEC Artikel 430 für Motorlasten
• Installieren Sie einen geeigneten Überstromschutz vor
• Überprüfen Sie die Erdung und Verbindung gemäß NEC Artikel 250
• Schließen Sie Steuerkreise für den Start/Stopp des Generators an

Schritt 3: Programmieren und Testen

• Zeitverzögerungen für den Start einstellen (typischerweise 5–15 Sekunden)
• Konfigurieren Sie die Parameter für die Spannungs- und Frequenzüberwachung
• Testen Sie die Übertragungs- und Rückübertragungsvorgänge unter Last
• Überprüfen Sie den Bypass-Betrieb für die Wartung

⚠️ Sicherheitswarnung: Alle ATS-Installationen müssen von qualifizierten Elektrikern durchgeführt und gemäß den örtlichen Elektrovorschriften geprüft werden. Eine unsachgemäße Installation kann zu elektrischen Gefahren oder Geräteschäden führen.

STS-Installationsanforderungen

Schritt 1: Umweltaspekte

• Halten Sie eine kontrollierte Umgebung aufrecht (optimal 20–25 °C).
• Sorgen Sie für eine saubere Stromversorgung der Steuerkreise
• Sicherstellen einer ausreichenden Kühlung der elektronischen Komponenten
• Überspannungsschutzgeräte vorschalten

Schritt 2: Systemintegration

• Konfigurieren Sie Überwachungs- und Kommunikationsprotokolle
• Einrichten von Bypass-Mechanismen für die Wartung
• Automatische und manuelle Übertragungsparameter programmieren
• Installieren Sie bei Bedarf eine Oberschwingungsfilterung

Schritt 3: Inbetriebnahme und Prüfung

• Überprüfen Sie den ordnungsgemäßen Betrieb und die korrekte Zeitsteuerung des SCR
• Testtransfer unter verschiedenen Lastbedingungen
• Überwachungs- und Alarmfunktionen bestätigen
• Dokumentieren Sie alle Einstellungen und Konfigurationen

⚠️ Sicherheitswarnung: STS-Systeme erfordern spezielle Kenntnisse der Leistungselektronik. Installation und Inbetriebnahme sollten ausschließlich von zertifizierten Technikern durchgeführt werden, die mit der Halbleiterschalttechnik vertraut sind.

Auswahlkriterien: So wählen Sie zwischen ATS und STS

Wann Sie sich für ATS entscheiden sollten

Primäre Faktoren:

• Budgetbeschränkungen begünstigen niedrigere Anfangskosten
• Lasten können kurze Stromunterbrechungen tolerieren
• Standardanwendungen für die Notstromversorgung
• Bewährte Zuverlässigkeitsanforderungen
• Mit mechanischen Systemen vertrautes Wartungspersonal

Typische Anwendungen:

• Bürogebäude und Einzelhandelsflächen
• Notstromversorgungssysteme für Privathaushalte
• HLK- und Beleuchtungskreise
• Nicht kritische Fertigungsanlagen
• Notbeleuchtungssysteme

Wann Sie sich für STS entscheiden sollten

Primäre Faktoren:

• Null-Ausfallzeit-Anforderung
• Empfindliche elektronische Geräte
• Hochverfügbare Anwendungen (99,99%+ Betriebszeit)
• Rechenzentrum oder Telekommunikationsumgebung
• Prozesssteuerungssysteme

Typische Anwendungen:

• Serverräume und Rechenzentren
• Medizinische Einrichtungen mit lebenswichtiger Ausrüstung
• Finanzhandelsflächen
• Kontrolle des Herstellungsprozesses
• Telekommunikationsvermittlungsstellen

Entscheidungsmatrix für die Auswahl von ATS vs. STS

Anforderung	Punkte	ATS-Score	STS-Score
Kostensensitivität (Hoch=3, Mittel=2, Niedrig=1)	× 2 =	6	2
Ausfallzeittoleranz (Keine=1, Kurz=3, Erweitert=5)	× 3 =	9	3
Lastkritikalität (Hoch=1, Mittel=3, Niedrig=5)	× 3 =	15	3
Wartungsfähigkeit (Hoch=3, Mittel=2, Niedrig=1)	× 1 =	3	1
Umweltkontrolle (Schlecht=1, Gut=3, Ausgezeichnet=5)	× 2 =	6	10
Gesamtpunktzahl		39	19

*Ein niedrigerer Wert bedeutet eine bessere Anpassung. Passen Sie die Gewichtung Ihren spezifischen Prioritäten an.*

Expertentipps für optimale Leistung

💡 Tipps zur ATS-Optimierung

1. Regelmäßige Belastungstests: Führen Sie monatliche Übertragungstests unter Last durch, um sicherzustellen, dass die mechanischen Komponenten in gutem Betriebszustand bleiben
2. Kontaktinspektion: Überprüfen Sie die Schützoberflächen jährlich auf Verschleiß, Lochfraß oder Kohlenstoffablagerungen, die die Schaltleistung beeinträchtigen könnten
3. Zeitverzögerungseinstellungen: Legen Sie entsprechende Verzögerungen fest, um unnötiges Umschalten bei kurzen Versorgungsstörungen zu verhindern (normalerweise 5–10 Sekunden).
4. Lastbankprüfung: Führen Sie jährlich Tests unter voller Auslegungslast durch, um den ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen und potenzielle Probleme zu erkennen

💡 Tipps zur STS-Optimierung

1. Überwachung der Stromqualität: Überwachen Sie beide Quellen kontinuierlich auf Spannung, Frequenz und harmonische Verzerrung, um die Übertragungsschwellen zu optimieren
2. Wärmemanagement: Sorgen Sie für eine ausreichende Kühlung, um die Lebensdauer des SCR zu gewährleisten und thermisch bedingte Ausfälle zu vermeiden.
3. Bypass-Wartung: Testen Sie regelmäßig den manuellen Bypass-Betrieb, um die Verfügbarkeit während der Wartungszeiten sicherzustellen
4. Harmonische Analyse: Überwachen Sie den Oberschwingungsgehalt und installieren Sie einen Filter, wenn der THD 5% überschreitet, um empfindliche Lasten zu schützen

Häufige Probleme und Fehlersuche

ATS-Fehlerbehebungshandbuch

Problem: Der Transferschalter funktioniert nicht

• Überprüfen: Steuerstromversorgung und Sicherungen
• Verifizieren: Richtige Sensorspannungsanschlüsse
• Überprüfen: Mechanische Verbindungen für Blockierung oder Verschleiß
• Lösung: Ersetzen Sie verschlissene Komponenten oder passen Sie Mechanismen an

Problem: Unnötiges Schalten bei Sturm

• Überprüfen: Zeitverzögerungseinstellungen (erhöhen, wenn zu empfindlich)
• Verifizieren: Einstellungen für Spannungs- und Frequenzaufnahme/-abfall
• Überprüfen: Qualität der Stromversorgung während Störungen
• Lösung: Passen Sie die Empfindlichkeit an oder installieren Sie eine Spannungsaufbereitung

STS-Fehlerbehebungshandbuch

Problem: Falsche Übertragungen oder Instabilität

• Überprüfen: Stromquellensynchronisation
• Verifizieren: Störfestigkeit des Steuerkreises
• Überprüfen: Erdungs- und Abschirmungsintegrität
• Lösung: Filterung verbessern oder Übertragungsparameter anpassen

Problem: Hohe harmonische Verzerrung

• Überprüfen: Lasteigenschaften und Leistungsfaktor
• Verifizieren: SCR-Zündwinkel und -Zeitpunkt
• Überprüfen: Wirksamkeit der Harmonischenfilterung
• Lösung: Installieren Sie zusätzliche Filter oder erweitern Sie die STS-Kapazität

Sicherheit und Einhaltung von Vorschriften

Anforderungen des National Electrical Code (NEC)

Artikel 700 – Notfallsysteme:

• Transfergeräte müssen für den Notfalleinsatz gelistet sein
• Automatischer Betrieb innerhalb von 10 Sekunden erforderlich
• Unabhängige Verkabelung für Notstromkreise erforderlich
• Regelmäßige Prüfungen und Wartungsdokumentation erforderlich

Artikel 701 – Gesetzlich vorgeschriebene Bereitschaft:

• Überweisung innerhalb von maximal 60 Sekunden
• Automatischer Transferschalterbetrieb erforderlich
• Lastabwurfmaßnahmen können erforderlich sein
• Überwachung der Kraftstoffversorgung und Alarme erforderlich

Artikel 702 – Optionale Bereitschaft:

• Keine spezifischen Anforderungen an die Übertragungszeit
• Manueller oder automatischer Betrieb zulässig
• Standardverdrahtungsmethoden akzeptabel
• Weniger strenge Testanforderungen

Anforderungen für eine professionelle Installation

⚠️ Wichtige Sicherheitsaspekte:

• Alle Installationen müssen den örtlichen Elektrovorschriften entsprechen
• Die Installation muss von qualifizierten Elektroinstallateuren durchgeführt werden
• Eine ordnungsgemäße Erdung und Verbindung sind für die Sicherheit unerlässlich
• Regelmäßige Tests und Wartung sind gesetzlich vorgeschrieben
• Die Dokumentation muss für die Inspektion aufbewahrt werden

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Hauptunterschied zwischen ATS und STS?

Der Hauptunterschied liegt in der Übertragungsgeschwindigkeit und -methode: ATS verwendet mechanische Schütze mit einer Übertragungszeit von 50–100 ms und einer kurzen Stromunterbrechung, während STS Festkörperelektronik mit einer Übertragungszeit von unter 4 ms und ohne Stromunterbrechung verwendet.

Kann ich ein ATS für Rechenzentrumsanwendungen verwenden?

Obwohl ATS möglich ist, wird es für kritische Rechenzentrumslasten aufgrund der Stromunterbrechung während der Übertragung nicht empfohlen. STS wird für Server und kritische IT-Geräte bevorzugt, die keine Stromunterbrechung tolerieren.

Wie viel kostet ein ATS im Vergleich zu einem STS?

ATS kostet je nach Größe und Funktionen normalerweise $2.000–$15.000, während STS aufgrund der hochentwickelten Elektronik und der Null-Übertragungszeit-Fähigkeit $15.000–$100.000+ kostet.

Welche Wartung erfordert jeder Typ?

ATS erfordert regelmäßige mechanische Wartung, einschließlich Kontaktprüfung, Schmierung und Belastungstests. STS erfordert nur minimale Wartung, da es keine beweglichen Teile hat. Der Wartungsaufwand besteht hauptsächlich aus Reinigung und Prüfung der elektronischen Komponenten.

Was ist zuverlässiger: ATS oder STS?

Beide sind bei ordnungsgemäßer Wartung äußerst zuverlässig. ATS bietet über Jahrzehnte bewährte mechanische Zuverlässigkeit, während STS eine höhere Betriebszuverlässigkeit bietet, da keine beweglichen Teile verbaut sind und schneller auf Probleme mit der Stromqualität reagiert wird.

Kann ich beide Typen selbst installieren?

Nein. Sowohl für ATS- als auch für STS-Installationen sind aufgrund von Sicherheitsanforderungen und der Einhaltung von Vorschriften zugelassene Elektroinstallateure erforderlich. STS erfordert zusätzlich Fachkenntnisse in der Leistungselektronik.

Wie bemesse ich ein ATS oder STS für meine Anwendung?

Die Größe richtet sich nach Volllaststrom, Spannungsanforderungen und zukünftigem Erweiterungsbedarf. Zur Sicherheit sollte eine Kapazitätsreserve von 20-25% hinzugefügt werden. Bei kritischen Anwendungen oder komplexen Lastberechnungen wenden Sie sich an Elektroingenieure.

Was passiert, wenn der Transferschalter ausfällt?

Sowohl ATS als auch STS sollten über eine manuelle Bypass-Funktion für Wartungs- und Notfallsituationen verfügen. Ein ordnungsgemäßes Systemdesign umfasst Redundanz für kritische Anwendungen und regelmäßige Tests zur Vermeidung von Ausfällen.

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