ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

система регулирования электрической мощности

Классы МПК:G05F1/14 с использованием в качестве оконечных управляющих устройств трансформаторов с ответвлениями или секционированных катушек индуктивности
H01F29/02 с отводами от катушек или обмотки; с приспособлениями для изменения порядка соединений между обмотками 
H05B37/02 управление 
H05B39/04 управление 
H05B41/40 прерывистое 
Патентообладатель(и):Лоренс Джон Артур (GB)
Приоритеты:
подача заявки:
1995-07-20
публикация патента:

Изобретение относится к цепям регулирования электрической мощности для нагрузок, таких, как, например, системы флюоресцентного освещения. Обмотка имеет положительный конец, соединенный с положительным проводом и имеющий ответвление в заданном положении для подачи на выходной выход выбранного напряжения. Первый релейный контакт может электрически соединять нейтральный конец обмотки с нейтральным проводом для подачи одного из выбранных напряжений или второй релейный контакт может электрически замыкать заданное число витков обмотки в соответствии с требуемым вторым выбранным напряжением. В случае короткого замыкания третий релейный контакт может электрически замыкать нейтральный конец обмотки в указанном заданном положении для перевода системы в безаварийное состояние, чтобы предупредить образование витками обмотки разомкнутого контура. Технический результат - повышение надежности и безопасности. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 5 ил.

Рисунки к патенту РФ 2162244

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Настоящее изобретение относится к системам регулирования электрической мощности, в частности, к системам регулирования электрической мощности освещения, например, флюоресцентного освещения больших промышленных зданий.

Известны системы регулирования мощности для подачи пониженного напряжения на флюоресцентные лампы в установках электрического освещения. Известное устройство включает трансформатор, создающий пониженное напряжение, которое может быть дополнено до нормального сетевого другим трансформатором с тем, чтобы обеспечить зажигание флюоресцентной лампы. Затем дополнительный трансформатор отключается, так что на систему освещения снова подается пониженное напряжение, в результате чего потребление мощности уменьшается. Конечно же, любое снижение напряжения не должно приводить к заметному уменьшению яркости освещения.

В другой известной системе регулирования мощности электрического освещения для подачи пониженного напряжения на флюоресцентные лампы используются коммутируемые трансформаторы, которые при запуске системы отключаются, так что на нагрузку непосредственно подается нормальное сетевое напряжение. После этого включаются трансформаторы для подачи пониженного напряжения. Однако при отсоединении трансформатора в момент его работы будет наблюдаться наброс мощности. Например, трансформатор мощностью 10 кВсистема регулирования электрической мощности, патент № 2162244А, предназначенный для подачи напряжения на 200 ламп, при таком отключении может генерировать бросок тока 400 ампер. Кроме всего прочего, коммутационные контакты быстро разрушаются, что приводит к ненадежности. Поэтому такие системы вследствие большого количества отказов не используются.

Задачей настоящего изобретения является создание такой схемы подачи электрической мощности, которая позволила бы преодолеть вышеуказанные проблемы, связанные с коммутацией трансформаторов.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предложен способ управления системой регулирования электрической мощности, обеспечивающий подачу одного из выбранных напряжений на нагрузку, включающий операции:

(а) осуществления электрического соединения одного конца обмотки с положительным выводом источника электрической мощности, при этом обмотка имеет в заданном положении отвод для подачи на выход выбранного напряжения,

(б) включения средств соединения выводов для электрического соединения вывода другого конца указанной обмотки с нейтральным выводом указанного источника электрической мощности согласно мощности, которую требуется подать,

(в) отключения заданного числа витков указанной обмотки согласно потребности в другом выбранном напряжении,

(г) регулирования по меньшей мере одного типа короткого замыкания и

(д) осуществления при регулировании короткого замыкания электрического разъединения обмотки и нейтрального вывода и электрического замыкания другого конца обмотки с ответвлением в заданном положении.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет создавать на выходном выводе ряд различных напряжений в зависимости от потребности. Далее, в случае регулирования короткого замыкания возможно создание безопасных условий, при которых обмотка отключается от цепи надежным образом путем разъединения обмотки и нейтрального вывода и предупреждения образования витками обмотки разомкнутого контура. Это позволяет избежать повреждений обмотки и схем системы в целом.

Предпочтительно операция (в) включает электрическое разъединение вышеназванного другого конца указанной обмотки и нейтрального вывода с помощью средств соединения выводов и электрическое соединение средств переключения с нейтральным выводом для отключения заданного числа витков от другого конца указанной обмотки.

Таким образом, можно замкнуть витки обмотки с другим концом обмотки, который был соединен с нейтральным выводом. Эта операция осуществляется с нейтральным выводом, в результате чего достигаются более высокие эксплуатационные характеристики средств соединения и средств переключения, поскольку это позволяет использовать более низкие токи.

Как правило, операция (д) включает отключение средств соединения выводов и средств переключения и осуществление посредством дополнительных средств переключения электрического замыкания другого конца указанной обмотки в указанном заданном положении. Таким образом, обмотка может быть отсоединена от нейтрального вывода безопасным и надежным способом, что у предупреждает образование витками обмотки разомкнутого контура.

Способ в соответствии с одним из примеров реализации дополнительно включает операцию управления в случае увеличения потребляемой нагрузки и прекращения операции (в) в соответствии с заданным потреблением нагрузки. В результате, в стабильных условиях подается предпочтительное (пониженное) напряжение, а при резком росте требования по нагрузке подается относительно более высокое напряжение.

В другом примере реализации способ дополнительно включает операцию управления напряжением, подаваемым на один конец обмотки и прекращение операции (в) при падении напряжения ниже заданного значения.

В результате этого в установившемся режиме работы можно подавать предпочтительное (пониженное) напряжение, в то время как при падении входного напряжения возможна его компенсация путем подачи относительно более высокого напряжения.

Обычно способ далее включает операцию подачи указанного требования другого выбранного напряжения после истечения заданного интервала времени, следующего после подачи требуемой мощности.

Таким образом, подача другого напряжения может быть осуществлена простым, удобным и недорогим способом.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения предложена система регулирования электрической мощности для подачи одного из выбранных напряжений на нагрузку, содержащая:

положительный и нейтральный выводы для соединения с источником электрического напряжения,

выходной вывод для подучи выбранных напряжений,

обмотку, один конец которой электрически соединен с положительным выводом и которая имеет ответвление в заданном положении для подачи на выходной вывод выбранного напряжения,

средства соединения выводов, выполненные с возможностью включения для электрического соединения другого конца обмотки с нейтральным выводом,

средства переключения, выполненные с возможностью отключения заданного числа витков обмотки согласно потребности в другом выбранном напряжении,

средства управления для управления по меньшей мере одним типом короткого замыкания,

дополнительные средства переключения, выполненные с возможностью включения для электрического замыкания указанного другого конца обмотки в заданном положении при управлении коротким замыканием.

Таким образом, в соответствии с потребностью на выходной вывод можно подавать различные напряжения, кроме того, при регулировании короткого замыкания обеспечивается безопасное состояние, в котором воздействие обмотки исключается надежным образом, что позволяет избежать ее повреждения и повреждения схем системы в целом.

Предпочтительно, указанные средства переключения соединены с нейтральным выводом для отключения заданного числа витков обмотки от другого конца обмотки.

С тем, чтобы в случае возникновения короткого замыкания управлять им, средства управления выполнены с возможностью отключения средств соединения выводов и средств переключения для электрического разъединения другого конца обмотки и нейтрального вывода, и включения дополнительных средств переключения.

В примере предпочтительной реализации указанные средства управления дополнительно содержат датчики потребляемого тока для определения переходных изменений в токе, потребляемом нагрузкой, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью отключения средств переключения в том случае, если переходные изменения в токе превышают заданный уровень.

В другом примере предпочтительной реализации указанное средство управления дополнительно содержит средства управления токовыми перегрузками для регулирования тока, подаваемого на обмотку, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью отключения средств соединения выводов и средств переключения для электрического разъединения другого конца обмотки и нейтрального вывода, и включения дополнительных средств переключения в том случае, если переходные изменения в токе превышает заданный максимальный уровень.

В еще одном примере предпочтительной реализации указанные средства управления дополнительно содержат средства регулирования напряжения для регулирования напряжения на одном конце обмотки, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью отключения средств переключения в том случае, если напряжение оказывается ниже заданного минимального уровня.

Как правило, указанные средства управления дополнительно содержат таймерные средства для измерения времени, отсчитываемого с момента подачи выбранного напряжения, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью включения средств переключения в том случае, если измеренное время превышает заданный интервал времени.

В одном из примеров реализации указанные таймерные средства выполнены с возможностью регулирования дополнительного времени, отсчитываемого с момента подачи выбранного напряжения, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью включения средств переключения только в том случае, если указанное дополнительное время превышает дополнительно заданный интервал времени, в течение которого напряжение на одном конце обмотки не понижается менее заданного минимума.

При использовании двух временных интервалов, согласующихся между собой вышеуказанным образом, в систему не вносится никаких нежелательных изменений до тех пор, пока система не придет в стабильное состояние.

Предпочтительно, указанные таймерные средства выполнены с возможностью сбрасывания в начальное состояние в случае отключения средств переключения или включения дополнительных средств переключения.

Как правило, средства соединения выводов, средства переключения и дополнительные средства переключения содержат релейные контакты.

Предпочтительно, система дополнительно содержит датчик перехода через ноль с тем, чтобы перемещение релейных контактов могло произойти в оптимальное время в течение цикла.

Примеры реализации настоящего изобретения описаны далее со ссылками на соответствующие иллюстрации, на которых:

фиг. 1 иллюстрирует первую систему регулирования электрической мощности, представляющую собой систему, предлагаемую в настоящем изобретении, в ее наиболее общем виде,

фиг. 2 иллюстрирует систему, изображенную на фиг.1, после запуска,

фиг. 3 иллюстрирует систему, изображенную на фиг. 1, после переключения на выходную мощность с пониженным напряжением,

фиг. 4 иллюстрирует часть схемы, обеспечивающую выполнение операции регулирования системы, изображенной на фиг. 1,

фиг. 5 иллюстрирует вторую систему регулирования электрической мощности, представляющую собой пример реализации настоящего изобретения в его наиболее общем виде.

Система, изображенная на фиг. 1, содержит положительный провод 1, имеющий положительный вывод L для соединения с источником электрической мощности (не показан), и нейтральный провод 2, имеющий нейтральный вывод N для соединения с источником электрической мощности. Обмотка 3 трансформатора имеет положительный конец 13, соединенный с положительным проводом 1, и нейтральный конец 14, присоединенный к соединению 4 вывода и выводу 15. Соединение 4 вывода может быть электрически соединено с выводом 5, который соединен в свою очередь с проводом 2 посредством релейного контакта 200 A, а вывод 15 может быть электрически соединен с выводом 7 посредством релейного контакта 300 A. В точке 16, расположенной на обмотке трансформатора, присоединен вывод 17. Вывод 17 может быть электрически соединен с выводом 5 посредством релейного контакта 100 A. Все релейные контакты, 100 A, 200 A и 300 A, в представляют собой замыкающие контакты. Это показано на фиг. 1. Замыкание электрических контактов происходит только в том случае, если возбуждаются их соответствующие катушки 100, 200 и 300 (как описано далее).

Обмотка 3 трансформатора имеет отвод в заданной точке 18, которая соединена с выходным выводом T. В настоящем примере реализации обмотка 3 трансформатора имеет 126 витков между точкой 16 и нейтральным концом 14, 126 витков между точкой 16 и точкой отвода 18 и 14 витков между точкой отвода 18 и положительным концом 13. Очевидно, таким образом, что при соответствующем управлении релейными контактами 100 A и 200 A на выход T может быть подано одно из двух выбранных пониженных напряжений либо в результате соединения нейтрального конца 14 с нейтральным проводом 2 посредством вывода 5, либо в результате соединения точки 16 с нейтральным проводом 2 посредством выводов 17 и 5.

Релейный контакт 300 A замыкает витки обмотки между точкой 18 и нейтральным концом 14, так чтобы не произошло образования разомкнутого контура, которое может привести к повреждению обмотки 3 трансформатора.

Между проводами 1 и 2 включена подсхема управляющей схемы устройства регулирования. Эта подсхема содержит плавкую вставку 10, один конец которой соединен с проводом 1, а другой конец соединен с выходной точкой замыкающего релейного контакта 600 A. Релейный контакт 600 A может электрически соединяться с выходной точкой, которая соединяется с одной из сторон теплового датчика 12. Другая сторона теплового датчика 12 соединена одновременно с катушкой 800 и выходной точкой размыкающего релейного контакта 300 B. Релейный контакт 300 B может электрически соединяться с выходной точкой реле 500 A, изображенного в общем виде позицией 51. Релейный контакт 500 A может электрически соединяться либо с выходной точкой, соединенной с катушкой 100, которая в свою очередь соединена с проводом 2, или одновременно с лампой Am (желтой), соединенной с проводом 2, и выходной точкой, соединенной с катушкой 200, которая соединена с проводом 2. Красная лампа Rd также включена между точкой, расположенной между плавкой вставкой 10 и релейным контактом 600 A, и проводом 2.

Другая подсхема управляющей схемы устройства регулирования также включена между проводами 1 и 2. Эта подсхема содержит плавкую вставку 20, один конец которой соединен с проводом 1, а другой конец соединен с выходной точкой размыкающего релейного контакта 100 В. Релейный контакт 100 B может электрически соединяться с выходной точкой, которая соединяется с выходной точкой другого релейного контакта 200 B. Релейный контакт 200 B может электрически соединяться с выходной точкой, соединенной с блоком короткого замыкания.

Блок короткого замыкания включает источник постоянного тока, который подает напряжение 12 В на один вывод замыкающего релейного контакта 800 В. Релейный контакт 800 В может электрически соединяться с катушкой 900, соединенной с проводом 2. Другой источник напряжения 12 B соединен с одним выводом замыкающего релейного контакта 700 A. Релейный контакт 700 A может электрически соединяться с катушкой 300, соединенной с проводом 2. Еще один источник напряжения 12 B соединен с выводом размыкающего релейного контакта 800 A и выводом замыкающего релейного контакта 900 A. Релейные контакты 800 A и 900 A могут электрически соединяться с одним выводом переключателя ручного перезапуска 20. Другой вывод переключателя ручного перезапуска 20 соединен с катушкой 700, которая соединена с проводом 2.

Датчик 21 тока в виде тороида обвит вокруг провода 1. Выход датчика 21 соединен с первой подсхемой, обозначенной в общем виде позицией 52 и подробно изображенной на фиг. 4. Как видно из чертежа, выход датчика 21 соединен с контуром 24 преобразования. Указанный контур преобразует сигнал тока, поступающий от датчика 21, и дает на выходе напряжение, пропорциональное току, проходящему в проводе 1. Выходное напряжение контура 24 подается на датчик 22 перепада и датчик 23 уровня.

Датчик 22 перепада определяет разницу уровня величины на входе контура 24 по сравнению с предыдущей входной величиной. Таким образом, возможно определить когда нагрузка, присоединенная к выходу T изменяется таким образом, что требуется более высокое напряжение, например, в случае флюоресцентного освещения изменение нагрузки означает включение освещения.

Для того, чтобы избежать погрешностей в показаниях датчика, обусловленных переходными явлениями в линии, вызванными переключением индуктивных компонентов, в систему может быть включена нулевая цепь, которая может надежно отключать датчик на короткий период переключения, например, релейного контакта 500 A.

Каждый раз, когда датчик 22 перепада регистрирует увеличение тока, сигнал поступает на таймер 25 короткого интервала, который сбрасывается и начинает отсчет. Напряжение с выхода таймера 25 короткого интервала подается на логический элемент 26 для управления переключателем 27, который осуществляет включение или выключение катушки 500.

Датчик 23 уровня регистрирует начальный уровень тока и дает на выходе соответствующий сигнал на логический элемент 28 для управления переключателем 29, который осуществляет включение или выключение катушки 600. В случае, если уровень тока превышает заданный максимум, датчик 23 уровня подает соответствующий сигнал на логический элемент 26.

Датчик 30 напряжения регистрирует напряжение на положительном проводе 1 через подвижный контакт, расположенный на релейном контакте 600 A. Когда напряжение падает ниже определенного уровня, сигнал поступает на логический элемент 26, а также на таймер 31 длинного интервала, который сбрасывается и начинает отсчет. Напряжение с выхода таймера 31 длинного интервала подается на логический элемент 26.

Система регулирования электрической мощности, описанная со ссылкой на фиг. 1, работает следующим образом. На фиг.1 показано исходное положение, в котором мощность вначале поступает на выводы L и N. В первые 4 - 8 миллисекунд начальный ток проходит через провод 1 и несколько витков обмотки 3 трансформатора на выходной вывод Т, поскольку релейные контакты 100 A, 200 A и 300 A находятся в нормально открытом положении, однако эти витки не вызывают сколько-нибудь заметного импеданса за такой короткий период. Кроме того, питание на лампу Rd поступает через плавкую вставку 10, поэтому горение лампы свидетельствует не только о подаче напряжения, но и о том, что плавкая вставка 10 не расплавлена. Датчик 21 тока регистрирует этот ток. В результате датчик 23 уровня через линию 40 подает сигнал на логический элемент 28. С логического элемента 28 сигнал поступает на переключатель 29, так что в катушке 600 проходит ток возбуждения и, следовательно, замыкания релейного контакта 600 A.

В результате этого происходит образование цепи через плавкую вставку 10 и замкнутый теперь релейный контакт 600 A. Поэтому ток может проходить через датчик температуры, который регистрирует холодное состояние обмотки 3 в начальный момент времени, через размыкающий релейный контакт 300 В, и через релейный контакт 500 A, который электрически соединен с катушкой 200. Ток проходит также через датчик температуры в катушку 800. Кроме того, горит лампа Am.

Поскольку в катушке 200 теперь проходит ток, релейный контакт 200 A замыкается, осуществляя электрическое соединение выводов 4 и 5, так что нейтральный конец 14 обмотки 3 трансформатора соединяется с проводом 2. При этом ток проходит через все витки обмотки 3. Таким образом, на выходе T появляется напряжение, составляющее 252/266 от напряжения на выводе L. На подачу указанного напряжения указывает горение лампы Am.

Поскольку в катушке 800 теперь проходит ток, релейный контакт 800 B замыкается, а релейный контакт 800 A размыкается. Однако через плавкую вставку 20 ток проходит недолго, поскольку при подаче питания в катушку 200 релейный контакт 200 B размыкается. Предпочтительно, если катушки 700 и 900 выполнены таким образом, что медленно реагируют на подачу питания (например, 100 миллисекунд), так что их соответствующие реле сработают не раньше, чем произойдет размыкание релейного контакта 200 B. Таким образом, отсутствует риск того, что катушка 300 возбудится и произойдет замыкание релейного контакта 300 A. Вышеуказанная ситуация изображена на фиг.2.

Как указано выше, датчик 21 тока регистрирует начальный ток, проходящий через провод 1. В результате датчик 22 перепада обнаруживает скачок тока, при этом с его выхода через линию 41 поступает сигнал на таймер 25 короткого интервала и сигнал на логический элемент 26. Посредством логического элемента 26 сигнал, проходящий по линии 41, воздействует на переключатель 27 таким образом, что возбуждения катушки 500 не происходит, и она сохраняет свое первоначальное состояние. Однако, в том случае, когда датчик перепада покажет, что в течение заданного периода величина тока соответствует начальной, в дальнейшем скачков не будет зарегистрировано и, следовательно, сигнал в линии 41 пропадет. В то время, когда датчик 21 тока показывает начальный ток, датчик напряжения показывает, что напряжение превышает заданный минимальный уровень, и посылает сигнал по линии 42 на таймер 31 длинного интервала и логический элемент 26.

По истечении времени, заданного на таймере 25 короткого интервала, сигнал поступает по линии 43 на логический элемент 26. Тем не менее, переключатель 27 не будет подавать питание в катушку 500, пока не истечет время, заданное на таймере 31 длинного интервала, и он не пошлет сигнал по линии 44. Таким образом, при нестабильности напряжения отсутствует некорректное возбуждение катушки 500. Тем не менее, когда напряжение установится и будет оставаться в таком состоянии, таймер 25 короткого интервала управляет возбуждением катушки 500.

Таким образом, логический элемент 26 не будет осуществлять включение переключателя 27 в том случае, когда по линии 41 проходит сигнал, указывающий на скачок в потреблении тока, или когда в линии 42 отсутствует сигнал, указывающий на недостаточное напряжение, или если одновременно истекло время на таймере короткого интервала и таймере длинного интервала и они подают сигналы по соответствующим линиям 43 и 44.

В том случае, если выполняется условие срабатывания логического элемента, происходит включение переключателя 27, так что через катушку 500 проходит ток. В результате происходит перемещение релейного контакта 500 A с осуществлением электрического соединения с выводом реле, который соединен с катушкой 100. При этом ток перестает проходить в катушке 200 и она становится невозбужденной, в то время как катушка 100 теперь возбуждена. В результате релейный контакт 100 A замыкается, а релейный контакт 200 A размыкается. При этом отключаются витки обмотки 3 между точками 16 и 14. Следовательно, на выводе T появляется напряжение, которое составляет 126/140 от напряжения на выводе L. Предполагается, что предпочтительно релейный контакт 100 A замыкается до того, как произойдет размыкание релейного контакта 200 A. Указанное положение представлено на фиг. 3.

В дополнение к вышеуказанным перемещениям релейных контактов, следует заметить, что, поскольку релейный контакт 200 В замкнут, а релейный контакт 100 A разомкнут, в цепи, включающей эти релейные контакты, отсутствует какое-либо прохождение тока.

Схема, соответствующая этому примеру реализации изобретения, выполнена с возможностью регулирования короткого замыкания и создает несколько условий безаварийности. В частности, настоящее изобретение позволяет создать безаварийные условия в случае короткого замыкания катушек, управляющих релейными контактами, общей перегрузки системы, внешнего по отношению к системе короткого замыкания, создающего перегрузку системы, короткого замыкания обмотки, которое вызывает рост температуры и срабатывание датчика 12 температуры, короткого замыкания с расплавлением плавкой вставки, разъединения проводов вспомогательной цепи, приводящего к освобождению релейных контактов 100 A или 200 A, и любого короткого замыкания, приводящего к тому, что обмотка становится разомкнутым контуром.

Создание безаварийных условий описано далее со ссылкой на ряд примеров. Поскольку величина тока, проходящего по проводу 1, ниже заданного уровня, питание продолжает поступать в катушку 600 и релейный контакт 600 A замкнут. Однако, когда датчик 23 уровня показывает, что величина тока превысила максимально допустимый уровень, сигнал с выхода поступает по линии 45 на логический элемент 28, который выключает переключатель 29, так что катушка 600 обесточивается. В результате релейный контакт 600 A размыкается, что приводит к обесточиванию катушек 100, 200 и 300. Вследствие этого релейные контакты 100 A и 200 A размыкаются, а релейные контакты 100 В, 200 В и 800 A замыкаются.

Замыкание последних трех релейных контактов обеспечивает прохождение тока, который через ручной переключатель 20 перезапуска питает катушку 700. При этом примерно через 100 миллисекунд катушка 700 вызывает замыкание релейного контакта 700 A, и, таким образом, протекание тока в катушке 300. В результате релейный контакт 300 A замыкается, соединяя выводы 15 и 7, и приводя, таким образом, к закорачиванию основных витков обмотки 3 между точками 18 и 14. Вследствие этого магнитное поле исчезает, так что обмотка 3 перестает 15 выполнять функцию трансформатора и не дает импеданса между точками 13 и 18.

Поскольку на выход T теперь подается полное входное напряжение, замыкание релейного контакта 300 A приводит к шунтированию представляемой в изобретении системы подачи электрической мощности. Кроме того, при этом исключена возможность повреждения обмотки 3, которое в противном случае могло бы произойти при образовании обмоткой разомкнутого контура, иначе говоря, обеспечиваются безаварийные условия работы. В связи с этим можно рассмотреть ситуацию, в которой образуется такой разомкнутый контур. Если разомкнутый контур просуществует в течение какого-то периода времени, между точками 13 и 16 будет наблюдаться падение напряжения, в данном случае 24 В, при этом шунтирования системы подачи электрической мощности, предложенной в настоящем изобретении, не произойдет и, следовательно, истинных безварийных условий не будет создано. Более того, произойдет обратное возбуждение обмотки, что приведет к неприятной и раздражающей вибрации в форме фона переменного тока или жужжания. В дополнение к этому, в обмотке на концах ее части, образующей разомкнутый контур, будет образовано напряжение насыщения. Это напряжение насыщения может достигать довольно высоких значений, в рассматриваемом случае порядка 760 В, что представляет собой не только потенциальную опасность для любого, кто может случайно коснуться системы, но также может вызвать искрение, обусловленное пробоем изоляции, и в результате этого, повреждение изоляции обмотки.

Следует отметить, что возбуждение катушки 300 приводит к размыканию релейного контакта 300 В, что вызывает запрет электрического срабатывания катушек 100 и 200 и соответствующих им релейных контактов. Если величина тока в проводе 1 снова падает, сигнал, проходящий по линии 45, пропадает, логический элемент 28 возвращает переключатель 29 в первоначальное положение, так что питание снова подается на катушку 600. Это приводит к замыканию релейного контакта 600 A, что вызывает размыкание релейного контакта 300 A или замыкание релейных контактов 100 A или 200 A, в зависимости от выходного сигнала логического элемента 26. Предпочтительно вспомогательная схема, показанная на фиг. 4, выполнена таким образом, что релейный контакт 200 A замыкается, когда ток вновь проходит по проводу 1. Этого можно достичь, если обеспечить перезапуск таймера 31 длинного интервала, иными словами, если прервать регистрирование напряжения датчиком 30 напряжения. В связи с этим следует отметить, что, независимо от величины проходящего тока, если напряжение на проводе 1 падает ниже заданного уровня, происходит перезапуск таймера 31 длинного интервала, так что релейный контакт 500 A автоматически возвращается в положение, в котором он соединен с катушкой 200.

Если при эксплуатации предложенной в настоящем изобретении системы подачи электрической мощности случится поломка датчика температуры 12 вследствие его перегрева, ток перестанет проходить в катушках 100, 200 и 800, в результате чего произойдет размыкание релейных контактов 100 A, 200 A и 800. При этом релейный контакт 300 A замкнется с указанными выше последствиями.

Когда датчик 12 температуры снова зарегистрирует нормальную температуру и замкнется, ток снова будет проходить в катушке 800. В результате релейный контакт 800 A разомкнется, вызывая прекращение подачи тока в катушку 700. Это приведет к размыканию его релейного контакта 700 A, так что ток перестанет проходить в катушку 300. Это в свою очередь вновь вызовет замыкание релейного контакта 300 В и подачу тока в катушки 100 или 200. Предполагается, что, хотя релейный контакт 800 B замкнут, катушка 900 реагирует медленно, так что релейный контакт 900 A не сработает вовремя для того, чтобы обеспечить альтернативный путь току в катушку 700. Таким образом, произойдет перезапуск системы.

Другой вариант регулирования короткого замыкания касается ситуации, в которой либо релейный контакт 100 A, либо релейный контакт 200 A должен разомкнуться вследствие механического или электрического повреждения. Хотя контакт 800 B замкнут вследствие прохождения тока через катушку 800, ток не поступает в катушку 900, поскольку либо релейный контакт 100 A, либо релейный контакт 200 B разомкнуты. Однако при механическом или электрическом повреждении этот разомкнутый контакт замкнется, так что ток будет поступать в катушку 900. Примерно через 100 миллисекунд релейный контакт 900 A замкнется, так что ток будет поступать в катушку 700 через ручной переключатель 20, в результате чего сработает релейный контакт 300 A, как указано выше. Следует отметить, что это вызовет запирание системы, так что потребуется обследование системы оператором. Однако при этом энергия будет так же, как и раньше, поступать на нагрузку, присоединенную к выводу T.

Аналогичным образом, в случае повреждения релейного контакта 800 A или катушки 800, возможно создание аналогичных условий безаварийной работы.

Предположительно, в то время, как задействованы релейные контакты 100 A или 200 A, работа релейного контакта 300 A блокируется не только электрически, но также механически, путем блокирования контактов таким образом, что релейный контакт 300 A располагается между релейными контактами 100 A и 200 A, так что работа любого из них препятствует работе релейного контакта 300 A, а работа релейного контакта 300 A препятствует работе релейных контактов 100 A и 200 A.

Предполагается также, что, когда будут достигнуты условия безаварийной работы, систему можно вернуть к нормальному функционированию путем включения переключателя 20 перезапуска, который прекращает подачу тока в катушку 700, которая при этом прекращает подавать ток в катушку 300, так что происходит размыкание релейного контакта 300 A и замыкание релейного контакта 100 A или 200 A.

На фиг. 5 представлен второй пример реализации настоящего изобретения, при этом элементы, общие с первым примером реализации, имеют одинаковые номера позиций.

На фиг. 5 видно, что подсхема, содержащая плавкую вставку 20, модифицирована. В частности, блок короткого замыкания изменен. Релейный контакт 200 B теперь соединен с одним концом замыкающего релейного контакта 1000 A и с обмоткой 1000, которая соединена с проводом 2. Релейный контакт 1000 A может электрически соединяться с одним выводом релейного контакта 800 B, с одним выводом замыкающего релейного контакта 700 A, с одним выводом размыкающего релейного контакта 800 A и с одним выводом замыкающего релейного контакта 900 A. Оставшиеся соединения - общие с фиг. 1.

В дополнение к вышесказанному, зеленая лампочка Gr подключена параллельно обмотке 100 и синяя - параллельно обмотке 300. Таким образом, когда горит лампочка Rd, пользователь знает, что система включена в сеть, провода 1 и 2 под напряжением и плавкая вставка 10 не расплавлена; когда горит лампочка Am - напряжение с релейного контакта 200 A поступает на выходной вывод T; когда горит лампочка Gr - напряжение с релейного контакта 100 A поступает на выходной вывод T; когда горит лампочка B1 - произошло короткое замыкание.

Очевидно, что с началом работы варианта реализации, показанного на фиг. 5, ток протекает по релейным контактам 100 B и 200 B через обмотку 1000. Тем не менее, из-за медленного реагирования обмотки 1000 релейные контакты 100 B или 200 B размыкаются перед тем, как может замкнуться релейный контакт 1000 A. Следовательно, различные функции блока короткого замыкания не обеспечиваются протеканием тока.

В случае короткого замыкания, результатом является замыкание обоих релейных контактов 100 B или 200 B, так что ток протекает по обмотке 1000. После окончания интервала срабатывания релейный контакт 1000 A замыкается, ток протекает в блок короткого замыкания и он может функционировать, как описано выше.

Разумеется, приведенный в целях иллюстрации вариант реализации показывает лишь одно из применений изобретения. На практике изобретение может применяться к различным структурам и детали реализации открыты искусству специалистов.

Например, в то время как в описанных вариантах реализации схемы функционируют таким образом, что релейный контакт 200 A размыкается, когда замыкается релейный контакт 100 A, релейный контакт 200 A может быть оставлен замкнутым после замыкания контакта 100 A.

В дополнение, в то время как для подачи двух выбранных напряжений на вывод T предусмотрено два релейных контакта 100 A и 200 A, могут быть предусмотрены дополнительные релейные контакты для подачи более чем двух напряжений.

В то время как в описанных вариантах реализации используется базовое электропитание 240 B 50 Гц, могут применяться другие значения базовых напряжений и частот, например 110 B или 127 B и 60 Гц.

Описанные варианты реализации являются полностью автоматическими с автоматическим перезапуском и постоянным контролем неисправностей. Однако, в то время как настоящий вариант реализации предполагает переключение с релейного контакта 100 A на релейный контакт 200 A, когда возникает потребление электроэнергии при присоединении нагрузки к выводу T, при низком входном напряжении, при любой неисправности в подсхеме, показанной на фиг. 4, или при любой неисправности схемы, вызывающей флуктуацию тока, превышающую заданный уровень, реализация может быть удешевлена включением меньшего числа элементов, реагирующих в этих обстоятельствах. Например, в более простых формах данного изобретения, некоторые аспекты для удешевления могут быть опущены, так, для переключения релейного контакта 500 A таймеры короткого и длинного интервалов могут быть заменены простым реле с временной задержкой. Аналогично, датчик напряжения и датчики перепада, показанные на фиг. 4, могут быть опущены.

В дополнение к сказанному релейный контакт 500 A в рамке 51 показан, как релейный контакт, который может функционировать с помощью обмотки. Достоинством является то, что управление функционированием релейного контакта в рамке 51 может осуществляться в различных формах. Например, оно может быть у рассчитано на систему таймеров, как показано на фиг. 4, или на реле с временной задержкой. Последнее особенно рекомендуется для управления при нагрузках, включающих один или два модуля, так, как в уличном освещении.

Хотя могут использоваться механические релейные контакты, очевидной альтернативой являются электронные переключатели. Следует заметить, что имея релейные контакты 100 A и 200 A расположенными на нейтральном выводе катушки 3, мы сталкиваемся со значительно меньшими токами переключения, чем в более ранних устройствах. В самом деле, с использованием настоящего изобретения можно резко уменьшить потребную номинальную мощность, на которую рассчитаны релейные контакты. Например, система мощностью 20 кВсистема регулирования электрической мощности, патент № 2162244А может управляться реле с номинальной мощностью 2 кВсистема регулирования электрической мощности, патент № 2162244А без старения, нормально сопутствующего переключению значительных индуктивных нагрузок. Следовательно, обеспечивается высочайшая надежность.

Хотя датчик 21 тока расположен в проводе 1, он может также находиться в проводе, подключенном к выводу T.

Следовательно, настоящий вариант реализации представляет собой систему, которая может подавать на выход напряжение, переключаемое при изменениях нагрузки от уровня, приближающегося к сетевому (или выбраному) напряжению, до значительно уменьшенного уровня, и этот уменьшенный уровень не вызывает понижения эффективности на нагрузке, например, при включении освещения, но дает значительную экономию и в течение всего времени обеспечивает надежность и безопасные условия в случае возникновения неисправностей, тем самым увеличивая общую безопасность системы и обеспечивая ее соответствие многим стандартам и требованиям.

Очевидно, что, хотя настоящее изобретение было описано применительно к флюоресцентному освещению, оно может быть применено в другим системам освещения и, в общем, к другим нагрузкам.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ управления системой регулирования электрической мощности для подачи одного из выбранных напряжений на нагрузку, включающий операции: (а) осуществления электрического соединения одного конца обмотки с положительным выводом источника электрической мощности, при наличии в обмотке ответвления в заданном положении для подачи на выход выбранного напряжения, (б) включения средств соединения выводов для электрического соединения другого конца указанной обмотки с нейтральным выводом указанного источника электрической мощности согласно мощности, которую требуется подать, (в) отключения заданного числа витков указанной обмотки согласно потребности в другом выбранном напряжении, (г) регулирования по меньшей мере одного типа короткого замыкания и (д) осуществления электрического разъединения обмотки и нейтрального вывода и электрического замыкания другого конца обмотки с ответвлением в заданном положении при регулировании короткого замыкания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция (в) включает электрическое разъединение другого конца указанной обмотки и нейтрального вывода посредством средств соединения выводов и электрическое соединение средств переключения с нейтральным выводом для отключения заданного числа витков указанной обмотки от другого конца обмотки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что операция (д) включает отключение средств соединения выводов и средств переключения и осуществление посредством дополнительных средств переключения электрического замыкания другого конца указанной обмотки в указанном заданном положении.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что он дополнительно включает операцию управления в случае увеличения потребляемой нагрузки и прекращение операции (в) в соответствии с заданным потреблением нагрузки.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что он дополнительно включает операцию управления напряжением, подаваемым на один конец обмотки и прекращение операции (в) при падении напряжения ниже заданного значения.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает операцию подачи указанного требования другого выбранного напряжения после истечения заданного интервала времени, следующего после подачи требуемой мощности.

7. Система регулирования электрической мощности для подачи одного из выбранных напряжений на нагрузку, содержащая положительный и нейтральный выводы для соединения с источником электрического напряжения, выходной вывод для подачи выбранных напряжений, обмотку, один конец которой электрически соединен с положительным выводом и которая имеет ответвление в заданном положении для подачи на выходной вывод выбранного напряжения, средства соединения выводов, выполненные с возможностью включения для электрического соединения другого конца обмотки с нейтральным выводом, средства переключения, выполненные с возможностью отключения заданного числа витков обмотки согласно потребности в другом выбранном напряжении, средства управления для управления по меньшей мере одним типом короткого замыкания, дополнительные средства переключения, выполненные с возможностью включения для электрического замыкания указанного другого конца обмотки в заданном положении при управлении коротким замыканием.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что средства переключения соединены с нейтральным выводом для отключения заданного числа витков обмотки от другого конца обмотки.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что для управления коротким замыканием средства управления выполнены с возможностью отключения средств соединения выводов и средств переключения для электрического разъединения другого конца обмотки и нейтрального вывода, и включения дополнительных средств переключения.

10. Система по любому из пп.7 - 9, отличающаяся тем, что указанные средства управления дополнительно содержат датчики потребляемого тока для определения переходных изменений в токе, потребляемом нагрузкой, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью отключения средств переключения в том случае, если переходные изменения в токе превышают заданный уровень.

11. Система по любому из пп.7 - 10, отличающаяся тем, что указанные средства управления дополнительно содержат средства управления перегрузками тока для регулирования тока, подаваемого на обмотку, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью отключения средств соединения выводов и средств переключения для электрического разъединения другого конца обмотки и нейтрального вывода, и включения дополнительных средств переключения в том случае, если переходные изменения в токе превышают заданный максимальный уровень.

12. Система по любому из пп.7 - 11, отличающаяся тем, что указанные средства управления дополнительно содержат средства регулирования напряжения для регулирования напряжения на одном конце обмотки, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью отключения средств переключения в том случае, если напряжение оказывается ниже заданного минимального уровня.

13. Система по любому из пп.7 - 12, отличающаяся тем, что указанные средства управления дополнительно содержат таймерные средства для измерения времени, отсчитываемого с момента подачи выбранного напряжения, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью включения средств переключения в том случае, если измеренное время превышает заданный интервал времени.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что указанные таймерные средства выполнены с возможностью регулирования дополнительного времени, отсчитываемого с момента подачи выбранного напряжения, при этом указанные средства управления выполнены с возможностью включения средств переключения только в том случае, если указанное дополнительное время превышает дополнительно заданный интервал времени, в течение которого напряжение на одном конце обмотки не понижается ниже заданного минимума.

15. Система по любому из пп.13 и 14, отличающаяся тем, что указанные таймерные средства выполнены с возможностью сбрасывания в начальное состояние в случае отключения средств переключения или включения дополнительных средств переключения.

16. Система по любому из пп.7 - 15, отличающаяся тем, что указанные средства соединения выводов, средства переключения и дополнительные средства переключения содержат релейные контакты.

17. Система по любому из пп.10 - 15, отличающаяся тем, что указанные средства соединения выводов, средства переключения и дополнительные средства переключения содержат релейные контакты, причем система дополнительно содержит датчик перехода через ноль с тем, чтобы перемещение релейных контактов могло произойти в оптимальное время в течение цикла.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G05F1/14 с использованием в качестве оконечных управляющих устройств трансформаторов с ответвлениями или секционированных катушек индуктивности

Класс H01F29/02 с отводами от катушек или обмотки; с приспособлениями для изменения порядка соединений между обмотками 

Патенты РФ в классе H01F29/02:
управляемый шунтирующий реактор-трансформатор -  патент 2478236 (27.03.2013)
вакуумный дивертерный переключатель для переключателя отводов -  патент 2470402 (20.12.2012)
регулируемый трансформатор -  патент 2364972 (20.08.2009)
трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока -  патент 2321154 (27.03.2008)
трансформаторный агрегат для электрифицированных железных дорог переменного тока -  патент 2321093 (27.03.2008)
трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока -  патент 2321092 (27.03.2008)
трехфазный трансформаторный агрегат -  патент 2299486 (20.05.2007)
трехфазный трансформаторный агрегат -  патент 2295794 (20.03.2007)
трансформаторный агрегат с регулированием напряжения для электрифицированных железных дорог переменного тока -  патент 2295793 (20.03.2007)
управляемый шунтирующий реактор -  патент 2221297 (10.01.2004)

Класс H05B37/02 управление 

Патенты РФ в классе H05B37/02:
способ и аппаратная система для определения фазового угла регулятора яркости и избирательного определения универсального входного напряжения для твердотельных осветительных установок -  патент 2529465 (27.09.2014)
светодиодный источник света и лампа, содержащая светодиодный источник света -  патент 2528383 (20.09.2014)
способ и устройство для управления осветительным устройством в виртуальной комнате -  патент 2528016 (10.09.2014)
способы для выбора и управления устройствами -  патент 2526208 (20.08.2014)
способ и устройство энергосберегающего управления уличным освещением -  патент 2526206 (20.08.2014)
сид устройство освещения с характеристикой цветовой температуры лампы накаливания -  патент 2524477 (27.07.2014)
световая передача данных для конфигурации светочувствительных периферийных устройств -  патент 2523789 (27.07.2014)
устройство для возбуждения светоизлучающих диодов -  патент 2523664 (20.07.2014)
программируемое пользовательское интерфейсное устройство для управления электроэнергией, подаваемой потребителю электроэнергии -  патент 2523442 (20.07.2014)
осветительный прибор и способ его регулирования -  патент 2523067 (20.07.2014)

Класс H05B39/04 управление 

Патенты РФ в классе H05B39/04:
способ и аппаратная система для определения фазового угла регулятора яркости и избирательного определения универсального входного напряжения для твердотельных осветительных установок -  патент 2529465 (27.09.2014)
устройство для регулирования освещенности -  патент 2390976 (27.05.2010)
способ организации световых эффектов и устройство для его осуществления (варианты) -  патент 2336667 (20.10.2008)
устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания -  патент 2262216 (10.10.2005)
устройство для управления освещением -  патент 2206185 (10.06.2003)
электронный регулятор мощности с импульсным источником питания -  патент 2202145 (10.04.2003)
устройство для регулирования яркости галогенных ламп накаливания -  патент 2165131 (10.04.2001)
устройство для питания электрической нагрузки -  патент 2157584 (10.10.2000)
устройство для включения ламп накаливания -  патент 2156044 (10.09.2000)
электрическая лампа накаливания с двумя телами накала -  патент 2140116 (20.10.1999)

Класс H05B41/40 прерывистое 



Наверх