ATS-uri: ce sunt, cum functioneaza, ce tipuri exista si cum se dimensioneaza corect

Un ATS (Automatic Transfer Switch) este un echipament de comutare automata intre doua surse de alimentare. In practica, este folosit cel mai des pentru comutarea intre reteaua principala si o sursa de rezerva, cum ar fi un generator. Rolul sau este sa mentina continuitatea alimentarii atunci cand sursa principala cade, iese din parametrii admisi sau trebuie scoasa din functiune pentru mentenanta.

Daca ai cautat informatii despre ATS automatic transfer switch, comutator automat retea generator, ATS 2P, ATS 4P, ATS monofazat sau ATS trifazat, acest articol explica pe scurt si corect ce este un ATS, cum functioneaza, cum se clasifica si ce criterii conteaza la alegerea lui.

Ce este un ATS si unde se foloseste

In terminologia IEC, ATS-ul intra in categoria echipamentelor de transfer intre surse. Acest tip de aparat este utilizat oriunde continuitatea alimentarii este importanta si nu este acceptabila dependenta exclusiva de o singura sursa.

Aplicatiile tipice includ:

• locuinte si vile cu generator de rezerva;
• spatii comerciale si cladiri de birouri;
• camere tehnice, rack-uri IT, telecomunicatii, UPS-uri si infrastructura critica;
• tablouri generale si distributii industriale;
• sisteme cu doua surse, de exemplu retea - generator sau retea - retea;
• instalatii unde alimentarea trebuie mentinuta fara interventie manuala.

Cum functioneaza un ATS

Un ATS supravegheaza in mod normal tensiunea si, dupa caz, frecventa sursei principale. Daca aceasta iese din limitele admise, echipamentul initiaza o secventa de transfer catre sursa secundara. In cazul unei instalatii cu generator, ATS-ul poate transmite comanda de pornire si poate astepta stabilizarea tensiunii inainte de comutare.

Secventa tipica de functionare este urmatoarea:

• monitorizarea continua a sursei principale;
• detectarea absentei tensiunii sau a iesirii din parametri;
• introducerea unei temporizari pentru a evita comutarea la fluctuatii de scurta durata;
• pornirea generatorului, daca sursa de rezerva este un grup electrogen;
• verificarea tensiunii si, dupa caz, a frecventei sursei de rezerva;
• transferul sarcinii pe sursa disponibila;
• monitorizarea revenirii sursei principale;
• temporizare la revenire;
• retransferul sarcinii pe sursa principala;
• oprirea controlata a generatorului, daca logica echipamentului o prevede.

Tipuri de ATS

1. Dupa modul de comanda

Din punct de vedere functional, echipamentele de transfer pot fi:

• MTSE - transfer manual intre surse;
• RTSE - transfer comandat de la distanta;
• ATSE - transfer automat, cu logica integrata de supraveghere si comanda.

In limbaj comercial, termenul ATS este folosit aproape intotdeauna pentru varianta automata, adica pentru echipamentul care gestioneaza singur secventa de transfer intre surse.

2. Dupa modul de transfer

Open transition inseamna ca sursa A este decuplata inainte ca sursa B sa fie conectata. Este varianta cea mai raspandita si cea mai simpla din punct de vedere constructiv. In mod normal exista o intrerupere scurta a alimentarii in timpul transferului.

Closed transition inseamna transfer cu suprapunere controlata intre surse. Se utilizeaza numai in aplicatii speciale, in care sursele sunt compatibile si sincronizarea este tratata corect in proiect. Este o solutie mai complexa si nu reprezinta varianta uzuala pentru instalatiile standard din cladiri.

3. Dupa numarul de poli

• ATS 2P - utilizat frecvent in instalatii monofazate, comuta faza si nulul;
• ATS 3P - utilizat in instalatii trifazate, comuta cele trei faze;
• ATS 4P - utilizat in instalatii trifazate in care trebuie comutat si nulul.

Alegerea intre 3P si 4P nu se face dupa preferinta sau dupa pret, ci in functie de schema electrica, de modul de legare la pamant, de sursele implicate si de cerintele proiectului. In multe aplicatii de cladiri, ATS-ul 4P este varianta corecta atunci cand la schimbarea sursei trebuie comutat si nulul.

4. Dupa tipul surselor comutate

• retea - generator;
• retea - retea;
• generator - generator;
• alte arhitecturi speciale, de exemplu in combinatie cu UPS si by-pass.

Forme constructive si dimensiuni uzuale

ATS-urile sunt disponibile in mai multe formate constructive, in functie de curentul nominal si de destinatia instalatiei.

• modele modulare sau compacte - potrivite pentru tablouri mici, cu valori uzuale precum 40 A, 63 A, 80 A sau 100 A;
• modele de tablou - folosite frecvent la 125 A, 160 A, 250 A si valori mai mari;
• modele industriale de putere - pentru distributii critice si curenti ridicati.

In piata rezidentiala si comerciala sunt cautate in special echipamentele ATS monofazat 2P si ATS trifazat 4P.

Tensiuni si curenti nominali

In instalatiile de joasa tensiune aferente cladirilor, cele mai intalnite configuratii sunt:

• 230 V AC pentru aplicatii monofazate;
• 400 V AC pentru aplicatii trifazate;
• curenti nominali precum 16 A, 25 A, 32 A, 40 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A, 160 A, 250 A, 400 A sau 630 A, in functie de gama echipamentului.

ATS-ul nu se alege doar dupa curentul nominal inscriptionat pe carcasa. Conteaza si tipul sarcinii, factorul de putere, curentii de pornire, compatibilitatea cu protectiile, nivelul de scurtcircuit si capacitatea reala a sursei de rezerva.

ATS-ul asigura si protectia circuitului?

Nu. Functia principala a ATS-ului este comutarea intre surse. Protectia la scurtcircuit si la suprasarcina este asigurata de aparate dedicate, cum ar fi intrerupatoarele automate, sigurantele fuzibile sau alte dispozitive de protectie selectate si coordonate corect in instalatie.

Cum se alege corect un ATS

Inainte de alegerea unui ATS trebuie clarificate cateva elemente de baza:

• daca instalatia este monofazata sau trifazata;
• daca trebuie comutat si nulul;
• ce tip de surse sunt implicate: retea - generator sau retea - retea;
• care este puterea reala a consumatorilor;
• daca exista sarcini rezistive, electronice sau sarcini cu curenti mari de pornire, cum sunt motoarele, compresoarele sau pompele;
• ce poate sustine efectiv sursa de rezerva in regim permanent si la pornire;
• daca este necesar transfer automat, transfer manual sau comanda motorizata;
• ce timp de transfer este acceptabil pentru aplicatia respectiva.

Formule de calcul pentru dimensionare

Pentru o pre-dimensionare rapida se poate porni de la curentul estimat al sarcinii.

Monofazat

I = P / (U x cos φ)

• I = curentul in amperi;
• P = puterea activa in W;
• U = tensiunea in V;
• cos φ = factorul de putere.

Exemplu: pentru 5 kW la 230 V si cos φ = 0.95:

I = 5000 / (230 x 0.95) = 22.9 A

Trifazat

I = P / (√3 x U x cos φ)

• I = curentul pe faza in amperi;
• P = puterea activa in W;
• U = tensiunea intre faze, de regula 400 V;
• cos φ = factorul de putere.

Exemplu: pentru 15 kW la 400 V si cos φ = 0.9:

I = 15000 / (1.732 x 400 x 0.9) = aproximativ 24 A

Puterea aparenta

S = P / cos φ

In instalatiile cu generator, puterea aparenta si comportamentul la pornire sunt foarte importante. Din acest motiv, ATS-ul trebuie ales impreuna cu sursa de rezerva, nu separat de aceasta.

Rezerva recomandata

In practica, ATS-ul nu se alege exact la limita curentului calculat. Se lasa o rezerva rezonabila, in functie de tipul sarcinii:

• 1.25x pentru sarcini predominant rezistive;
• 1.4x pentru sarcini mixte uzuale;
• 1.6x - 2x pentru sarcini cu porniri grele, cum sunt motoarele, compresoarele si pompele.

Calculator ATS cu afisare grafica si simulare de transfer

Cum se interpreteaza rezultatul calculatorului

Calculatorul afiseaza curentul estimat al sarcinii, curentul rezultat dupa aplicarea rezervei si treapta standard minima recomandata pentru ATS. Daca valoarea calculata se afla aproape de limita unei trepte, in practica se prefera adesea treapta superioara, mai ales pentru sarcini cu porniri grele sau instalatii alimentate de generator.

La instalatiile trifazate, daca schema impune comutarea nulului, alegerea uzuala este un ATS 4P. La instalatiile monofazate, configuratia intalnita cel mai des este ATS 2P.

Erori frecvente la alegerea unui ATS

• alegerea exclusiv dupa amperaj, fara calculul real al sarcinii;
• ignorarea factorului de putere;
• neglijarea curentilor de pornire la motoare;
• alegerea gresita intre 3P si 4P;
• confundarea functiei de transfer cu functia de protectie;
• utilizarea unei solutii fara interblocare corecta intre surse;
• ignorarea compatibilitatii cu generatorul sau cu schema de distributie;
• montajul fara proiect si fara personal autorizat.

De ce conteaza standardele si normele

In instalatiile din cladiri, alegerea unui ATS nu trebuie facuta doar dupa dimensiune, pret sau forma constructiva. Conteaza respectarea cerintelor tehnice aplicabile aparatajului de joasa tensiune, precum si integrarea corecta in schema instalatiei. Asta inseamna verificarea modului de distributie, a necesitatii de comutare a nulului, a protectiilor, a sectiunii conductoarelor, a capacitatii sursei de rezerva si a conditiilor de exploatare.

Cand merita montat un ATS

Un ATS merita atunci cand intreruperea alimentarii produce efecte nedorite sau costuri: oprirea centralei, oprirea pompelor, caderea serverelor, defectarea unor procese, pierderea alimentarii unor echipamente de securitate sau intreruperea unor servicii esentiale.

Daca alimentarea se poate transfera manual, rar si fara impact semnificativ, un transfer manual poate fi suficient. Daca insa este necesara reactie automata si functionare predictibila, ATS-ul devine solutia corecta.

Recomandare practica

Daca esti in cautarea unui ATS automatic transfer switch pentru aplicatii rezidentiale, comerciale sau tehnice, alegerea trebuie facuta dupa numarul de poli, tipul sistemului, curentul nominal real, tipul surselor si sarcinile existente. Un ATS ales corect poate creste continuitatea alimentarii. Un ATS ales gresit poate introduce riscuri suplimentare in instalatie.

Concluzie

ATS-ul este un element important in orice instalatie cu doua surse de alimentare. El stabileste din ce sursa este alimentata sarcina, cand se face transferul si in ce conditii se revine la sursa principala. De aceea, selectia lui trebuie facuta pe criterii tehnice clare: tensiune, curent, numar de poli, tip de transfer, natura sarcinii si compatibilitatea cu sursa de rezerva si cu restul instalatiei.

Concluzia practica este simpla: comutarea automata este utila doar atunci cand este implementata corect.

Surse si referinte tehnice

• [1] IEC 60947-6-1: Low-voltage switchgear and controlgear - Part 6-1: Multiple function equipment - Transfer switching equipment.
• [2] IEC 60947-1: Low-voltage switchgear and controlgear - Part 1: General rules.
• [3] IEC 60947-2: Low-voltage switchgear and controlgear - Part 2: Circuit-breakers.
• [4] IEC 60947-3: Low-voltage switchgear and controlgear - Part 3: Switches, disconnectors, switch-disconnectors and fuse-combination units.
• [5] Ordinul nr. 2741/2011 privind aprobarea reglementarii tehnice „Normativ pentru proiectarea, executarea si exploatarea instalatiilor electrice aferente cladirilor”, indicativ I7-2011.