摘要: 机械与电气-双电源自动转换开关电器主要用在紧急供电的双电源系统,它是将负载电路从一路电源自动切换至另一路电源的开关电器。本文首先分别介绍了自动切换器的电气控制原理和机械系统的结构设计，并相应地给出了系统框图和控制系统硬件原理框图。然后，结合理论和设计经验，分析了自动切换器的可靠性和安全性。其中，可靠性与安全性分析，既是本课题的一重点，也是检验本课题研究对象是否合格，衡量设计结果有无意义的一关键所在。通过理论和大量计算，可以得出以下结论：机械系统的结构，既保证了常用电源与备用电源只有一个供电，也可手动，电动联锁，通过机械联锁，保证系统的可靠性和安全性。综上所述，系统能比较准确地测量各相电压参数，根据测量结果产生相应执行动作。整个机构设计简单，动作准确，使用方便，可靠性好，能满足设计要求。该产品具有很好的发展前景和现实意义。    Automatic Transfer Switching Equipment is mainly used for critical imply of the power, which is one of switching equipment that transfer the power from one load to another. 　　At first the paper respectively introduces the electric control principle of Automatic Transfer Switching Equipment  (ATSE), and the framing design of mechanical system, and, then correspondingly gives the system framing chart and the principle-framing chart of hardware of the electric controlling system. Next, combining with theory and the experience of designing, analyze the reliability and the safety of ATSE, which is not only one point of the research, is also one key point to measure if the research makes sense. By theory and amount of count, we can make the flowing conclusion:   　　The framing of mechanic system makes sure that between utility power and the generator only one of them provides electricity to keep on the reliability and safety of the system. 　　Above of the all, all mechanism, designed simply, acting accurately and reliably, employing conveniently. The product is having good foreground and practical significance.      第1章 绪  论    1.1  课题研究的目的及意义 自动转换开关电器主要用在紧急供电的双电源系统,它是将负载电路从一路电源自动切换接至另一路电源的开关电器。自动转换开关电器技术水平的高低及先进性和可靠性，直接影响诸如：医院、银行、发电厂、化工、冶金、机场、码头、办公大楼、酒店、商场、体育场、军事设施等重要用电场所的安全性和可靠性。在工业发达国家，他们都把自动转换开关电器的研制和生产列为产业重点加以发展，并使之高新技术化，智能化。近年来，随着我国经济的发展，工业自动化程度的不断提高，人民生活水平的不断改善，许多场所对自动转换开关电器的需求越来越多，对其性能的要求也越来越高。因此，深入开发研究满足国内生产生活要求的自动转换开关电器是迫在眉睫的。   我国自动转换开关电器的研制和生产在九十年代初期还处于空白，国内所需的双电源转换装置往往由设计成套部门用接触器、继电器、刀开关等产品组合成简单方案来替代，而这种方案的可靠性，功能性以及安全性均达不到使用要求。之后，由天津低压电器公司开发了由断路器＋机械联锁＋控制器﹙非智能型﹚构成的双电源转换系统。它的进步是由产品替代方案，前者遵循一定标准进行生产并经试验验证，而后者仅通过现场来验证。在九十年代中期，针对我国国内市场急需高性能，高可靠性自动转换开关电器类产品的现状，日本、法国、德国、美国、韩国等较发达国家的自动转换开关电器先后纷纷打入中国市场，在一定程度上缓解了我国市场需求。显然，深入开发研究出适应国内要求的自动转换开关是大势所趋的。   自动转换开关的发展大致经历了以下三代： 第一代为钢丝柔性机械联锁； 第二代为刚性连杆式机械联锁，前两代均是在塑壳式断路器上加机械联锁而成； 第三代则冲破前两代，利用两台电动操作器分别控制两台塑壳式断路器的陈旧设计构想，采用一台可逆电机驱动两台塑壳式断路器的新构思，大大缩小了开关的体积，并提高了开关的可靠性，使得开关整体高度降低了1/3以上，使得100A以下开关能够装在厚度仅150㎜机箱内，在控制上不仅保留了失压、断相、欠压、启动发电机等功能，还增加了消防控制专用电路。开关整体在性能价格比上也有了很大地提高，并且大幅度降低了开关故障率。   其中转换控制器的发展大致也经历了三个过程： 第一代为低压电器分立元件﹙如欠压继电器，时间继电器﹚组成的传统控制系统，它的缺点就是体积较大，性能单一； 第二代转换控制器产品是应用模拟电路设计的电子产品，比第一代转换器控制器产品的性能等方面都有较大地提高，但可靠性的问题以及设定的参数不可调等因素，限制了它的应用； 第三代智能型转换控制器是以数字电路为基础，以CPU为核心，大大提高了转换控制器功能，其体积小，可靠性高，深受用户的欢迎。   1.2 课题概况 1.2.1课题技术方面的主要内容 本课题研究的双电源自动切换器(ATSE)是由一个（或几个）转换开关电器和其他必要的电器元件组成，用于检测电路，并将一个或几个负载电路从一路电源接至另一路电源的自动电器。其负载电路由双电源供电，其中一个为常用电源UN，另一个为备用电源UR（或发电机），两者不同时使用。负载电路的作用是当常用电源电压不合格时，电路自动将常用电源UN切换至备用电源UR。电动转换器主要由电压传感器、控制电路、传动电机、机械转换及联锁装置、继电器、断路器等组成。 ATSE一般由两部分组成：    (1)开关电器本体；    (2)控制器。     ﹙1﹚开关电器本体 开关电器本体又分两类：第一类为CB级，它是由两台断路器加机械连锁组成，它具有短路保护功能，配有过流脱扣器，其主要触头能够接通并切断短路电流。；第二类为PC级，一体式结构(三点式)，它是双电源切换的专用开关，它具有结构简单、体积小、自身联锁、转换速度快(0．2s内)、安全可靠等优点，而且该自动转换开关能够接通、承载，但不能切断短路电流，需要配备短路保护电器。   ﹙2﹚控制器 控制器也有两种形式：一种由传统的电磁式继电器构成，另一种是数字电子型智能化产品。它具有性能好，参数可调及精度高，可靠性高，使用方便等优点。     1.2.2 课题目前发展的状况 ATSE常常应用在重要