PC Class vs. CB Class Automatic Transfer Switch (ATS): Differences & Selection Guide

هنگامی که برق شهری در یک مرکز داده، بیمارستان یا تأسیسات صنعتی قطع می‌شود، کلید انتقال اتوماتیک (ATS) به نگهبان خاموش بین خرابی فاجعه‌بار و تداوم بی‌وقفه تبدیل می‌شود. در عرض میلی‌ثانیه تا ثانیه، این دستگاه حیاتی باید قطعی را تشخیص دهد، در دسترس بودن ژنراتور پشتیبان را ارزیابی کند و بارهای الکتریکی - که اغلب صدها آمپر را حمل می‌کنند - را بدون آسیب رساندن به تجهیزات حساس یا اختلال در سیستم‌های ایمنی جانی، انتقال دهد.

با این حال، تعیین مشخصات یک ATS شامل چیزی بیش از انتخاب جریان نامی و ولتاژ است. دو طبقه‌بندی اساسی - کلاس PC (کنترل برنامه‌ریزی‌شده) و کلاس CB (قطع‌کننده مدار) - تعریف می‌کنند که سوئیچ چگونه خطاها را مدیریت می‌کند، از چه بارهایی می‌تواند محافظت کند و در سلسله مراتب توزیع برق در کجا قرار دارد. این تمایز نه خودسرانه است و نه صرفاً آکادمیک: یک ATS کلاس PC که در جایی نصب شده است که حفاظت از خطا مورد نیاز است، سیستم را آسیب‌پذیر می‌کند. یک واحد کلاس CB که در جایی مشخص شده است که سرعت انتقال سریع از همه مهم‌تر است، ممکن است هزینه و پیچیدگی غیرضروری را به همراه داشته باشد.

برای مهندسان برق که سیستم‌های برق حیاتی را طراحی می‌کنند، مدیران تأسیساتی که مسئول زیرساخت‌های پشتیبان اضطراری هستند و پیمانکارانی که کلیدهای انتقال را نصب می‌کنند، درک کلاس PC در مقابل CB ضروری است. این راهنما تفاوت‌های فنی بین این طبقه‌بندی‌های ATS را توضیح می‌دهد، استانداردهای حاکم (UL 1008 و IEC 60947-6-1) را رمزگشایی می‌کند و معیارهای انتخاب عملی را برای تطبیق کلاس ATS با کاربردهای دنیای واقعی در مراکز داده، بیمارستان‌ها، ساختمان‌های تجاری و تأسیسات صنعتی ارائه می‌دهد.

کلید انتقال اتوماتیک چیست؟

یک کلید انتقال اتوماتیک (ATS) یک دستگاه سوئیچینگ الکتریکی خودکار است که در دسترس بودن دو منبع تغذیه مستقل را نظارت می‌کند و به طور خودکار بارهای الکتریکی را از یک منبع به منبع دیگر منتقل می‌کند، زمانی که منبع اصلی از کار می‌افتد یا از پارامترهای ولتاژ/فرکانس قابل قبول خارج می‌شود. در بیشتر تأسیسات، ATS بین برق شهری (منبع عادی) و یک ژنراتور اضطراری در محل (منبع اضطراری) سوئیچ می‌کند، اگرچه ممکن است بین دو فیدر برق شهری، سیستم‌های UPS یا سایر پیکربندی‌های برق نیز سوئیچ کند.

نقش اساسی یک ATS سه‌گانه است: نظارت مداوم بر هر دو منبع تغذیه از نظر ولتاژ، فرکانس و یکپارچگی فاز. تشخیص خودکار خرابی منبع یا تخریب فراتر از آستانه‌های از پیش تعیین‌شده؛ و انتقال سریع و ایمن بارهای متصل به منبع جایگزین بدون ایجاد شرایط خطرناک یا آسیب رساندن به تجهیزات.

برخلاف کلیدهای انتقال دستی که نیاز به مداخله انسانی دارند، یک ATS به طور مستقل بر اساس منطق برنامه‌ریزی‌شده و ورودی‌های حسگر عمل می‌کند. هنگامی که ولتاژ برق شهری به زیر 85-90% مقدار اسمی کاهش می‌یابد یا از 110% فراتر می‌رود، کنترلر ATS یک توالی انتقال را آغاز می‌کند: به ژنراتور سیگنال می‌دهد تا شروع به کار کند، منتظر می‌ماند تا ولتاژ و فرکانس ژنراتور در محدوده قابل قبول تثبیت شود (معمولاً 10-30 ثانیه)، کنتاکتور یا قطع‌کننده مدار برق شهری را باز می‌کند، در یک بازه انتقال باز کوتاه منتظر می‌ماند تا از تغذیه معکوس یا اتصال خارج از فاز جلوگیری کند، سپس کنتاکتور ژنراتور را می‌بندد تا برق را بازیابی کند.

هنگامی که برق شهری باز می‌گردد و تثبیت می‌شود، ATS یک توالی انتقال مجدد را اجرا می‌کند - معمولاً با یک تأخیر زمانی عمدی (اغلب 5-30 دقیقه) برای جلوگیری از انتقال‌های مزاحم ناشی از بازیابی لحظه‌ای برق شهری - بارهای سوئیچینگ را به برق شهری برمی‌گرداند و به ژنراتور سیگنال می‌دهد تا متوقف شود.

این عملکرد خودکار در تأسیساتی که زمان پاسخگویی انسان غیرقابل قبول است ضروری است: اتاق‌های عمل بیمارستان، بارهای سرور مرکز داده، تجهیزات مخابراتی، سیستم‌های کنترل فرآیند صنعتی، پمپ‌های آتش‌نشانی و سایر کاربردهای ایمنی جانی یا حیاتی. ATS تداوم برق را در عرض چند ثانیه تضمین می‌کند، مدت‌ها قبل از اینکه پرسنل تأسیسات بتوانند به صورت دستی مداخله کنند.

درک استانداردهای ATS: UL 1008 و IEC 60947-6-1

کلیدهای انتقال اتوماتیک توسط دو استاندارد اصلی اداره می‌شوند که الزامات ایمنی، آزمایش عملکرد و سیستم‌های طبقه‌بندی را تعریف می‌کنند: استاندارد UL 1008 در آمریکای شمالی و کمیسیون مستقل انتخابات ۶۰۹۴۷-۶-۱ در سطح بین‌المللی.

UL 1008: تجهیزات کلید انتقال

استاندارد UL 1008 استاندارد ایالات متحده/کانادا است که توسط آزمایشگاه‌های Underwriters برای کلیدهای انتقال اتوماتیک، دستی و بای‌پس-ایزولاسیون با جریان نامی تا 10000 آمپر منتشر شده است. این استاندارد الزامات آزمایش دقیقی را پوشش می‌دهد که شامل استقامت الکتریکی (10000 چرخه انتقال تحت بار نامی)، محدودیت‌های افزایش دما، استحکام دی‌الکتریک و مهم‌تر از همه،, جریان اتصال کوتاه قابل تحمل و جریان بستن روی اتصال کوتاه (WCR).

WCR حداکثر جریان خطایی را تعریف می‌کند که ATS می‌تواند با خیال راحت هنگام بسته شدن روی یک اتصال کوتاه تحمل کند و جریان خطایی که می‌تواند بدون ایجاد شرایط خطرناک روی آن بسته شود. UL 1008 از هر ATS فهرست‌شده می‌خواهد که یک مقدار WCR برچسب‌گذاری‌شده داشته باشد که ممکن است به دو صورت بیان شود:

• جریان نامی مبتنی بر زمان: ATS می‌تواند یک جریان خطای مشخص‌شده (به عنوان مثال، 65 کیلوآمپر) را برای یک مدت زمان معین (معمولاً 3 سیکل یا ~50 میلی‌ثانیه در 60 هرتز) تحمل کند، مشروط بر اینکه دستگاه حفاظتی بالادست خطا را در آن زمان پاک کند.
• جریان نامی دستگاه خاص: ATS با قطع‌کننده‌های مدار یا فیوزهای بالادست خاص آزمایش می‌شود. هنگامی که با یکی از آن دستگاه‌های فهرست‌شده نصب شود، ATS به WCR بالاتری نسبت به جریان نامی مبتنی بر زمان به تنهایی دست می‌یابد.

جریان‌های نامی دستگاه خاص به طور کلی بالاتر هستند زیرا بیشتر قطع‌کننده‌های مدار خطاها را سریع‌تر از 3 سیکل در شرایط آزمایش واقعی پاک می‌کنند. این امر به فریم‌های ATS کوچک‌تر اجازه می‌دهد تا زمانی که دستگاه حفاظتی بالادست شناخته شده و فهرست شده باشد، مورد استفاده قرار گیرند و هزینه و ردپای نصب را کاهش می‌دهد. نسخه هفتم UL 1008 (نسخه فعلی) الزامات افزودن قطع‌کننده‌ها به جداول دستگاه خاص را تشدید کرد و نیاز به مقایسه با زمان‌های قطع واقعی از آزمایش‌های اتصال کوتاه UL به جای حداکثر زمان‌های قطع منتشر شده توسط سازندگان داشت.

برای انطباق با نصب، جریان خطای موجود در پایانه‌های خط ATS نباید از WCR برچسب‌گذاری‌شده ATS تجاوز کند و اگر از جریان نامی مبتنی بر زمان استفاده شود، مهندس باید تأیید کند که دستگاه بالادست انتخاب‌شده خطاها را سریع‌تر از مدت زمان نامی در آن سطح جریان پاک می‌کند.

IEC 60947-6-1: تجهیزات سوئیچینگ انتقال (TSE)

کمیسیون مستقل انتخابات ۶۰۹۴۷-۶-۱ استاندارد بین‌المللی برای تجهیزات سوئیچینگ انتقال (TSE) با جریان نامی تا 1000 ولت AC یا 1500 ولت DC است. در حالی که UL 1008 بر ایمنی و تحمل خطا از طریق هماهنگی WCR تمرکز دارد، IEC 60947-6-1 یک سیستم طبقه‌بندی عملکردی را بر اساس قابلیت مدیریت اتصال کوتاه ATS معرفی می‌کند:

• کلاس PC (از IEC 60947-3، سوئیچ‌ها و جداکننده‌ها): TSE طراحی شده برای ایجاد و تحمل جریان‌های اتصال کوتاه اما نه برای قطع آنها. دستگاه‌های کلاس PC برای قطع جریان‌های خطا به یک دستگاه حفاظتی اتصال کوتاه بالادست (SCPD) متکی هستند.
• کلاس CB (از IEC 60947-2، قطع‌کننده‌های مدار): TSE طراحی شده برای ایجاد، تحمل و قطع جریان‌های اتصال کوتاه. دستگاه‌های کلاس CB رله‌های حفاظتی جریان اضافه خود را در خود جای داده‌اند و می‌توانند به طور مستقل خطاها را قطع کنند.
• کلاس CC (از IEC 60947-4-1، کنتاکتورها): مشابه کلاس PC؛ بر اساس کنتاکتورهای درهم‌قفل‌شده، می‌تواند جریان‌های اتصال کوتاه را ایجاد و تحمل کند اما نمی‌تواند قطع کند.

این طبقه‌بندی‌های IEC مکانیسم سوئیچینگ داخلی و فلسفه حفاظت را توصیف می‌کنند. در عمل، بسیاری از تولیدکنندگان از اصطلاحات “کلاس PC” و “کلاس CB” حتی برای محصولات فهرست‌شده در UL 1008 در آمریکای شمالی استفاده می‌کنند، زیرا تمایز مکانیسم (مبتنی بر کنتاکتور در مقابل مبتنی بر قطع‌کننده) با تعاریف IEC همسو است. با این حال، توجه به این نکته مهم است که نام‌گذاری PC/CB خود یک برچسب رسمی UL 1008 نیست - الزام مهم UL رتبه WCR و هماهنگی آن با دستگاه‌های حفاظتی بالادست است.

برای مهندسانی که تجهیزات ATS را مشخص می‌کنند، هر دو استاندارد مهم هستند: فهرست UL 1008 و هماهنگی WCR انطباق با کد و ایمنی را در آمریکای شمالی تضمین می‌کنند، در حالی که درک طبقه‌بندی‌های IEC 60947-6-1 PC/CB مکانیسم زیربنایی را روشن می‌کند و به پیش‌بینی ویژگی‌های عملیاتی مانند سرعت انتقال، سازگاری بار و الزامات هماهنگی حفاظت کمک می‌کند.

ATS کلاس PC (کنترل برنامه‌ریزی‌شده)

کلاس PC کلیدهای انتقال اتوماتیک دستگاه‌های انتقال بار اختصاصی هستند که حول کنتاکتورها، سوئیچ‌های موتوری یا مکانیسم‌های سوئیچ تغییر ساخته شده‌اند. تعیین “PC” از IEC 60947-6-1 سرچشمه می‌گیرد و گاهی اوقات به عنوان “کنترل قدرت” یا “کنترل برنامه‌ریزی‌شده” گسترش می‌یابد، اگرچه تعریف رسمی IEC آن را به الزامات IEC 60947-3 برای سوئیچ‌ها و جداکننده‌ها مرتبط می‌کند. ویژگی تعیین‌کننده: ATS کلاس PC می‌تواند ایجاد و تحمل جریان‌های اتصال کوتاه را تحمل کند اما برای قطع آنها طراحی نشده است. آنها.

مکانیسم و عملکرد داخلی

یک ATS کلاس PC معمولاً از دو کنتاکتور سنگین استفاده می‌کند - دستگاه‌های سوئیچینگ الکترومغناطیسی با کنتاکت‌های آلیاژ نقره که برای ظرفیت جریان بالا و عمر مکانیکی طولانی طراحی شده‌اند. این کنتاکتورها به صورت الکتریکی و مکانیکی درهم‌قفل شده‌اند تا از اتصال همزمان هر دو منبع جلوگیری شود (که باعث تغذیه معکوس یا ایجاد شرایط موازی خارج از فاز می‌شود). یک مکانیسم کنترل واحد یا محرک موتوری انتقال را هدایت می‌کند و یک کنتاکتور را قبل از بستن دیگری در یک توالی قطع-قبل-از-وصل (انتقال باز) باز می‌کند.

طراحی کنتاکتور سرعت سوئیچینگ سریع و قابل اعتماد را در اولویت قرار می‌دهد. زمان انتقال برای ATS کلاس PC معمولاً 30-150 میلی‌ثانیه است، بسته به اندازه کنتاکتور و منطق کنترل. این سرعت آنها را برای کاربردهایی که در آن قطع لحظه‌ای برق قابل قبول است اما بازیابی سریع ضروری است، مانند منابع تغذیه سرور با خازن‌های نگهداری، بارهای پشتیبان‌گیری شده UPS یا مدارهای توزیع غیر بحرانی، مناسب می‌کند.

بدون حفاظت جریان اضافه یکپارچه

محدودیت مهم ATS کلاس PC: آنها هیچ حفاظت اضافه بار یا اتصال کوتاه ارائه نمی‌دهند. اگر خطایی در پایین دست ATS رخ دهد، کنتاکت‌های کنتاکتور می‌توانند روی جریان خطا بسته شوند و آن را برای مدت کوتاهی تحمل کنند تا زمانی که یک دستگاه حفاظتی بالادست (قطع‌کننده مدار یا فیوز) خطا را پاک کند، اما خود ATS نمی‌تواند خطا را قطع کند.

این بدان معناست که ATS کلاس PC همیشه باید توسط دستگاه‌های حفاظتی اتصال کوتاه بالادست (SCPD) محافظت شود. SCPD - معمولاً یک قطع‌کننده مدار قاب‌بندی‌شده (MCCB) یا فیوز - باید با جریان اتصال کوتاه قابل تحمل ATS هماهنگ شود تا اطمینان حاصل شود که خطاها را قبل از آسیب دیدن کنتاکت‌های ATS پاک می‌کند. برای واحدهای کلاس PC فهرست‌شده در UL 1008، این هماهنگی از طریق رتبه WCR و جداول مبتنی بر زمان یا دستگاه خاص تأیید می‌شود.

سازگاری بار و کاربردها

از آنجایی که ATS کلاس PC فاقد حفاظت اضافه بار حرارتی داخلی است، در طیف گسترده‌ای از انواع بارها همه‌کاره هستند:

• انتقال سریع برای بارهای IT: پانل‌های توزیع مرکز داده که رک‌های سرور، تجهیزات شبکه و سیستم‌های ذخیره‌سازی را تغذیه می‌کنند، از زمان انتقال زیر 100 میلی‌ثانیه بهره می‌برند.
• مدارهای توزیع فرعی: پانل‌های شاخه‌ای در ساختمان‌های تجاری، بیمارستان‌ها و تأسیسات صنعتی که در آن حفاظت جریان اضافه اصلی از قبل در بالادست ارائه شده است.
• بارهای مختلط و مقاومتی: مدارهای روشنایی، کنترل‌های HVAC، پریزهای برق عمومی و سایر بارهای غیر موتوری.
• بارهای موتوری: ATS کلاس PC می‌تواند هجوم راه‌اندازی موتور (معمولاً 6-8 برابر جریان بار کامل) را تحمل کند زیرا MCCB یا فیوز بالادست برای وظیفه موتور اندازه‌گیری شده است، نه خود ATS. این امر آنها را برای مدارهای پمپ، فن و کمپرسور مناسب می‌کند.
• پروژه‌های حساس به هزینه: واحدهای کلاس PC معمولاً 20-40% ارزان‌تر از ATSهای کلاس CB معادل هستند، که آن‌ها را برای نصب‌های چند پنلی مقرون‌به‌صرفه می‌کند.

اتکا به حفاظت بالادستی همچنین یک مزیت سلکتیویته (انتخابی عمل کردن) را فراهم می‌کند: اگر به درستی هماهنگ شده باشد، SCPD بالادستی می‌تواند طوری تنظیم شود که اجازه دهد خطاهای پایین‌دستی بدون قطع فیدر اصلی رفع شوند، که قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می‌بخشد.

جریان نامی و اشکال فیزیکی معمول

ATSهای کلاس PC از 30 آمپر تا 4000 آمپر در دسترس هستند، با اندازه‌های رایج 100 آمپر، 260 آمپر، 400 آمپر، 600 آمپر، 800 آمپر، 1200 آمپر، 1600 آمپر، 2000 آمپر و 3000 آمپر. آن‌ها هم در پیکربندی انتقال باز (قطع قبل از وصل استاندارد) و هم در پیکربندی انتقال بسته (وصل قبل از قطع) تولید می‌شوند، و مدل‌های انتقال بسته در جایی استفاده می‌شوند که وقفه کوتاه برق انتقال باز غیرقابل قبول است.

معیارهای انتخاب برای کلاس PC

ATSهای کلاس PC را زمانی مشخص کنید که:

• قطع‌کننده‌های مدار یا فیوزهای بالادستی حفاظت از خطا را فراهم می‌کنند و با WCR ATS هماهنگ شده‌اند.
• سرعت انتقال سریع (50-150 میلی‌ثانیه) در اولویت باشد.
• انواع بار شامل تجهیزات IT، روشنایی، توزیع عمومی مختلط یا موتورها با حفاظت بالادستی مناسب باشد.
• هماهنگی انتخابی با دستگاه‌های بالادستی مورد نظر باشد.
• بهینه‌سازی هزینه برای نصب‌های چند واحدی مهم باشد.
• کاربرد مطابق با وظیفه توزیع فرعی یا مدار شاخه باشد.

از کلاس PC استفاده نکنید در جایی که ATS باید قطع خطای خود را فراهم کند (به عنوان مثال، فیدر ورودی اصلی بدون SCPD بالادستی)، یا جایی که کد یا استانداردهای تسهیلات، حفاظت یکپارچه در برابر جریان اضافه را در خود سوئیچ انتقال الزامی می‌کند.

ATS کلاس CB (قطع‌کننده مدار)

کلاس CB سوئیچ‌های انتقال اتوماتیک حول قطع‌کننده‌های مدار ساخته شده‌اند و هم عملکردهای سوئیچینگ و هم حفاظت در برابر جریان اضافه را در یک دستگاه واحد ادغام می‌کنند. تعیین “CB” از IEC 60947-6-1 سرچشمه می‌گیرد و به الزامات IEC 60947-2 برای قطع‌کننده‌های مدار قالب‌گیری شده و قطع‌کننده‌های مدار قدرت مرتبط است. ویژگی تعیین‌کننده: ATSهای کلاس CB می‌توانند ایجاد، تحمل و قطع جریان‌های اتصال کوتاه را به طور مستقل، بدون تکیه بر دستگاه‌های حفاظتی بالادستی، قطع کنند.

مکانیسم و عملکرد داخلی

یک ATS کلاس CB از دو قطع‌کننده مدار قالب‌گیری شده (MCCB) یا قطع‌کننده مدار هوایی (ACB) تشکیل شده است که به صورت مکانیکی و الکتریکی به هم قفل شده‌اند تا از اتصال همزمان هر دو منبع جلوگیری شود. هر قطع‌کننده شامل عناصر تریپ حرارتی و مغناطیسی جریان اضافه است که می‌توانند شرایط اضافه بار و اتصال کوتاه را تشخیص داده و قطع کنند.

مکانیسم سوئیچینگ پیچیده‌تر از کنتاکتورهای کلاس PC است. هنگامی که کنترلر ATS دستور انتقال می‌دهد، یک قطع‌کننده باید باز شود (تریپ کند یا به اجبار باز شود)، و پس از یک بازه انتقال باز کوتاه، قطع‌کننده دوم بسته می‌شود. از آنجایی که قطع‌کننده‌های مدار برای قطع خطا طراحی شده‌اند تا ساخت/قطع سریع تحت بار عادی، زمان‌های انتقال کلاس CB معمولاً 100-300 میلی‌ثانیه—کندتر از واحدهای کلاس PC است، اما همچنان برای اکثر کاربردهای برق اضطراری قابل قبول است.

ATSهای کلاس CB انتقال بسته نیز وجود دارند، اما به دلیل پیچیدگی موازی کردن لحظه‌ای دو قطع‌کننده مدار، کمتر رایج هستند. سوئیچ‌های انتقال استاتیک (دستگاه‌های حالت جامد بدون قطعات متحرک) اغلب در جایی ترجیح داده می‌شوند که انتقال زیر سیکل مورد نیاز است.

حفاظت یکپارچه در برابر جریان اضافه

مزیت کلیدی ATSهای کلاس CB: هر قطع‌کننده مدار حفاظت اضافه بار حرارتی و اتصال کوتاه مغناطیسی خود را فراهم می‌کند. اگر خطایی در پایین‌دست ATS رخ دهد، یا اگر بار از تنظیم تریپ قطع‌کننده فراتر رود، قطع‌کننده به طور خودکار باز می‌شود تا خطا را رفع کند—مستقل از هر دستگاه بالادستی.

این حفاظت خودکفا، ATSهای کلاس CB را برای فیدرهای ورودی اصلی در جایی که هیچ دستگاه حفاظتی بالادستی بین ورودی سرویس برق و ATS وجود ندارد، یا جایی که کدهای تسهیلات حفاظت اختصاصی در برابر جریان اضافه را در نقطه انتقال الزامی می‌کنند، مناسب می‌سازد. در سیستم‌های الکتریکی ضروری بیمارستان (NFPA 99) و سایر کاربردهای ایمنی جانی، ATSهای کلاس CB یک لایه اضافی از قابلیت اطمینان را فراهم می‌کنند زیرا به هماهنگی با دستگاه‌های بالادستی وابسته نیستند.

برای انطباق با UL 1008، ATSهای کلاس CB دارای رتبه‌بندی‌های WCR درست مانند کلاس PC هستند، اما رتبه‌بندی‌ها اغلب بالاتر هستند زیرا قطع‌کننده‌های یکپارچه می‌توانند خطاها را به سرعت قطع کنند، و به مکانیسم ATS اجازه می‌دهند تا جریان‌های خطای احتمالی بالاتری را تحمل کند. علاوه بر این، واحدهای کلاس CB ممکن است دارای رتبه‌بندی‌های تحمل جریان اتصال کوتاه باشند که برای هماهنگی با رله‌های حفاظتی بالادستی یا تاخیرهای زمانی عمدی در طرح‌های هماهنگی انتخابی در نظر گرفته شده‌اند.

سازگاری بار و کاربردها

ATSهای کلاس CB برای کاربردهای حیاتی طراحی شده‌اند که در آن حفاظت یکپارچه و قابلیت رفع خطای مستقل ضروری است:

• فیدرهای سرویس ورودی اصلی: ATS اولیه در ورودی سرویس برق یا خروجی ژنراتور، تغذیه سیستم‌های توزیع کل تسهیلات در بیمارستان‌ها، مراکز داده و کارخانه‌های صنعتی.
• بارهای زیرساخت حیاتی: پمپ‌های آتش‌نشانی، مدارهای ایمنی جانی، روشنایی اضطراری و برق اتاق عمل بیمارستان که در آن NFPA 110 و NFPA 99 حفاظت مستقل را الزامی می‌کنند.
• محیط‌های جریان خطای بالا: مکان‌های نزدیک ترانسفورماتورها یا خروجی‌های ژنراتور که در آن جریان‌های اتصال کوتاه احتمالی از آنچه هماهنگی بالادستی به تنهایی می‌تواند با خیال راحت انجام دهد، فراتر می‌رود.
• برق آسانسور و پله برقی: جایی که کد حفاظت اختصاصی در برابر جریان اضافه را برای تجهیزات حمل و نقل عمودی الزامی می‌کند.
• تسهیلاتی که نیاز به حفاظت افزونه دارند: جایی که فلسفه طراحی سیستم خواستار لایه‌های متعدد حفاظت در برابر جریان اضافه برای به حداقل رساندن نقاط شکست منفرد است.

از آنجایی که قطع‌کننده‌های مدار یکپارچه حفاظت اضافه بار را فراهم می‌کنند، ATSهای کلاس CB نیز برای بارهای موتوری مناسب هستند، اگرچه زمان انتقال کندتر (در مقایسه با کلاس PC) ممکن است باعث شود برخی از تجهیزات موتوری از حرکت باز ایستند و پس از انتقال نیاز به راه‌اندازی مجدد داشته باشند.

جریان نامی و اشکال فیزیکی معمول

ATSهای کلاس CB از 100 آمپر تا 4000 آمپر در دسترس هستند، با رتبه‌بندی‌های رایج 225 آمپر، 400 آمپر، 600 آمپر، 800 آمپر، 1200 آمپر، 1600 آمپر، 2500 آمپر، 3200 آمپر و 4000 آمپر. آن‌ها به دلیل مکانیسم‌های قطع‌کننده مدار و محفظه‌های قطع قوس، از واحدهای کلاس PC معادل بزرگتر و سنگین‌تر هستند. محفظه‌ها معمولاً NEMA 1 برای نصب‌های داخلی هستند، با گزینه‌های NEMA 3R یا NEMA 4/4X برای محیط‌های بیرونی یا سخت.

معیارهای انتخاب برای کلاس CB

ATSهای کلاس CB را زمانی مشخص کنید که:

• ATS در سرویس ورودی اصلی بدون دستگاه حفاظتی بالادستی نصب شده باشد.
• کد یا استانداردهای تسهیلات (NFPA 110، NFPA 99، NEC Article 700/701/702) حفاظت یکپارچه در برابر جریان اضافه را در نقطه انتقال الزامی کنند.
• بارهای حیاتی (پمپ‌های آتش‌نشانی، شاخه‌های ایمنی جانی بیمارستان، آسانسورها) نیاز به قابلیت رفع خطای مستقل داشته باشند.
• جریان‌های خطای بالا یا طرح‌های هماهنگی انتخابی پیچیده نیاز به رتبه‌بندی‌های تحمل جریان اتصال کوتاه داشته باشند.
• فلسفه طراحی سیستم بر لایه‌های حفاظت افزونه تاکید داشته باشد.
• کاربرد هزینه اضافی (معمولاً 30-50% بالاتر از کلاس PC) را برای حفاظت یکپارچه توجیه کند.

از کلاس CB استفاده نکنید در جایی که سرعت انتقال حیاتی است (از کلاس PC یا سوئیچ‌های انتقال استاتیک برای انتقال <100 میلی‌ثانیه استفاده کنید)، یا جایی که قطع‌کننده‌های مدار بالادستی از قبل حفاظت و سلکتیویته کافی را فراهم می‌کنند (کلاس PC اقتصاد و سرعت بهتری را در آن سناریوها ارائه می‌دهد).

تفاوت‌های فنی کلیدی: کلاس PC در مقابل CB

انتخاب بین ATSهای کلاس PC و CB به چندین تمایز فنی بستگی دارد که به طور مستقیم بر طراحی سیستم، هزینه و عملکرد عملیاتی تأثیر می‌گذارد.

مکانیسم سوئیچینگ و ساختار داخلی

ویژگی	کلاس PC	کلاس CB
جزء اصلی	کنتاکتورها یا سوئیچ‌های موتوری	قطع‌کننده‌های مدار قالب‌گیری شده یا هوایی
پیچیدگی مکانیسم	کنتاکت‌های الکترومغناطیسی یا موتوری ساده	مکانیسم تریپ قطع‌کننده مدار با عناصر حرارتی/مغناطیسی
اندازه فیزیکی	فشرده؛ ردپای کوچکتر برای رتبه‌بندی معادل	بزرگتر به دلیل مکانیزم‌های قطع کننده و محفظه‌های قوس الکتریکی
وزن	سبک‌تر (20-40% سبک‌تر از کلاس CB)	سنگین‌تر به دلیل ساختار قطع کننده

حفاظت و مدیریت خطا

ویژگی	کلاس PC	کلاس CB
محافظت در برابر اضافه جریان	ندارد؛ کاملاً متکی به SCPDهای بالادستی است	حفاظت اضافه بار حرارتی و اتصال کوتاه مغناطیسی یکپارچه
قطع خطا	نمی‌تواند جریان‌های اتصال کوتاه را قطع کند	می‌تواند به طور مستقل جریان‌های اتصال کوتاه را قطع کند
هماهنگی WCR	نیاز به هماهنگی با قطع کننده‌ها/فیوزهای بالادستی دارد	رتبه‌بندی WCR بالاتر به دلیل قابلیت قطع یکپارچه
فلسفه حفاظت	بستگی به هماهنگی سطح سیستم دارد	خودکفا؛ حفاظت مستقل

ویژگی‌های عملکرد

ویژگی	کلاس PC	کلاس CB
سرعت انتقال	30-150 میلی ثانیه (سریع)	100-300 میلی ثانیه (متوسط)
استقامت الکتریکی	100,000+ عملیات معمول	10,000-50,000 عملیات (وابسته به قطع کننده)
سازگاری بار	همه انواع بار (با حفاظت بالادستی)	همه انواع بار؛ بارهای موتور ممکن است نیاز به راه اندازی مجدد داشته باشند
راه اندازی موتور	مدیریت جریان هجومی از طریق اندازه گیری SCPD بالادستی	قطع کننده یکپارچه باید برای جریان هجومی اندازه گیری شود

کاربرد و نصب

ویژگی	کلاس PC	کلاس CB
نصب معمولی	تابلوهای توزیع فرعی، مدارهای شاخه	فیدرهای ورودی اصلی، زیرساخت‌های حیاتی
حفاظت بالادستی	اجباری	اختیاری (می‌تواند مستقل باشد)
الزامات کد	مناسب در جایی که SCPD بالادستی وجود دارد	مورد نیاز در جایی که ATS باید حفاظت مستقل ارائه دهد
گزینش پذیری	گزینش پذیری بهتر از طریق هماهنگی بالادستی	حفاظت در نقطه انتقال؛ ممکن است گزینش پذیری بالادستی را محدود کند

هزینه و عوامل اقتصادی

ویژگی	کلاس PC	کلاس CB
هزینه تجهیزات	پایین‌تر (خط پایه)	30-50% بالاتر از کلاس PC معادل
هزینه نصب	پایین‌تر؛ سیم کشی ساده‌تر	بالاتر؛ محفظه‌های بزرگتر و نصب
تعمیر و نگهداری	حداقل؛ بازرسی/تعویض کنتاکتور	آزمایش و کالیبراسیون قطع کننده مورد نیاز است
پروژه‌های چند واحدی	مقرون به صرفه برای چندین پانل	هزینه کل بالاتر برای سیستم‌های چند پانلی

پیامدهای کاربرد نادرست

استفاده از کلاس ATS اشتباه، حالت‌های خرابی قابل پیش بینی ایجاد می‌کند:

• کلاس PC در سرویس ورودی اصلی بدون SCPD بالادستی: ATS نمی‌تواند خطاها را رفع کند. در طول یک اتصال کوتاه، کنتاکتور روی خطا بسته می‌شود و بسته می‌ماند، و به حفاظت تاسیسات یا ژنراتور متکی است—که ممکن است به درستی هماهنگ نشود، و باعث آسیب به تجهیزات یا خطر آتش سوزی شود.
• کلاس CB در جایی که انتقال سریع حیاتی است: زمان انتقال کندتر (100-300 میلی ثانیه) ممکن است از زمان نگهداری تجهیزات IT حساس بیشتر شود و باعث تنظیم مجدد سرور یا از دست دادن داده شود. سوئیچ‌های انتقال استاتیک یا ATS کلاس PC مناسب‌تر هستند.
• کلاس PC بدون هماهنگی WCR مناسب: اگر SCPD بالادستی کم اندازه یا خیلی کند باشد، جریان‌های خطا ممکن است از رتبه تحمل ATS فراتر رود، و باعث جوش خوردن کنتاکت‌ها یا خرابی فاجعه بار شود.
• کلاس CB در طرح‌های هماهنگی انتخابی بدون ملاحظه: قطع کننده‌های یکپارچه یک لایه حفاظتی دیگر اضافه می‌کنند که باید با دستگاه‌های بالادستی و پایین دستی هماهنگ شود. هماهنگی نامناسب می‌تواند باعث قطع‌های مزاحم یا از دست دادن گزینش پذیری شود.

راهنمای کاربرد: مراکز داده، بیمارستان‌ها و تاسیسات صنعتی

انواع مختلف تاسیسات الزامات متمایزی را بر سوئیچ‌های انتقال اتوماتیک تحمیل می‌کنند. درک این نیازهای خاص برنامه، مشخص می‌کند که چه زمانی کلاس PC یا CB انتخاب درستی است.

مراکز داده و امکانات فناوری اطلاعات

نگرانی‌های اصلی: حداکثر زمان کارکرد (دسترسی 99.99%+)، انتقال سریع برای به حداقل رساندن اختلال سرور، هماهنگی انتخابی برای جداسازی خطاها بدون خرابی‌های آبشاری.

معماری معمول ATS:

• سرویس ورودی اصلی: اغلب از ATS کلاس CB (400A-4000A) در محل اتصال تاسیسات/ژنراتور که کل تاسیسات را تغذیه می‌کند استفاده می‌کند. حفاظت مستقل و رتبه‌بندی WCR بالا را برای جریان‌های خطای عظیم در نزدیکی ورودی سرویس ارائه می‌دهد.
• توزیع به بارهای IT: ATS کلاس PC (100A-600A) در PDU (واحد توزیع برق) یا سطح ردیف. انتقال سریع (50-100 میلی ثانیه) سرورها را از طریق خازن‌های نگهداری خود آنلاین نگه می‌دارد، و MCCBهای بالادستی هماهنگی و گزینش پذیری خطا را فراهم می‌کنند.
• سوئیچ‌های انتقال استاتیک (STS): برای مراکز داده Tier III/IV، از STS حالت جامد با زمان انتقال کمتر از 5 میلی‌ثانیه بین خروجی‌های UPS دوگانه استفاده می‌شود تا از هرگونه اختلال در بار IT جلوگیری شود. این‌ها از نظر فنی یک کلاس دستگاه متفاوت هستند اما اهداف افزونگی مشابهی را دنبال می‌کنند.

بیمارستان‌ها و مراکز بهداشتی درمانی

نگرانی‌های اصلی: انطباق با ایمنی جانی (NFPA 99، NFPA 110)، بازگرداندن برق در 10 ثانیه برای شاخه‌های حیاتی، حفاظت مستقل برای سیستم‌های الکتریکی ضروری، قابلیت نگهداری بدون وقفه در سرویس.

معماری معمول ATS:

• سرویس ورودی اصلی به سیستم الکتریکی ضروری (EES): ATS کلاس CB (800A-3000A) استاندارد است. NFPA 99 الزام می‌کند که EES قادر به عملکرد مستقل باشد و کلاس CB حفاظت یکپارچه مورد نیاز را فراهم می‌کند. این ATS شاخه‌های ایمنی جانی، حیاتی و تجهیزات را تغذیه می‌کند.
• شاخه ایمنی جانی (روشنایی خروجی، آلارم‌های آتش‌سوزی، روشنایی خروجی): اختصاصی ATS کلاس CB (100A-400A) حفاظت مستقل را برای مدارهای اجباری کد که باید در طول شرایط اضطراری انرژی‌دار بمانند، تضمین می‌کند.
• شاخه حیاتی (اتاق‌های عمل، ICU، بخش اورژانس): ATS کلاس CB یا PC بسته به طراحی تسهیلات. کلاس PC با انتقال بسته معمولاً برای برق اتاق عمل استفاده می‌شود تا از هرگونه وقفه در تجهیزات پشتیبانی از حیات جلوگیری شود. هماهنگی بالادستی به دقت طراحی شده است تا الزامات انتخابی NFPA را برآورده کند.
• شاخه تجهیزات (HVAC، آسانسورها، بارهای غیر حیاتی): ATS کلاس PC (200A-800A) مقرون به صرفه است و انتقال سریع را برای سیستم‌های کم اهمیت‌تر که حفاظت بالادستی قابل قبول است، فراهم می‌کند.

ساختمان‌های تجاری

نگرانی‌های اصلی: انطباق با کد برای سیستم‌های اضطراری/آماده به کار (NEC Article 700/701/702)، مقرون به صرفه بودن، قابلیت نگهداری، حفاظت کافی برای پمپ‌های آتش‌نشانی و روشنایی خروجی.

معماری معمول ATS:

• سرویس اصلی ساختمان: ممکن است از ATS کلاس CB (600A-2000A) استفاده شود اگر ATS در ورودی سرویس با هیچ حفاظت بالادستی نباشد، یا کلاس PC اگر در پایین دست قطع کننده سرویس اصلی قرار داشته باشد.
• پمپ آتش‌نشانی: NEC Article 695 نیاز به حفاظت اختصاصی در برابر جریان اضافه دارد.; ATS کلاس CB (100A-400A) معمول است تا اطمینان حاصل شود که مدار پمپ آتش‌نشانی دارای قابلیت رفع خطای مستقل است.
• روشنایی اضطراری/خروجی: ATS کلاس PC (30A-100A) مقرون به صرفه و مطابق با کد است، جایی که قطع کننده‌های بالادستی حفاظت را فراهم می‌کنند.
• HVAC و بارهای آماده به کار عمومی: ATS کلاس PC برای کارایی هزینه و انتقال سریع.

تاسیسات صنعتی و تولیدی

نگرانی‌های اصلی: تداوم فرآیند، مدیریت بار موتور، جریان‌های خطای بالا در نزدیکی ترانسفورماتورها، هماهنگی انتخابی برای جلوگیری از توقف تولید، ساختار مستحکم برای محیط‌های سخت.

معماری معمول ATS:

• سرویس اصلی کارخانه: ATS کلاس CB (1200A-4000A) در ثانویه ترانسفورماتور یا نقطه اتصال ژنراتور، ارائه رتبه‌بندی WCR بالا و حفاظت مستقل برای مکان‌های با خطای بالا.
• کنترل فرآیند و برق PLC: ATS کلاس PC (60A-200A) با انتقال سریع برای آنلاین نگه داشتن سیستم‌های کنترل و جلوگیری از وقفه در فرآیند.
• بارهای موتوری (پمپ‌ها، کمپرسورها، نوار نقاله‌ها): ATS کلاس PC با اندازه مناسب برای جریان هجومی راه‌اندازی موتور، با MCCBهای بالادستی که حفاظت اضافه بار و اتصال کوتاه را فراهم می‌کنند. انتقال ممکن است باعث کاهش سرعت موتور شود و نیاز به راه‌اندازی مجدد داشته باشد، که در اکثر کاربردهای صنعتی قابل قبول است.

راهنمای انتخاب عملی: انتخاب بین کلاس PC و CB

مرحله 1: تعیین محل نصب و زمینه حفاظت

آیا ATS در ورودی سرویس اصلی بدون هیچ دستگاه حفاظتی بالادستی قرار دارد؟

• بله → کلاس CB مورد نیاز است. بدون حفاظت بالادستی، ATS باید قابلیت رفع خطای خود را فراهم کند.
• خیر (ATS در پایین دست قطع کننده سرویس اصلی یا قطع کننده فیدر است) → کلاس PC امکان پذیر است. به مرحله 2 بروید.

مرحله 2: شناسایی الزامات کد و تسهیلات

آیا کدهای قابل اجرا (NFPA 99، NFPA 110، NEC Article 695، الزامات AHJ محلی) حفاظت یکپارچه در برابر جریان اضافه را در نقطه انتقال اجباری می‌کنند؟

• بله (EES بیمارستان‌ها، پمپ‌های آتش‌نشانی، شاخه‌های ایمنی جانی) → کلاس CB مورد نیاز است.
• خیر → به مرحله 3 بروید.

مرحله 3: محاسبه جریان خطا و تأیید هماهنگی WCR

1. جریان خطای موجود در پایانه‌های خط ATS را تعیین کنید.
2. دستگاه حفاظتی بالادستی (MCCB، فیوز یا ATS بالادستی) را شناسایی کنید.
3. برای کاندیداهای کلاس PC: تأیید کنید که دستگاه بالادستی در جداول WCR دستگاه خاص ATS ذکر شده است، یا تأیید کنید که خطاها را سریعتر از مدت زمان WCR مبتنی بر زمان ATS رفع می‌کند.
4. برای کاندیداهای کلاس CB: تأیید کنید که WCR برچسب‌گذاری شده ATS از جریان خطای موجود بیشتر است.

اگر هماهنگی WCR با کلاس PC قابل دستیابی نباشد → از کلاس CB استفاده کنید (رتبه‌بندی WCR بالاتر معمولاً در دسترس است).

مرحله 4: ارزیابی الزامات سرعت انتقال

آیا بار نیاز به انتقال سریعتر از 100 میلی ثانیه دارد؟

• بله (برق سرور با نگهداری محدود، سیستم‌های کنترل فرآیند، تجهیزات IT) → کلاس PC (انتقال 30-150 میلی ثانیه) یا سوئیچ‌های انتقال استاتیک (<5 میلی ثانیه).
• خیر (توزیع عمومی، بارهای موتور، روشنایی) → هر دو کلاس PC و CB قابل قبول هستند.

مرحله 5: ارزیابی نوع بار و نیازهای عملیاتی

• بارهای IT حساس، انتقال سریع حیاتی است → کلاس PC
• بارهای موتور با راه‌اندازی مجدد قابل قبول پس از انتقال → کلاس PC (مقرون به صرفه با SCPD بالادستی)
• بارهای ترکیبی که نیاز به حفاظت مستقل دارند → کلاس CB
• تجهیزات با جریان هجومی بالا (موتورهای بزرگ، ترانسفورماتورها) ← کلاس PC (هماهنگی آسان‌تر از طریق تعیین اندازه‌ی SCPD بالادستی)

مرحله 6: ملاحظات اقتصادی و عوامل طراحی سیستم

• نصب چند تابلویی یا پروژه‌های حساس به هزینه؟ ← کلاس PC بین 20 تا 40 درصد صرفه‌جویی در هزینه به ازای هر واحد ارائه می‌دهد.
• ATS تک بحرانی، یا بودجه در درجه دوم اهمیت نسبت به استحکام حفاظت قرار دارد؟ ← کلاس CB یک لایه حفاظتی اضافی فراهم می‌کند.
• فلسفه هماهنگی انتخابی؟ ← کلاس PC امکان هماهنگی بهتر بالادستی را فراهم می‌کند؛ کلاس CB حفاظت مستقل در نقطه انتقال را ارائه می‌دهد.

نتيجه گيری

تمایز بین سوئیچ‌های انتقال اتوماتیک کلاس PC و کلاس CB نه دلبخواهی است و نه یک موضوع ساده‌ی ترجیح—بلکه فلسفه اساسی حفاظت، مکانیزم سوئیچینگ و ویژگی‌های عملیاتی دستگاه را تعریف می‌کند. ATSهای کلاس PC، که بر اساس کنتاکتورها یا سوئیچ‌های موتوری ساخته شده‌اند، انتقال بار سریع و اقتصادی را فراهم می‌کنند، اما برای رفع خطاها کاملاً به دستگاه‌های حفاظتی بالادستی متکی هستند. ATSهای کلاس CB، که از قطع‌کننده‌های مدار ساخته شده‌اند، حفاظت در برابر جریان اضافه و قطع خطا را در خود سوئیچ انتقال ادغام می‌کنند، و آنها را برای فیدرهای اصلی سرویس و کاربردهایی که حفاظت مستقل در آنها الزامی یا ترجیح داده می‌شود، مناسب می‌سازد.

برای مهندسان برق که سیستم‌های قدرت بحرانی را طراحی می‌کنند، تصمیم‌گیری به محل نصب، الزامات کد، هماهنگی جریان خطا، نیازهای سرعت انتقال و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد. سرویس‌های ورودی اصلی بدون حفاظت بالادستی به کلاس CB نیاز دارند؛ تابلوهای توزیع فرعی با بارهای IT با انتقال سریع، کلاس PC را ترجیح می‌دهند. بیمارستان‌ها و مدارهای ایمنی جانی اغلب برای انطباق با کد به کلاس CB نیاز دارند؛ PDUهای مرکز داده کلاس PC را برای سرعت و گزینش‌پذیری در اولویت قرار می‌دهند. درک طبقه‌بندی‌های IEC 60947-6-1 و چارچوب هماهنگی UL 1008 WCR به مهندسان این امکان را می‌دهد تا انتخاب‌های آگاهانه‌ای داشته باشند که حفاظت، عملکرد و هزینه را متعادل کند.

VIOX Electric سوئیچ‌های انتقال اتوماتیک را مطابق با استانداردهای UL 1008 و IEC 60947-6-1 در هر دو پیکربندی کلاس PC و CB، با جریان نامی از 30 آمپر تا 4000 آمپر برای مراکز داده، بیمارستان‌ها، ساختمان‌های تجاری و تأسیسات صنعتی تولید می‌کند. برای راهنمایی در مورد مشخصات، مطالعات هماهنگی WCR یا مشاوره فنی در مورد الزامات سوئیچینگ انتقال قدرت بحرانی خود، با تیم مهندسی VIOX تماس بگیرید.

کلاس ATS مناسب را برای قدرت بحرانی قابل اعتماد مشخص کنید. تماس با ویواکس الکتریک برای بحث در مورد الزامات سوئیچ انتقال اتوماتیک خود.