Kurze Antwort: Wie funktioniert ein ATS?
Ein automatischer Umschalter (ATS) Er funktioniert durch die Überwachung der normalen Stromquelle, erkennt, wenn diese Quelle unzulässig wird, startet oder prüft die alternative Quelle, schaltet die Last auf Notstrom um und schaltet die Last zurück, sobald die normale Quelle wieder verfügbar und stabil ist.
In einem System mit Generatorunterstützung erzeugt der ATS keinen Strom. Er entscheidet welche Quelle die Last versorgt und steuert die Umschaltsequenz, damit Generator, Netzversorgung und nachgeschaltete Last nicht fehlerhaft miteinander verbunden werden.
In der einfachsten Abfolge:
- Der ATS überwacht die Normalstromquelle.
- Die Normalstromquelle fällt aus oder verlässt die zulässigen Grenzwerte.
- Der ATS wartet eine programmierte Verzögerungszeit ab, um unnötige Umschaltungen zu vermeiden.
- Der ATS sendet ein Startsignal an den Generator oder prüft die Ersatzstromquelle.
- Der ATS verifiziert, dass die Ersatzstromquelle bereit ist.
- Der Schaltmechanismus schaltet die Last um.
- Der ATS überwacht die Rückkehr der Normalstromquelle.
- Nach einer stabilen Rückschaltverzögerung schaltet der ATS die Last zurück auf die Normalstromversorgung.
- Der Generator kann vor dem Abschalten zur Abkühlung weiterlaufen.
Wenn Sie zuerst das grundlegende Akronym benötigen, siehe ATS – Vollständige Bezeichnung in der Elektrotechnik. Dieser Artikel konzentriert sich auf das Funktionsprinzip, die internen Komponenten und die Umschaltsequenzlogik des ATS.
Wichtigste Erkenntnisse
- Ein ATS ist ein Quellenauswahlgerät, kein Stromerzeuger oder Überstromschutzeinrichtung an sich.
- Die Steuerung überwacht Spannung, Frequenz, Phasenzustand, Zeitgeber und die Verfügbarkeit der Quelle, bevor eine Umschaltung zugelassen wird.
- Die Gesamtwiederherstellungszeit entspricht nicht der Kontaktschaltzeit. Bei Systemen mit Generatorunterstützung sind die Erkennungsverzögerung, der Generatorstart, die Warmlaufphase, die Quellenakzeptanz, die Umschaltung und die Laststabilisierung von Bedeutung.
- Eine Verriegelung ist unerlässlich, da die normale und die alternative Quelle nicht miteinander verbunden werden dürfen, es sei denn, das System ist speziell für den unterbrechungsfreien Betrieb (Closed-Transition) ausgelegt und zugelassen.
- Unterbrechende Umschaltung (Open Transition), verzögerte Umschaltung (Delayed Transition) und unterbrechungsfreie Umschaltung (Closed Transition) beschreiben verschiedene Methoden zur Lastübertragung zwischen Energiequellen.
- Bei der Auswahl eines ATS sollten Quellentyp, Lasttoleranz, Umschaltmethode, Schaltarchitektur, Kurzschlussfestigkeit, Neutralleiterschaltung und Schutzkoordination berücksichtigt werden.
Hauptkomponenten eines automatischen Umschaltgeräts (ATS)
Ein ATS besteht nicht nur aus einem Paar Leistungskontakten. Es ist ein koordiniertes System aus Mess-, Steuer-, Schalt- und Verriegelungskomponenten.
| Komponente | Was es tut | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Steuerung | Überwacht Quellenspannung, Frequenz, Phasenzustand, Zeitgeber, Alarme und Umschaltlogik | Entscheidet, wann eine Umschaltung und Rückschaltung zulässig ist |
| Spannungs- und Frequenzmesskreis | Prüft, ob die normale und die alternative Stromquelle akzeptabel sind | Verhindert die Umschaltung auf instabile oder ausgefallene Stromquellen |
| Schaltmechanismus | Verbindet die Last physisch mit der einen oder der anderen Quelle | Führt den Laststrom und führt den Quellenwechsel durch |
| Mechanische oder elektrische Verriegelung | Verhindert bei Umschaltungen mit Unterbrechung, dass beide Quellen gleichzeitig die Last speisen | Hilft, Rückspeisungen und ungewollte Parallelschaltungen zu vermeiden |
| Leistungsanschlüsse | Anschluss der Normalstromquelle, der Ersatzstromquelle und der Last | Muss den Anforderungen an Stromstärke, Spannung, Polzahl und Verdrahtung entsprechen |
| Generator-Startkontakt | Sendet einen potenzialfreien Kontakt oder ein Steuersignal an die Generatorsteuerung | Ermöglicht den automatischen Notstrombetrieb |
| Manuelle Bedienelemente und Anzeigen | Bereitstellung von Test-, manuellen Betriebs-, Quellenstatus- und Alarminformationen | Unterstützt Inbetriebnahme und Wartung |
| Schutzschnittstelle | Koordination mit vorgeschalteten Leistungsschaltern, Sicherungen oder integrierten leistungsschalterbasierten Designs, sofern zutreffend | Quellenumschaltung und Überstromschutz sind separate Designfragen |
Die Steuerung entscheidet wann die Umschaltung sollte erfolgen. Der Schaltmechanismus führt sie aus wie Die Last wird zwischen den Quellen umgeschaltet.
Arbeitsschritt-Tabelle für automatische Umschalteinrichtungen (ATS)
| Schritt | Funktion der ATS | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| 1 | Überwacht Spannung und Frequenz der Normalstromquelle | Vermeidet unnötige Umschaltungen bei stabilem Netzbetrieb |
| 2 | Bestätigt den Ausfall nach einer programmierten Verzögerungszeit | Verhindert Fehlschaltungen bei kurzen Spannungseinbrüchen oder Störungen |
| 3 | Sendet ein Startsignal an den Generator oder prüft die alternative Stromquelle | Bereitet die Notstromversorgung vor der Lastumschaltung vor |
| 4 | Überprüft Spannung, Frequenz und Stabilität der Ersatzstromquelle | Verhindert die Umschaltung auf eine instabile Stromquelle |
| 5 | Schaltet die Last gemäß der Umschaltart um | Stellt die Versorgung durch die Ersatzstromquelle wieder her |
| 6 | Überwacht die Rückkehr der Netzstromversorgung | Bereitet die Rückschaltung vor, sobald die Netzstromversorgung stabil ist |
| 7 | Rückschaltung nach einer stabilen Rückkehrverzögerung | Vermeidung von wiederholtem Schalten bei instabiler Netzrückkehr |
| 8 | Ausführung der Generatorenabkühlphase, falls konfiguriert | Ermöglicht dem Generator eine thermische Stabilisierung vor dem Abschalten |
Dies ist die gängigste Logik für eine generatorgestützte ATS. Die genauen Zeitvorgaben, Schwellenwerte und das Steuerungsverhalten hängen vom ATS-Controller, dem Generator-Controller, dem Projektstandard, der Quellart und dem Systemdesign ab.
Aufschlüsselung der ATS-Zeitvorgaben: Schaltzeit vs. Gesamtrückkehrzeit
Ein häufiges Missverständnis ist die Betrachtung der ATS-Umschaltzeit als einen einzigen Wert. In der Realität kann die gesamte Unterbrechungs- oder Wiederherstellungssequenz mehrere separate Verzögerungen umfassen.
| Zeitparameter | Bedeutung | Typischer Konstruktionshinweis |
|---|---|---|
| Verzögerung bei der Fehlererkennung | Zeit zur Bestätigung, dass die normale Stromquelle tatsächlich nicht akzeptabel ist | Oft von Sekundenbruchteilen bis zu mehreren Sekunden einstellbar, um ein Umschalten bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen zu vermeiden |
| Generatorstartzeit | Zeit, die der Generatormotor benötigt, um anzuspringen und die Betriebsdrehzahl zu erreichen | Gilt nur, wenn die alternative Quelle ein Notstromaggregat ist; dies macht in der Regel den größten Teil der Ausfallzeit aus |
| Verzögerung der Quellenannahme | Zeit zur Bestätigung, dass Spannung und Frequenz der Ersatzstromquelle stabil sind | Viele Steuerungen prüfen auf eine Spannung nahe dem Nennwert und eine Frequenz innerhalb eines engen Bereichs, bevor die Quelle akzeptiert wird |
| Mechanische Umschaltzeit | Zeit, die die Kontakte oder der Mechanismus des ATS benötigen, um zwischen den Quellen zu wechseln | Die Kontaktbewegung bei einer offenen Umschaltung liegt üblicherweise im zweistelligen Millisekundenbereich; viele mechanische ATS-Geräte liegen etwa im Bereich von 40-100 ms, das Datenblatt ist jedoch maßgebend |
| Rückschaltverzögerung | Zeit zur Bestätigung der Netzrückkehr vor dem Rückschalten | Oft deutlich länger als die anfängliche Umschaltverzögerung, um wiederholtes Umschalten bei instabiler Netzrückkehr zu vermeiden |
| Abkühlzeit des Generators | Leerlaufzeit nach der Rückschaltung | In Systemen mit Generatorunterstützung oft mehrere Minuten, abhängig von den Einstellungen der Generatorsteuerung |
In geregelten Notstromsystemen können Projektspezifikationen die Lastwiederherstellung innerhalb einer definierten Zeitklasse erfordern. In vielen Systemen mit Generatorunterstützung wird die gesamte Sequenz in Sekunden gemessen, während die mechanische Kontaktbewegung selbst in Millisekunden gemessen werden kann. Überprüfen Sie immer die erforderlichen Zeitvorgaben anhand der Projektnorm, der örtlichen Vorschriften und der Datenblätter von ATS/Generator.
Für eine detaillierte Erläuterung der Umschaltgeschwindigkeit siehe ATS-Umschaltzeit erklärt.
Überwachung der Normalstromversorgung
Während des Normalbetriebs hält das ATS die Last mit der bevorzugten oder normalen Stromquelle verbunden, in der Regel dem öffentlichen Stromnetz. Die Steuerung überwacht kontinuierlich die Bedingungen der Stromquelle, wie zum Beispiel:
- Spannungsvorhandensein
- Unterspannung
- Überspannung
- Phasenausfall
- Phasenfolge, sofern zutreffend
- Frequenz
- Zeitverzögerung zur Quellenstabilisierung
Die automatische Umschalteinrichtung (ATS) sollte nicht allein aufgrund kurzzeitiger Spannungsschwankungen umschalten. Die meisten Systeme verwenden eine programmierte Zeitverzögerung, bevor ein Ausfall der Normalstromquelle deklariert wird. Dies verhindert unnötige Generatorstarts und Lastumschaltungen, die durch kurzzeitige Spannungseinbrüche, Umschaltvorgänge des Versorgers, Motoranläufe oder kurze Störungen verursacht werden.
Erkennung eines Netzausfalls
Wenn die Normalstromquelle nicht mehr akzeptabel ist, startet die ATS-Steuerung ihre Ausfalllogik. "Ausfall" bedeutet nicht immer einen vollständigen Stromausfall. Er kann auch bedeuten:
- Spannung unterhalb des programmierten zulässigen Grenzwerts, bei vielen gewerblichen Standby-Anwendungen üblicherweise etwa 80-90 % der Nennspannung
- Phasenausfall
- Starke Spannungsunsymmetrie
- Unzulässige Frequenz, zum Beispiel mehrere Hertz Abweichung vom Nennwert, abhängig von den Steuerungseinstellungen und der Lasttoleranz
- Falsche Phasenfolge in Drehstromsystemen
- Instabilität der Quelle, die über die programmierte Verzögerungszeit hinaus andauert
Der ATS muss zwischen einem tatsächlichen Quellenausfall und einer kurzen Störung unterscheiden. Deshalb ist der Zeitgeber zur Fehlerbestätigung wichtig. Ist die Verzögerung zu kurz, kann es zu einer unnötigen Umschaltung kommen. Ist die Verzögerung zu lang, bleibt die Last möglicherweise länger als nötig ohne akzeptable Stromversorgung.
Diese Zahlen sind keine universellen Regeln. Spannungs- und Frequenzschwellenwerte sind in der Regel programmierbar oder produktspezifisch und sollten entsprechend der Last, der Generatorkapazität, den Projektanforderungen und den geltenden elektrischen Normen eingestellt werden, anstatt sie von einer anderen Installation zu übernehmen.
Generator-Startsignal / Anforderung der Ersatzstromquelle
In einem Standby-Generatorsystem sendet der ATS nach Bestätigung des Netzausfalls normalerweise ein Startsignal an die Generatorsteuerung. Dies geschieht in der Regel über einen Generator-Startkontakt oder einen Steuerstromkreis und nicht durch direktes Schalten der Generatorausgangsleistung.
Zu diesem Zeitpunkt ist der ATS noch nicht bereit, die Last umzuschalten. Der Generator muss zuerst:
- erfolgreich starten
- Ausgangsspannung aufbauen
- Zulässige Frequenz erreichen
- Stabilisierung innerhalb der Reglergrenzen, oft innerhalb eines engeren Bereichs als der ursprüngliche Ausfallschwellenwert
- Einhaltung programmierter Aufwärm- oder Quellenakzeptanzverzögerungen
Bei Systemen ohne Generator gilt die gleiche Logik in abgewandelter Form. Die alternative Quelle kann eine zweite Netzeinspeisung, ein Wechselrichterausgang, eine USV-gestützte Quelle oder ein anderer Verteilungspfad sein. Der ATS muss vor dem Umschalten dennoch bestätigen, dass die alternative Quelle akzeptabel ist.
Ersatzstromquelle bereit
Vor dem Umschalten muss der ATS bestätigen, dass die alternative Quelle akzeptabel ist. Das Umschalten auf einen schwachen oder instabilen Generator kann zu Lastfehlern, Motorstillstand, Abfallen von Schützen, Problemen mit der Steuerspannung oder unnötiger Belastung der Ausrüstung führen.
Der Regler kann Folgendes prüfen:
- Spannung der Ersatzstromquelle
- Frequenz der Ersatzstromquelle
- Phasenverfügbarkeit
- Phasenfolge
- Quellenstabilität über die Zeit
- Bereitschaftssignal der Generatorsteuerung
Erst wenn die Ersatzstromquelle akzeptable Werte liefert, leitet der ATS die Lastumschaltung ein. In der Praxis kann eine Steuerung einen Generator ablehnen, der zwar gestartet ist, sich aber noch außerhalb des zulässigen Spannungs- oder Frequenzbereichs befindet. Ein Generator, der beispielsweise nahe der Nennspannung liegt, dessen Frequenz jedoch noch schwankt, sollte nicht als bereit für empfindliche Lasten betrachtet werden.
Lastumschaltsequenz
Die tatsächliche Umschaltung hängt vom ATS-Umschalt-Typ und dem Schaltmechanismus ab. Bei vielen generatorgestützten Systemen ist die gängige Methode die offene Umschaltung, auch als „Unterbrechung vor Schließung“ (break-before-make) bezeichnet. Das ATS trennt die Last von der Normalstromquelle, bevor es sie mit der Ersatzstromquelle verbindet.
In einem vereinfachten Ablauf der offenen Umschaltung:
- Die Normalstromquelle wird als nicht akzeptabel bestätigt.
- Die Ersatzstromquelle wird als akzeptabel bestätigt.
- Die Kontakte der Normalstromquelle öffnen sich.
- Ein verriegelter Mechanismus verhindert, dass beide Quellen gleichzeitig geschlossen werden.
- Die Kontakte der Ersatzstromquelle schließen.
- Die Last wird von der Ersatzstromquelle versorgt.
Der wesentliche Sicherheitszweck ist die galvanische Trennung der Quellen. Der ATS muss eine Rückspeisung vom Generator in das öffentliche Netz verhindern und ein unbeabsichtigtes Parallelschalten unterbinden, es sei denn, die Anlage und das System sind speziell für den unterbrechungsfreien Betrieb (Closed-Transition) ausgelegt.
Das physische Schaltintervall ist nur ein Teil des gesamten Vorgangs. Ein Produkt mag zwar eine schnelle Kontaktbewegung aufweisen, die Last durchläuft jedoch dennoch die vollständige Sequenz: Erkennungsverzögerung, Start oder Validierung der Quelle, Quellenfreigabe, mechanische Umschaltung und Lastwiederherstellung.
Für detailliertere Informationen zu den Umschaltarten siehe Open vs. Closed Transition ATS-Auswahlhilfe. Dieser Artikel konzentriert sich auf den allgemeinen Funktionsablauf.
Betrieb mit Notstrom
Nach der Umschaltung wird die Last von der Ersatzstromquelle versorgt. Der ATS stellt die Überwachung nicht ein. Er überwacht weiterhin beide Seiten:
- Stabilität der Ersatzstromquelle
- Rückkehr zur Normalstromquelle
- Steuerungsalarme
- Umschaltposition
- Optionale Signale für Generator oder Fernüberwachung
Wenn die Ersatzstromquelle inakzeptabel wird, hängt die weitere Vorgehensweise vom Systemdesign ab. Einige Systeme lösen einen Alarm aus, schalten Lasten ab, versuchen eine Rückschaltung, falls das Netz wieder verfügbar ist, oder verbleiben bis zu einem Wartungseingriff in der aktuellen Position.
Rückschaltung bei Wiederkehr der Netzspannung
Wenn die Netzspannung zurückkehrt, schaltet der ATS normalerweise nicht sofort zurück. Eine stabile Rückschaltverzögerung wird verwendet, um sicherzustellen, dass sich die Normalstromquelle tatsächlich stabilisiert hat.
Die Rückschaltsequenz funktioniert typischerweise wie folgt:
- Der ATS erkennt, dass die Netzspannung zurückgekehrt ist.
- Die Steuerung überprüft, ob Spannung und Frequenz innerhalb der zulässigen Werte liegen.
- Eine programmierte Rückschaltverzögerung läuft ab.
- Der ATS schaltet die Last zurück auf die Normalstromquelle.
- Der Generator läuft bei entsprechender Konfiguration zur Abkühlung lastfrei weiter.
- Der ATS sendet nach der Abkühlphase ein Stoppsignal an den Generator.
Dies verhindert wiederholtes Umschalten und Rückschalten während einer instabilen Netzrückkehr.
Offene Umschaltung vs. geschlossene Umschaltung vs. verzögerte Umschaltung
Der ATS-Umschaltmodus beschreibt den elektrischen Vorgang während des Quellenwechsels.
| Umschaltart | Wie läuft das | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| Offene Umschaltung | Trennung von einer Quelle vor der Verbindung mit der anderen | Die meisten Transfersysteme für Notstromaggregate |
| Verzögerte Umschaltung | Fügt eine beabsichtigte Neutral-/Aus-Zeit zwischen den Quellen hinzu | Motoren, Transformatoren, Abklingen der Restspannung, Laststabilisierung |
| Geschlossene Umschaltung | Parallelschaltung zweier akzeptabler synchronisierter Quellen für einen kurzen Moment | Geplante Umschaltung oder Rückschaltung, bei der Unterbrechungen minimiert werden sollen |
Eine geschlossene Umschaltung ist nicht mit einer USV gleichzusetzen und sollte nicht als universelle unterbrechungsfreie Lösung betrachtet werden. Sie erfordert, dass beide Quellen akzeptabel und synchronisiert sind, und kann je nach Projekt eine Genehmigung des Energieversorgers erfordern.
Für eine detaillierte Auswahl verwenden Sie bitte das dedizierte Open vs. Closed Transition ATS-Auswahlhilfe.
PC-Klasse vs. CB-Klasse ATS
Das Schaltelement innerhalb des ATS beeinflusst den Schutz, die Lebensdauer und die Systemkoordination.
In der IEC-Terminologie für Umschalteinrichtungen wird die automatische Umschalteinrichtung üblicherweise im Zusammenhang mit PC-Klasse und CB-Klasse gemäß IEC 60947-6-1 diskutiert. Im nordamerikanischen Kontext werden Umschalteinrichtungen üblicherweise gemäß UL 1008.
| ATS-Architektur | Grundkonzept | Praktische Auswirkung |
|---|---|---|
| PC-Klasse ATS | Zweckgebundene Umschalteinrichtung, die primär für das Schalten, Führen und Umschalten von Strömen ausgelegt ist | Oft kompakt und für Umschaltaufgaben optimiert; externer Überstromschutz wird in der Regel separat koordiniert |
| CB-Klasse ATS | Umschalteinrichtung auf Basis von Leistungsschaltern | Kann je nach Schalterdesign und Koordination Schutz- und Trennfunktionen unterstützen |
| Schützbasierte ATS | Verwendet elektrisch gesteuerte Schützmechanismen | In einigen kompakten oder niederschwelligen Systemen üblich, sollte jedoch nicht automatisch als IEC-Leistungsschalterklasse (CB) eingestuft werden |
| Motorbetriebener Umschalter | Verwendet einen motorbetriebenen mechanischen Umschaltmechanismus | Üblich bei dualen Stromversorgungsumschaltgeräten und größeren mechanischen Umschaltsystemen |
Dieser Abschnitt ist bewusst kurz gehalten, da die Auswahl zwischen PC und CB ein separates Thema darstellt. Für einen tiefergehenden Vergleich siehe Auswahlhilfe für ATS der PC-Klasse vs. CB-Klasse.
Normen und Konformitätskontext
Verschiedene Märkte verwenden unterschiedliche Normen für Umschaltgeräte und Notstromsysteme. Die folgende Tabelle dient der praktischen Orientierung und ersetzt nicht die Prüfung lokaler Vorschriften.
| Norm oder Rahmenwerk | Typische Relevanz | Auswirkungen |
|---|---|---|
| IEC 60947-6-1 | Automatische Umschalteinrichtungen in IEC-basierten Märkten | ATSE-Klassifizierung, Leistungsanforderungen, Kennzeichnung, Prüfrahmen |
| UL 1008 | Umschalteinrichtungen in nordamerikanischen Anwendungen | Bewertung von Umschalteinrichtungen, Bemessungswerte, Kurzschlussfestigkeit/Einschaltvermögen, Eignung für die Installation |
| NFPA 110 | Notstrom- und Bereitschaftsstromversorgungssysteme in den Vereinigten Staaten | Klassifizierung, Prüfung, Wartung und erwartete Umschaltzeiten von Notstromsystemen, sofern zutreffend |
| Lokale elektrische Vorschriften | Länderspezifische oder projektspezifische Installationsregeln | Erdung, Neutralleiterschaltung, Überstromschutz, Zulassungen und Wartungsanforderungen |
Gehen Sie nicht davon aus, dass ein Zeitwert, eine Übergangsart oder eine ATS-Klasse überall akzeptabel ist. Krankenhäuser, Rechenzentren, Industrieanlagen, gewerbliche Gebäude und Generatorräume können jeweils unterschiedliche Projektspezifikationen verwenden.
Der einfachste Weg, die ATS-Logik zu verstehen, ist die Betrachtung als Zeitstrahl:
Netzversorgung in Ordnung -> Fehlererkennungsverzögerung -> Generatorstart -> Quellenakzeptanz -> Umschaltung mit Unterbrechung -> Rückschaltverzögerung -> Rückschaltung -> GeneratorabkühlungHäufige Missverständnisse über den ATS-Betrieb
Ein ATS erzeugt keinen Notstrom.
Das ATS schaltet lediglich die Last zwischen den Quellen um. Der Generator, Wechselrichter, Netzanschluss oder die USV liefern die Energie.
Die Umschaltzeit des ATS entspricht nicht der gesamten Ausfallzeit.
Die gesamte Ausfallzeit kann die Erkennung des Quellenausfalls, programmierte Verzögerungen, den Generatorstart, die Warmlaufphase, die Umschaltzeit und die Laststabilisierung umfassen.
Eine schnellere Umschaltung ist nicht immer besser.
Motorlasten, Transformatorlasten und instabile Quellen erfordern möglicherweise eine gezielte Verzögerung oder eine unterbrechungsfreie Umschaltung (Delayed Transition). Die Geschwindigkeit ist nur ein Konstruktionsfaktor.
Ein ATS mit unterbrechungsfreier Umschaltung (Closed-Transition) bietet nicht immer Schutz vor Stromausfällen.
Eine unterbrechungsfreie Umschaltung kann Unterbrechungen bei geplanten Umschaltungen oder Rückschaltungen reduzieren oder eliminieren, sofern beide Quellen verfügbar und synchronisiert sind. Sie kann eine ausgefallene Netzquelle während eines tatsächlichen Stromausfalls nicht wieder verfügbar machen.
Ein ATS ist nicht dasselbe wie ein STS
Ein statischer Umschalter (STS) verwendet elektronische Schaltung und wird für sehr schnelle Umschaltungen zwischen verfügbaren Quellen eingesetzt. Ein konventioneller ATS verwendet in der Regel mechanische Schaltung. Zur Abgrenzung siehe Automatische Umschalteinrichtung ATS vs. Statische Umschalteinrichtung STS.
Geschlossene Übergänge sind nicht überall standardmäßig zulässig
Geschlossene Übergänge können Quellen kurzzeitig parallel schalten, daher müssen Synchronisation, Steuerungen, Projektanforderungen und Netzbetreibervorgaben überprüft werden.
Wie man die richtige ATS-Arbeitslogik auswählt
Bevor Sie einen ATS auswählen, bestätigen Sie die tatsächlich benötigte Schaltsequenz:
| Planungsfrage | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Handelt es sich bei der Ersatzstromquelle um einen Generator, eine USV, einen Wechselrichter, eine Netzquelle oder eine andere Einspeisung? | Die Logik der Quellenbereitschaft unterscheidet sich |
| Wie lange kann die Last eine Unterbrechung tolerieren? | Bestimmt, ob ein mechanischer ATS ausreicht oder eine USV/STS-Unterstützung erforderlich ist |
| Sind Motoren oder Transformatoren angeschlossen? | Eine verzögerte Umschaltung kann die mechanische und elektrische Belastung reduzieren |
| Ist eine Parallelschaltung der Quellen zulässig? | Eine unterbrechungsfreie Umschaltung erfordert Synchronisation und Genehmigung |
| Benötigt der ATS eine Steuerung für den Start und die Abkühlphase des Generators? | Erforderlich für viele Standby-Generatorsysteme |
| Ist der Überstromschutz integriert oder extern? | Beeinflusst die PC/CB-Architektur und den vorgeschalteten Schutz |
| Benötigt das System Lastabwurf oder Vorrangschaltungen? | Beeinflusst das Design von Steuerung und Schaltschrank |
| Muss der Neutralleiter geschaltet werden? | Abhängig vom Erdungssystem, den Regeln für separat abgeleitete Quellen und den örtlichen Vorschriften |
Für allgemeinere Beschaffungs- und Vergleichsthemen siehe Manueller vs. automatischer Umschalter und Wann sollten Sie einen manuellen Umschalter anstelle eines automatischen Umschalters (ATS) verwenden?.
FAQ
Wie funktioniert ein automatischer Umschalter?
Ein automatischer Umschalter überwacht die normale Stromquelle, erkennt, wenn diese unzulässig wird, startet oder verifiziert die Ersatzstromquelle, schaltet die Last auf Notstrom um und schaltet zurück, sobald die normale Stromquelle wieder verfügbar und stabil ist.
Startet ein ATS den Generator?
In vielen Notstromsystemen ja. Der ATS sendet ein Startsignal an die Generatorsteuerung, nachdem der Ausfall des öffentlichen Stromnetzes bestätigt wurde. Der Generator muss jedoch erst starten, Spannung aufbauen und sich stabilisieren, bevor der ATS die Last umschaltet.
Schaltet ein ATS sofort um?
Normalerweise nicht. Ein mechanischer ATS umfasst Quellenerkennung, programmierte Verzögerungen, Generatorstartzeit, Quellenstabilisierung und mechanische Umschaltzeit. Die gesamte Wiederherstellungszeit unterscheidet sich von der reinen Schaltzeit des Geräts.
Wie lange benötigt ein ATS für die Stromumschaltung?
Dies hängt vom System ab. Die mechanische Umschaltung kann sehr schnell erfolgen, aber ein generatorgestütztes System kann auch eine Erkennungsverzögerung, den Generatorstart, die Warmlaufphase, die Quellenprüfung und eine programmierte Umschaltverzögerung beinhalten. Notstromsysteme können projektspezifische Zeitanforderungen haben, prüfen Sie daher immer die geltende Norm und das Datenblatt der Ausrüstung.
Was passiert, wenn die Netzstromversorgung zurückkehrt?
Der ATS überwacht die zurückkehrende Netzquelle. Nachdem die Quelle für die programmierte Rückschaltverzögerung stabil geblieben ist, schaltet der ATS die Last zurück auf das Netz und kann den Generator vor dem Stoppen unbelastet abkühlen lassen.
Kann ein ATS ohne Generator funktionieren?
Ja. Ein ATS kann zwischen Netzeinspeisungen, Wechselrichterausgängen, USV-gestützten Quellen oder anderen alternativen Quellen umschalten, sofern das Gerät für diese Anwendung ausgelegt und konfiguriert ist. Der Schritt des Generatorstarts entfällt einfach oder wird durch eine Logik zur Bereitschaft der alternativen Quelle ersetzt.
Kann ein ATS Generator und Netz gleichzeitig verbinden?
Die meisten Standby-ATS-Systeme verwenden eine offene Umschaltung und verbinden Generator und Netz nicht miteinander. Systeme mit geschlossener Umschaltung können akzeptable synchronisierte Quellen kurzzeitig parallel schalten, jedoch nur, wenn die Ausrüstung, die Steuerung, die Netzregeln und das Projektdesign dies zulassen.
Was ist das Funktionsprinzip eines ATS in einem Satz?
Das Funktionsprinzip eines ATS ist die automatische Quellenauswahl: Überwachung der Integrität der Stromquelle, Überprüfung der Bereitschaft der Ersatzstromquelle, sicheres Umschalten der Last und Rückkehr zur bevorzugten Quelle, sobald diese stabil ist.
Zusammenfassung
Ein automatischer Umschalter (ATS) arbeitet durch kontrollierte Entscheidungsfindung bei der Stromquelle. Er überwacht die Netzspannung, bestätigt einen Ausfall, fordert Ersatzstrom an oder prüft diesen, verifiziert die Bereitschaft der Quelle, schaltet die Last um, überwacht die Rückkehr des Netzstroms und schaltet nach stabiler Wiederherstellung zurück.
Der wichtige Punkt ist, dass der ATS-Betrieb eine Sequenz und keine einzelne Schaltbewegung ist. Die richtige Auswahl eines ATS hängt von der Lasttoleranz, dem Quellentyp, der Umschaltmethode, der Generatorstartlogik, der Schaltarchitektur, der Neutralleiterschaltung, dem Kurzschlussstrom-Bemessungswert und der Schutzkoordination ab.
