Door S. Hussain Ather
Bijgewerkt op 24 maart 2022

Automatische overdrachtsschakelaars (ATS) spelen een cruciale rol bij het handhaven van de stroomcontinuïteit tijdens noodsituaties. Wanneer een openbaar nutsbedrijf uitvalt, zoals tijdens een natuurramp, stuurt een ATS de belasting automatisch om naar een back-upgenerator, waardoor uitvaltijd voor kritieke faciliteiten zoals ziekenhuizen wordt voorkomen.

Belangrijkste principes van automatische startcontrole

ATS-systemen zijn ontworpen om verlies van netstroom te detecteren en een generatorstartprocedure te initiëren. Het proces volgt doorgaans deze stappen:

1. De energievoorziening daalt, waardoor de ATS de generator start.
2. Zodra de generator de bedrijfssnelheid bereikt, draagt de ATS de belasting over van het elektriciteitsnet naar de generator.
3. Wanneer de netstroom terugkeert, schakelt de ATS terug naar de hoofdvoeding en geeft hij een signaal aan de generator om uit te schakelen.

Door de generator te isoleren van het verdeelbord totdat deze volledig operationeel is, beschermt ATS de generator tegen overbelasting en voorkomt het terugleveren aan het elektriciteitsnet.

Belastingbeheer en technieken voor zachte belasting

Geavanceerde ATS-modellen omvatten functies voor lastafschakeling en prioriteitsaanpassing. Dankzij deze functies kunnen kritische circuits stroom behouden terwijl minder essentiële belastingen tijdelijk worden losgekoppeld, waardoor het generatorgebruik wordt geoptimaliseerd en oververhitting wordt voorkomen.

Zachte belastingsoverdracht (ook wel 'make-before-break'-schakeling genoemd) minimaliseert de spanningsrimpel en zorgt ervoor dat de generator het naadloos kan overnemen, wat essentieel is in omgevingen waar zelfs een korte onderbreking gevaarlijk kan zijn.

Je eigen ATS-gestuurde circuit bouwen

Het ontwerpen van een ATS vereist een gedegen achtergrond in elektrotechniek. Hoewel hobbyisten eenvoudige bedieningspanelen kunnen maken met behulp van DIN-rails, stroomrails en LED's, zijn veiligheidsprotocollen en een goede aarding niet onderhandelbaar. De typische stappen omvatten:

1. Monteren van stroomonderbrekers op een DIN-railbehuizing.
2. Het installeren van neutrale en aardrails met de juiste isolatie.
3. Het aansluiten van de rails op de belasting- en generatoringangen.
4. Het integreren van een ATS-module en een AC-meter om spanning en stroom te controleren.
5. Testen op oververhitting, spanningsdalingen en goede isolatie vóór implementatie.

Meerdere generatoren gebruiken met één enkele ATS

Grote faciliteiten kunnen meerdere generatoren gebruiken om verdeelde belastingen te ondersteunen. Elke generator is gekoppeld aan zijn eigen ATS, maar het systeem kan deze als één enkele virtuele bron coördineren. Synchronisatie – ervoor zorgen dat spanningsverschillen onder de 5% en frequentieverschillen onder de 0,2 Hz blijven – is van cruciaal belang voor vloeiende overgangen.

Soorten automatische overdrachtsschakelaars

Er zijn verschillende ATS-configuraties, elk geschikt voor verschillende toepassingen:

• Open transitie (break-before-make) – Verbreekt de verbinding met het elektriciteitsnet voordat verbinding wordt gemaakt met de generator, waardoor terugvoeding wordt voorkomen.
• Gesloten overgang (Make-Before-Break) – Behoudt stroom tijdens het schakelen, ideaal voor gevoelige apparatuur.
• Statische overdrachtsschakelaars – Gebruik halfgeleiderapparaten (bijvoorbeeld siliciumgestuurde gelijkrichters) voor onmiddellijke stroomoverdracht.
• Zachte belasting ATS – Verhoogt geleidelijk de stroom van de generator zodat deze past bij het elektriciteitsnet, waardoor spanningspieken worden verminderd.

Overwegingen bij motorstarters en inschakelstroom

Bij het dimensioneren van een ATS evalueren ingenieurs de inschakelstroom van motorstarters. De ATS moet de piekpiek opvangen die optreedt wanneer een AC-motor wordt bekrachtigd, zodat de generator voldoende stroom kan leveren zonder beveiligingsapparatuur te activeren.

Commerciële en residentiële ATS-oplossingen

Residentiële systemen maken vaak gebruik van 100A of 200A ATS-units van fabrikanten als Generac, met prijzen vanaf ongeveer $ 600. Commerciële installaties kunnen grotere ATS-ontwerpen met meerdere bussen omvatten die datacenters, ziekenhuizen of industriële installaties kunnen bedienen.

Installatieoverzicht voor door generator aangedreven ATS

Het installeren van een ATS omvat het volgende:

1. De ATS integreren in het hoofdservicepaneel van het gebouw.
2. De generator aansluiten op de ATS-ingang en synchronisatie-instellingen configureren.
3. De ATS-logica programmeren voor automatische start-, overdracht- en afsluitsequenties.
4. Het implementeren van veiligheidsvergrendelingen, alarmen en monitoring op lastverlies.
5. Uitvoeren van grondige tests en inbedrijfstelling om de betrouwbaarheid te garanderen.

Gerenommeerde fabrikanten (APC, Dell, Cummins Power Generation, General Electric en Western Telemetry) bieden ATS-oplossingen die zijn afgestemd op specifieke industriële behoeften, samen met ondersteuning na de installatie.

Door een ATS in te zetten, kunnen faciliteiten garanderen dat kritieke activiteiten ononderbroken doorgaan, zelfs als externe stroombronnen uitvallen.