تعد موثوقية واستمرارية التغذية الكهربائية من أهم المتطلبات في المنشآت الحيوية مثل المستشفيات، محطات الطاقة، مراكز البيانات والمنشآت الصناعية. هنا يأتي دور نظام التحويل التلقائي (Automatic Transfer Switch/Scheme – ATS) كعنصر أساسي يضمن الانتقال السلس بين مصادر الطاقة المختلفة، مما يمنع انقطاع التيار الكهربائي ويحافظ على استقرار الأنظمة.
مبدأ عمل نظام ATS
يعمل نظام التحويل التلقائي كحلقة وصل بين المصدر الرئيسي (Main Source) والمصدر الاحتياطي (Backup Source). عند حدوث انقطاع أو انخفاض الجهد في المصدر الرئيسي، يتولى الـ ATS الكشف عن المشكلة ويحوّل التغذية تلقائيًا إلى المصدر البديل، سواء كان مولد طوارئ، شبكة كهربائية أخرى، أو مصدر طاقة غير منقطع (UPS). وبعد استعادة المصدر الرئيسي لعمله الطبيعي، يعيد النظام التحميل إليه بشكل آمن دون التأثير على استمرارية التشغيل.
أنواع أنظمة التحويل التلقائي ATS
تنقسم أنظمة التحويل التلقائي إلى عدة أنواع وفقًا لطريقة تشغيلها ومتطلبات الأحمال الكهربائية، ومن أشهر هذه الأنواع:
- نظام التحويل المفتوح (Open Transition ATS)
- يُعرف أيضًا باسم “تحويل بدون تداخل”، حيث يتم فصل الحمل تمامًا عن المصدر الأساسي قبل توصيله بالمصدر الاحتياطي. هذه الآلية تمنع حدوث تيارات عابرة (Transient Currents) ولكنها تتسبب في لحظات بسيطة من انقطاع التيار أثناء التحويل.
- نظام التحويل المغلق (Closed Transition ATS)
- يسمح بتداخل لحظي بين المصدرين الأساسي والاحتياطي خلال عملية التحويل، مما يوفر انتقالًا سلسًا بدون انقطاع يُذكر. يستخدم هذا النوع عادةً في المنشآت الحرجة مثل المستشفيات ومراكز البيانات.
- نظام التحويل بالمزج (Delayed Transition ATS)
- يتضمن تأخيرًا مبرمجًا عند التحويل بين المصدرين لمنح الوقت الكافي لاستقرار الجهد والتردد، مما يحمي الأجهزة من الاضطرابات الكهربائية المفاجئة.
- نظام التحويل اليدوي (Manual Transfer Switch – MTS)
- يتطلب التدخل البشري لتبديل المصدر، وهو أقل تكلفة ولكنه غير مناسب للتطبيقات التي تتطلب استجابة فورية عند حدوث انقطاع مفاجئ للطاقة.
مكونات نظام ATS
يتكون نظام التحويل التلقائي من عدة مكونات رئيسية لضمان كفاءة وموثوقية العملية، وتشمل:
1. وحدة التحكم (Controller Unit): تحدد توقيت وشرط التحويل استنادًا إلى الجهد والتردد للمصادر المختلفة.
2. المفتاح الكهروميكانيكي (Electromechanical Transfer Switch): ينفذ عملية التبديل بين المصدرين بناءً على أوامر وحدة التحكم.
3. وحدة استشعار الجهد والتردد (Voltage & Frequency Sensing Unit): تراقب جودة الطاقة القادمة من المصدرين.
4. دوائر الحماية (Protection Circuits): تمنع تلف المعدات بسبب التداخلات المفاجئة أو ارتفاع التيارات.
معايير وأنظمة ATS وفقًا للمعايير الدولية
يتم تصميم واختبار أنظمة التحويل التلقائي وفقًا لمعايير دولية تضمن كفاءتها وسلامتها، من بينها:
📌 IEC 60947-6-1: يحدد متطلبات الأداء لأنظمة التحويل الأوتوماتيكي.
📌 NFPA 110: معايير تخص المولدات الاحتياطية وأنظمة التحويل.
📌 IEEE Std 446: دليل لأنظمة الطاقة الاحتياطية المستخدمة في التطبيقات الصناعية والتجارية.
الخاتمة
يُعد نظام التحويل التلقائي (ATS) عنصرًا محوريًا في الأنظمة الكهربائية الحديثة لضمان التشغيل المستمر والموثوق للأحمال الحيوية. من خلال اختيار النوع المناسب والتأكد من مطابقته للمعايير الدولية، يمكن تحسين كفاءة الطاقة وتقليل مخاطر الانقطاع الكهربائي المفاجئ.
المراجع:
1. Fink, D.G., & Beaty, H.W. Standard Handbook for Electrical Engineers, McGraw-Hill, 2006.
2. IEEE Std 446, Emergency and Standby Power Systems for Industrial and Commercial Applications, 1995.
3. IEC 60947-6-1, Low-voltage switchgear and controlgear – Part 6-1: Multiple function equipment – Automatic transfer switching equipment.
4. Wakudkar, H. T., Mawale, P. V., Kamble, A. A., & Tikhe, S. J. (2018). Automatic Transfer Switch for Power Generator. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 5(2).
5. Electromotion. (2024, April 9). Understanding Your Automatic Transfer Switch.
