Automatic transfer switch что это
AVR и ATS электрогенератора: что это и стоит ли за это платить?
Современные электрогенераторы (те самые, которые пользуются стабильно высокой популярностью, как у бизнеса, так и у массового потребителя) оснащаются, как известно, разными дополнительными системами. И в этом посте расскажем вкратце о двух таких — о AVR и ATS.
Что это за системы такие, чем они отличаются и, что немаловажно, стоит ли за них доплачивать?
Для чего вообще нужен электрогенератор?
Напомним, генераторы — бензогенераторы или дизельные, компактные мобильные или большие стационарные — это, в первую очередь, резервный источник электроэнергии.
Если очень упрощенно, то такой агрегат состоит из двигателя внутреннего сгорания, собственно генератора, рамы и электронных систем. В продаже сегодня предлагаются модели с разной выходной мощностью, от единиц до нескольких кВт, которые с успехом применяются для решения самых разных задач.
При этом современные модели отличаются помимо компактных размеров и сравнительно высокой энергоэффективности также упрощенной конструкцией и весьма неприхотливы в эксплуатации и обслуживании. Так что, от пользователя требуются фактически только правильно рассчитать мощность агрегата и потом правильно и своевременно его обслуживать.
Что такое система AVR генератора?
AVR — это система автоматического регулирования напряжения. Ею оснащаются не только электрогенераторы, но и источники бесперебойного питания (ИБП или UPS). Именно благодаря AVR к обычному компактному генератору можно подключать чувствительные к перепадам напряжения электронные устройства, в том числе домашнюю электронику и бытовую технику.
Модели генераторов с AVR чаще всего имеют соответствующую маркировку на корпусе и стоят немного дороже, чем модели, у которых такая система конструкцией не предусмотрена.
Можно ли подключить к генератору без AVR различные электронные устройства? Конечно можно. Но всегда есть риск серьезно их повредить, вплоть по полного вывода из строя. Что делать, если есть генератор, но без AVR? В таком случае действовать придется по-старинке, а именно докупить внешний стабилизатор напряжения с соответствующими характеристиками, он позволит избежать проблем с перепадами тока.
Что такое система ATS генератора?
Генераторы, оснащенные ATS, автоматически запускаются, когда в сети пропадает напряжение, и останавливаются, когда оно снова появляется. Все это возможно благодаря специальному датчику, который постоянно анализирует такие параметры сети, как частота, фазовое и межфазовое напряжение и реагирует даже на минимальные по времени отключения электроэнергии.
Генераторы с ATS, как правило, применяются на объектах, где проблемы с подачей электроэнергии — явления частое, однако крайне нежелательное: в медучреждениях, на фермах, на стройплощадках, в серверных, в цехах производственных предприятий, в ресторанах и пр.
Системами ATS в основном оснащаются стационарные электрогенераторы. И это, безусловно, очень практичное и нужное решение, поскольку позволяет избежать потери времени на ручной запуск генератора в случае внезапного отключения электроэнергии.
Стоит также отметить, что системы ATS генераторов делятся на два типа: полной мощности (полностью питают всех подключенных потребителей) и малой мощности (питают только часть потребителей, то есть на время включения генератора определенные, некритические устройства отключаются).
АВР и все, все, все: автоматический ввод резерва в дата-центре
В прошлом посте про PDU мы говорили, что в некоторых стойках установлен АВР — автоматический ввод резерва. Но на самом деле в ЦОДе АВР ставят не только в стойке, но и на всем пути электричества. В разных местах они решают разные задачи:
О том, какие АВР и где используются, и поговорим сегодня.
Основных типа АВР два: ATS (automatic transfer switch) и STS (static transfer switch). Они отличаются принципами работы и элементной базой и используются для разных задач. Если вкратце, то STS — это более «умный» ATS. Он быстрее переключает нагрузку и чаще используется для больших нагрузок/токов. Он более гибок в настройке, зато «с капризами» к сети: может отказаться работать, если 2 ввода питаются от разных источников, например: от трансформатора и ДГУ.
АВР в ГРЩ
Главный АВР дата-центра двадцать лет назад выглядел как сложная система контакторов и реле.
АВР образца начала 2000-х.
Сейчас АВР — это компактное многофункциональное устройство.
Система АВР в ГРЩ управляет вводными автоматами и дает команды на запуск и остановку ДГУ. При нагрузке более 2 МВт на уровне ГРЩ нецелесообразно гнаться за скоростью. Даже если переключится быстро, то пройдет время, пока запустится ДГУ. В этой системе используются более «медленные» ATS и выставляются задержки (уставки). Работает это так: когда питание дата-центра от трансформаторов пропадает, АВР командует устройствам: «Трансформатор, выключись. Теперь ждем 10 секунд (уставка), ДГУ, включись, ждем еще 10 секунд».
АВР в ИБП
На примере ИБП посмотрим, как работает второй тип АВР — STS или static transfer switch.
В ИБП переменный ток преобразуется в постоянный на выпрямителе. Затем на инверторе он превращается обратно в переменный ток, но уже со стабильными параметрами. Это устраняет помехи и повышает качество энергии. При отключении основного источника питания ИБП переключается на аккумуляторные батареи и питает дата-центр, пока в работу включаются ДГУ.
Но что, если из строя выйдет какой-то из элементов: выпрямитель, инвертор или аккумуляторные батареи? На этот случай в каждом ИБП есть механизм обходного пути, или байпас. С ним устройство продолжает работу в обход основных элементов, сразу от входного напряжения. Также байпасом пользуются, когда нужно выключить ИБП и вывести его в ремонт.
STS в ИБП нужен, чтобы безопасно перейти на байпасный ввод. Если коротко, то STS контролирует параметры сети на входе и на выходе, дожидается, когда они совпадут, и переключается в безопасных условиях.
АВР в стойке
Итак, к стойке подведены два ввода электропитания. Если у вашего оборудования два блока питания, вы спокойно подключаете его к разным PDU, и пропадание одного ввода вам не страшно. А если у вашего сервера один блок питания?
В стойке АВР используют, чтобы профит от двух вводов не пропал даром. При проблемах с одним из вводов АВР переключает нагрузку на другой ввод.
Дисклеймер: Если можете, избегайте оборудования с одним блоком питания, чтобы не создавать точку отказа в системе. Дальше мы покажем, в чем недостатки такой схемы подключения.
Задача АВР в стойке — переключить оборудование на рабочий ввод так быстро, чтобы в его работе не было перерыва. Нужную для этого скорость нашли опытным путем: не больше 20 мс. Посмотрим, как это обнаружили.
Сбои в работе серверного оборудования происходят из-за провалов напряжения (из-за работ на подстанциях, подключения мощных нагрузок или аварий). Чтобы проиллюстрировать, как оборудование выдерживает разную амплитуду и длительность перепадов напряжения, разработали кривые безопасной работы электрооборудования CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Сейчас они известны как кривые ITIC (Information Technology Industry Council), их варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI (это аналог наших ГОСТов).
Сверимся с графиком. Наша задача, чтобы устройства работали в «зеленой зоне». На кривой ITIC мы видим, что оборудование готово «терпеть» провал максимум 20 мс. Поэтому мы ориентируемся, чтобы АВР в стойке отрабатывал за 20 мс, а лучше — еще быстрее.
Источник: meandr.ru.
Устройство АВР. Типовой АВР (ATS) в стойке нашего ЦОДа занимает 1 юнит и выдерживает нагрузку 16 А.
На дисплее видим, от какого ввода питается АВР, сколько подключенные устройства потребляют в амперах. Отдельной кнопкой выбираем, отдать приоритет первому или второму вводу. Справа — порты для подключения к АВР:
На тыльной стороне — вилки для подключения основного и резервного вводов и розеточная группа для подключения ИТ-оборудования.
Подробные характеристики АВР мы смотрим через веб-интерфейс. Там настраивается чувствительность переключения и видны логи.
Веб-интерфейс АВР.
Установка и подключение АВР. Устанавливать АВР по высоте лучше в середину стойки. Если мы заранее не знаем комплектацию стойки, то так оборудование с одним блоком питания сможет дотянуться проводами и с нижней, и с верхней части.
А вот дальше есть нюансы: глубина стандартной стойки гораздо больше, чем глубина АВР. Мы рекомендуем установить его как можно ближе к холодному коридору по двум причинам:
АВР парится лицом к горячему коридору.
Был случай. Инженер на обходе услышал нехарактерные щелчки.
В недрах горячего коридора под грудой серверов обнаружился АВР, который постоянно переключался с основного ввода на резервный.
АВР заменили. Логи показали, что целую неделю он переключался каждую секунду — итого более полумиллиона коммутаций. Вот как это было
Какие еще АВР бывают в стойке
Вводный ATS для стойки. В нашем ЦОДе такой АВР выступает единственным источником распределения питания в стойке: работает как АВР+PDU. Занимает несколько юнитов, выдерживает нагрузку 32 А, подключается промышленными разъемами и может питать до 6 КВт оборудования. Использовать его можно, когда нет возможности смонтировать стандартные PDU, а одноблочное оборудование в стойке не обслуживает критичные нагрузки.
Cтоечный STS. STS в стойке используется для оборудования, чувствительного к перепадам напряжения. Этот АВР переключается быстрее, чем ATS.
Этот конкретный STS занимает 6 юнитов и у него немного «винтажный» интерфейс.
Мини-АВР. Бывают и такие малышки, но у нас в ЦОДе такого не водится. Это мини-АВР для одного сервера.
Этот АВР подключается прямо в блок питания сервера.
Как мы ищем идеальный АВР
Мы тестируем много разных АВР и проверяем, как они ведут себя в условиях высоких температур.
Вот как издеваемся над АВР, чтобы это проверить:
Анализатор сети фиксирует напряжение с течением времени. На записи видим, сколько длилось переключение: на этот момент синусоида прервалась
Кстати, берем АВР на тест: проверим ваше устройство на прочность и расскажем, что получилось 😉
АВР в стойке: скрытая угроза
Главная проблема с АВР в стойке в том, что он умеет только переключать нагрузку с основного на резервный ввод, но не защищает от короткого замыкания или перегрузки. Если на блоке питания происходит короткое замыкание, то по защите сработает автоматический выключатель уровнем выше: на PDU или в распределительном щите. В результате один ввод отключается, АВР это понимает и переключается на второй ввод. Если короткое замыкание еще остается, сработает автоматический выключатель второго ввода. В итоге из-за проблемы на одном оборудовании может обесточиться вся стойка.
Так что еще раз повторю: тысячу раз подумайте, прежде чем устанавливать АВР в стойку и использовать оборудование с одним блоком питания.
Об АВР и стоечных переключателях
АВР – очень широкое понятие. Совершенно одинаково называются устройства, которые трудно назвать одним прибором. Мы видим и однофазный модульный АВР на 16 ампер, и, совсем не похожий на него, АВР на 6 400 А. При этом, оба носят абсолютно одинаковое наименование – автоматический ввод резерва.
Как пример «большого» АВРа
Типичный представитель стоечных переключателей из-за океана
Поговорим подробнее о сходствах и различиях ATS и АВР, почему это не одно и тоже? Или, может быть, одно и тоже.
Итак, какие потребители требуют надежного и бесперебойного электроснабжения?
Во многих секторах экономики технология производства или оказания услуг имеет в своей основе непрерывные процессы, перебои в которых не допустимы. Это и медицина, и промышленное производство, и добыча полезных ископаемых, и транспортировка энергоресурсов, и IT-сектор, куда же без него во время всеобщей цифровизации.
Перерывы в электроснабжении некоторого оборудования могут привести не просто к краткосрочной остановке, а вызывают каскад проблем: остановку технологического процесса, рассинхронизацию работы различных систем, потерю ценных данных. Для кого-то это прямые финансовые потери, для кого-то большие репутационные риски.
Повысить надежность электроснабжения ответственного оборудования призваны наши АВРы и ATSы. Чем же они похожи?
И тот, и другой предназначены для обеспечения питания оборудования с одним вводом от двух независимых источников питания. Оба производят переключение электропитания на резервный источник при исчезновении напряжения на основном. Это главное, что их объединяет.
Может ли АВР размещаться на 19-ти дюймовых направляющих? Конечно, может. Как говорится, мой АВР, куда хочу туда и ставлю )) Существует немало модификаций АВРов собранных в 19” корпусах, в том числе выпускаемых серийно.
Вариант серийного образца АВР для установки в телекоммуникационный шкаф.
АВР и ATS, также, могут иметь и схожие характеристики по току нагрузки, например в 32А.
Будет не верным утверждение, что ATSы устанавливают только после ИБП. Не редким является случай, когда на один из входов подается «чистое» питание от ИБП, а на второй «грязное» питание от другого источника. И тут опять они схожи.
В чем же разница?
В нюансах, в небольших нюансах, которые, в большинстве случаев, делают замену одного на другое не только не рекомендуемой, но и недопустимой.
И так, начнём с АВРов, они роднее как-то.
Поскольку мы говорим об АВР и стоечных переключателях, мы не будем рассматривать те АВРы, которые питают «дома, заводы, пароходы». Обратим внимание на те модификации, которые питают потребителей в сфере телекома, автоматизации, центров обработки данных и т.п. Они, как правило, уже адаптированы по своим электрическим и габаритным характеристикам. Но как я писал выше: есть нюансы, которые могут быть чужды ATSам, но очень нужны АВРу.
АВР должен питать нагрузку напряжением, соответствующим «норме» или, как говорят, уставкам. Часто требуется задать уставки для каждого ввода индивидуально. Уставки могут быть не только по напряжению, а также, по времени задержки возвращения на приоритетный ввод. Это требование продиктовано возможными переходными процессами при восстановлении питания в сети.
АВР с плавной регулировкой уставок по напряжению и времени
Иногда необходимо назначить приоритет какому-либо из вводов. И да, периодически этот приоритет может изменяться. Живой пример: летом более надёжен один источник питания, зимой другой (наша страна велика и слабо изучена).
АВР должен, при всех превратностях источника питания, сохранять свою работоспособность. Конечно, снижение напряжения или его исчезновение не способно навредить АВРу, а вот повышение очень даже способно. АВР должен стоически переносить всевозможные скачки напряжения в питающей сети, а также, возможные перекосы напряжения по фазам при различных нештатных ситуациях. По этой причине самые простые схемы АВР, реализованные просто на контакторах и автоматах, являются не очень надежными.
Во-первых, контакторы никогда не отключатся при повышении напряжения и продолжат питать нагрузку «неправильным» напряжением. Во-вторых, их катушки перегреются и сгорят. Бывают особо экстремальные случаи, когда вместо положенных 220В в сети может быть до 380В.
Лирическое отступление. Ранее я работал в компании, которая поставляла комплектные шкафы связи, в том числе в них были установлены и АВРы, собранные по простой схеме: два силовых контактора, реле приоритета и само собой автоматы. На одной из электроподстанций, при работах на щите собственных нужд, все контакторы на основном вводе и катушки реле приоритета ввода нам пожгли, ну и еще кое чего немножко…!
Поскольку АВР установлен в сети «грязного» питания, он должен иметь возможность отключить питание нагрузки. В том числе, при повышении напряжения на вводе и, при этом, сам не сгореть. Поэтому схемы АВРа без надежных реле контроля напряжения на входе, работающих при повышении значения напряжения до линейного, мы бы не рекомендовали применять.
Повредит ли такая устойчивость к «неприятностям» стоечному переключателю? Нет, ни сколько. Просто она ему, как правило, не нужна… Но и мешать она не будет!
Иногда АВРы могут иметь более двух вводов, могут подключать генераторы и управлять ими, что в ATSах обычно не применяется, им это просто не нужно.
Часто АВРы имеют в своем составе автоматические защитные выключатели. Они могут быть включены на входах, могут быть на выходе или там, и там одновременно. Это позволяет избежать как повреждения самого АВРа, так и полного обесточивания нагрузки. При этом надежность схемы повышается наличием у АВРа нескольких выходов, защищенных отдельными автоматами.
У стоечных переключателей коммутация вводов и нагрузки обычно производится шнурами со стандартными вилками, что сводит к минимуму возможность рукотворного КЗ. Блоки питания подключаемого оборудования, как правило, имеют в своей схеме предохранители. Все это делает защиту автоматами не очень актуальной, в большинстве случаев производители ограничиваются «термичками». Помешают ли ATSу автоматы на входах или выходе? Да тоже вряд ли.
Защита входов термопредохранителями с ручным возвратом.
В отличие от ATS, которые оптимизированы для применения в современных шкафах с телекоммуникационным и вычислительным оборудованием, АВРы не всегда применяются на такую достаточно стандартную и понятную нагрузку. Нагрузка АВРа может быть весьма разнообразной по характеру. Возможен и емкостной, и индуктивный, и резистивный ее характер, а также их всевозможная смесь.
По этой причине характер переключения АВРа стараются сделать таким, чтобы не провоцировать при переключении серьезных толчков. Самое частое «мероприятие» в этом направлении — это достаточный перерыв в электроснабжении, в течение которого вся накопленная энергия в емкостях и сердечниках нагрузки расходуется. После возобновления питания вся нагрузка подключается к сети заново и возмущения находятся в приемлемых пределах.
Данный способ переключения к тому же не требует дополнительных технических решений и финансовых затрат, обеспечивается за счет низкой скорости работы контакторов. Полученный перерыв электроснабжения в пределах 500мс оказывается вполне достаточным. В более продвинутых АВРах включение резерва может происходить и за более короткое время, но в момент токовой паузы (перехода синусоиды через нулевую точку), это также обеспечивает более плавное переключение.
Переключение между вводами на осциллографе
А может можно и АВР заставить переключаться быстрее?
Да, конечно. Если от АВР не требуется искусственно снизить скорость переключения, то он вполне сможет переключиться со скоростью ATS. А можно ли ATS сделать более медленным переключателем? Легко! Замедлить быстрое всегда проще, чем разогнать медленное. Может эта принципиальная разница тоже не так уж принципиальна и разрешаема?
Есть ли еще какие-то различия между этими устройствами? Да есть. Но они больше связаны с привычками и предпочтениями пользователей. Энергетики и Айтишники часто по-разному понимают то, как должно выглядеть электроснабжение. Если энергетикам иногда хватает сигнальных ламп, то привыкшим к монитору хочется наблюдать за работой всего оборудования онлайн.
Разница может быть и в привычках коммутации. Многие уже привыкли к тому, что всё на свете можно соединить между собой стандартными шнурами с вилками C13/C14 на концах, без инструмента, без мороки, без маркировки 😊 АВРы не всегда обладают подобными возможностями и часто энергетики устанавливают после них еще и распределительные панели с автоматическими выключателями. Но опять же все это можно объединить в одной конструкции, главное ведь, что бы всем было привычно и удобно!
Итак, можно ли получить универсальный прибор, сочетающий в себе особенности и преимущества как АВР, так и ATS?
Получается, что в большинстве случаев можно. Хоть они и решают немного разные задачи, не так уж сильно друг от друга отличаются.
Стоечный быстродействующий АВР с регулировкой уставок и защитой автоматами
А зачем? Зачем такая унификация? Все, кто связан с обслуживанием оборудования? понимает преимущества применения унифицированного оборудования: меньше ЗИПа, проще обучить персонал, меньше производственных инструкций и они тоньше, легче проходит наработка опыта, регулярные закупки одного и того же оборудования обеспечивают лояльность поставщиков и экономию средств.
Недостатком такого унифицированного прибора можно считать большую, чем у «специализированных» собратьев, стоимость. Но в условиях рыночной экономики стоимость далеко не всегда пропорциональна сложности. Часто больше на нее влияют страна происхождения товара, количество посредников, ценовая политика производителя и (или) дистрибьютора, «богатство» потенциального потребителя и другие «рыночные» факторы.
Так что, желаю вам найти наиболее подходящее для ваших условий устройство. Наиболее полно удовлетворяющее запросам технических и коммерческих служб. А будет оно АВРом или ATSом, на самом деле, не так уж и важно!
automatic transfer switch
коммутирующее устройство системы бесперебойного питания
коммутирующее устройство СПБ
Коммутирующее электронное или электромеханическое устройство, действие которого обусловлено необходимостью обеспечения непрерывного питания приемников путем их соединения или выделения из СПБ или обводной цепи
[ГОСТ 27699-88]
transfer switch
automatic transfer switch
ATS
Functional UPS module, which transfers the load from the output of the
Inverter to the Bypass (fed by Utility mains or to other alternate source), and vice versa. The
transfer from Inverter in Online type system is generally performed automatically in case of
overload or whenever the output voltage deviates from a preset window. The Automatic
Transfer Switch will generally re-transfer automatically to the Inverter (see Retransfer)
[http://www.upsonnet.com/UPS-Glossary/]
Тематики
Синонимы
устройство АВР (низкое напряжение)
—
[В.А.Семенов. Англо-русский словарь по релейной защите]
Тематики
устройство автоматического ввода резерва
устройство АВР
устройство автоматического включения резерва
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]
Тематики
Синонимы
устройство автоматического включения резерва
устройство АВР
—
Схема подключения устройства АВР
Рис. ABB
Тематики
Синонимы
Полезное
Смотреть что такое «automatic transfer switch» в других словарях:
automatic transfer switch — automatinis rezervo jungimo įrenginys statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. automatic transfer switch vok. automatische Reserveeinschalteinrichtung, f; automatische Umschalteinrichtung, f rus. устройство автоматического включения… … Automatikos terminų žodynas
Transfer switch — Transfer switches allow switching from a primary power source to a secondary or tertiary power source and are employed in some electrical power distribution systems. Most often transfer switches can be seen where emergency power generators are… … Wikipedia
Static Transfer Switch — Der Static Transfer Switch (STS), oder automatischer Transferschalter, ist ein elektronischer Schalter zur Umschaltung auf einen alternativen Stromversorgungspfad in größeren USV Anlagen wie in Rechenzentren. In Rechenzentren wird die… … Deutsch Wikipedia
Switch-technology — is a technology for automata based programming support. It was proposed by Anatoly Shalyto in 1991. It involves software specification, design, implementation, debugging, documentation and maintenance. The term “automata based programming” is… … Wikipedia
Transfer case — A transfer case is a part of a four wheel drive system found in four wheel drive and all wheel drive vehicles. The transfer case is connected to the transmission and also to the front and rear axles by means of driveshafts. It is also referred to … Wikipedia
Automatic transmission — An automatic transmission (commonly AT or Auto ) is an automobile gearbox that can change gear ratios automatically as the vehicle moves, freeing the driver from having to shift gears manually. Similar but larger devices are also used for heavy… … Wikipedia
1ESS switch — The Number One Electronic Switching System, the first large scale Stored Program Control (SPC) telephone exchange or Electronic Switching System in the Bell System, was introduced in Succasunna, New Jersey, in May 1965[1]. The switching fabric… … Wikipedia
Edge Label Switch Router — MPLS im TCP/IP Protokollstapel Anwendung HTTP BGP LDP Transport TCP UDP Internet … Deutsch Wikipedia
Crossbar switch — In electronics, a crossbar switch (also known as cross point switch, crosspoint switch, or matrix switch) is a switch connecting multiple inputs to multiple outputs in a matrix manner. Originally the term was used literally, for a matrix switch… … Wikipedia
Kill Switch (The X-Files) — Infobox Television episode Title = Kill Switch Series = The X Files Caption = Kill Switch promotional poster Season = 5 Episode = 11 Airdate = February 15, 1998 Production = 5×11 Writer = William Gibson, Tom Maddox Director = Guests = Episode… … Wikipedia
ATS — Austrian Schilling (Regional » Currencies) **** Against The Spread (Community » Sports) *** Air Traffic Services (Governmental » Transportation) *** Air Traffic Services (Governmental » Military) ** Applicant Tracking System (Academic & Science » … Abbreviations dictionary