CN114731058A - 利用继电器控制的分支电路应急照明转接开关（bcelts）和用于负载功率控制的安全继电器 - Google Patents
利用继电器控制的分支电路应急照明转接开关（bcelts）和用于负载功率控制的安全继电器 Download PDFInfo
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Abstract
用于转接开关的顺序切换的设备、系统和方法。方法包括接收第一监视信号，第一监视信号指示火警系统的致动或主电源中从导通状态到关断状态的第一状态改变中的一者。方法包括：断开与主电源连接的第一控制继电器以及与辅助电源连接的第二控制继电器。方法还包括：将安全继电器从与主电源的第一连接切换到与辅助电源的第二连接。方法还包括闭合第一和第二控制继电器，使得辅助电源为照明负载供电。
Description
背景技术
转接开关(或设备)被用于将电路从一个电源切换到另一电源。例如，以市电电压作为主电源操作的电路可能会失去市电电压并切换到辅助电源。转接开关可以将电源从主电源更改为辅助电源，从而允许电路继续操作。辅助电源通常被称为应急电源，通常来自发电机或逆变器(具有蓄电池)。转接开关的操作可以自动或手动进行。当转接发生时，无论其他控制，诸如墙壁开关或调光控制(在照明负载的情况下)是导通还是关断，辅助(或紧急)电源将以当前状态直接为负载供电。此外，无论两个电源是否同步，转接开关必须能够在不会损坏任何内部组件的情况下，将辅助电源(例如发电机或逆变器)从市电电压连接到负载。
US2019067990A1涉及自动转接开关，用于在主电源和辅助电源之间转接供应给负载的电力，转接开关采用SPST双稳态继电器和两个SPDT双稳态继电器，以在常规电源和应急电源之间切换电力。第四继电器，SPDT继电器，可选地用于将来自应急电源的电力引导到应急照明器材，使得尽管存在调光电路或关断电路等，也能提供应急照明。
在应急照明的情况下，存在特定的转接开关子集，它们能够安全地执行切换并且能够提供足够的控制来使得出口照明路径达到足够的水平，从而满足NFPA 101生命安全规范(LSC)要求。这些设备被称为分支电路应急照明转接开关或BCELTS。即使BCELTS设备仅限于20A或更低的照明电路，它们仍必须满足UL 1008自动转接开关标准的要求。例如，这些设备旨在满足通过UL 1008过载、耐久性和短路耐受测试所涉及的严格要求。这些要求包括在设备的3 倍额定电流下50次循环的容量(用于过载测试)以及在2倍额定电流下的数千次循环(用于耐久性测试)。附加地，短路耐受测试必须至少在5000A下执行。UL 1008标准还要求市电切换继电器配备联锁机制(安全继电器)，以防止其双触点在其中一个位置被焊接在一个位置或另一位置中时切换。在大多数情况下，特别是如果设备旨在设计得尽可能小，通过简单地使用具有联锁机制的适当额定继电器无法满足所有这些要求。这需要其他切换组件来控制安全继电器何时暴露于在两个异步电源之间切换时存在的高电流和电压。
发明内容
一些示例性实施例涉及方法，方法包括接收第一监视信号，第一监视信号指示火警系统的致动或主电源中从导通状态到关断状态的第一状态改变中的一者，导通状态包括主电源提供足以为负载供电的电压，并且关断状态包括主电源不提供足以为负载供电的电压。方法还包括断开连接到主电源的第一控制继电器和连接到辅助电源的第二控制继电器，
将安全继电器从连接到主电源的第一连接切换到连接到辅助电源的第二连接，以及闭合第一和第二控制继电器。
进一步的示例性实施例涉及包括微控制器的设备，微控制器被配置为接收第一监视信号，第一监视信号指示火警系统的致动或主电源中从导通状态到关断状态的第一状态改变中的一者，导通状态包括主电源提供足以为负载供电的电压，并且关断状态包括主电源不提供足以为负载供电的电压。设备还包括连接到主电源的第一控制继电器、连接到辅助电源的第二控制继电器、以及连接到主电源和辅助电源两者的安全继电器。微控制器还被配置为断开第一和第二控制继电器，将安全继电器从与主电源的第一连接切换到与辅助电源的第二连接，以及闭合第一和第二控制继电器。
又一示例性实施例涉及微控制器，微控制器包括用于接收第一监视信号的电路，第一监视信号指示火警系统的致动或主电源中从导通状态到关断状态的第一状态改变中的一者，导通状态包括主电源提供足以为负载供电的电压，并且关断状态包括主电源不提供足以为负载供电的电压。微控制器还包括：用于断开连接到主电源的第一控制继电器和连接到辅助电源的第二控制继电器的电路、用于将安全继电器从与主电源的第一连接切换到与辅助电源的第二连接的电路、以及用于闭合第一和第二控制继电器的电路。
附图说明
图1示出了一种设备(即，用于将照明负载从主电源切换到辅助电源的转接开关)，设备包括单个安全继电器和由微控制器顺序控制的两个控制继电器。
图2示出了用于控制转接开关来将照明负载从主电源切换到辅助电源的方法。
具体实施方式
参考以下描述和相关附图可以进一步理解示例性实施例，其中相同的元件被提供有相同的附图标记。示例性实施例涉及用于利用继电器控制和安全继电器，在分支电路应急照明转接开关(BCELTS) 处进行负载功率控制的设备和方法。
示例性实施例涉及安全继电器可能暴露于在两个异步电源之间切换时存在的高电流和电压的场景。示例性设备包括补充控制继电器和使用微控制器对控制继电器与安全继电器的顺序切换。示例性实施例描述了与两个控制继电器连接的单个安全继电器，两个控制继电器顺序切换来限制在从常规电源到应急电源的转接期间出现的高电流和电压，并在恢复常规电源时再次返回。微控制器、相关软件和控制电路实现了满足UL 1008标准要求所需的顺序时序，并且可以被用作所列出的BCELTS设备来从备用电源提供应急照明。
示例性实施例描述了实现关于满足UL 1008测试的严格要求的最佳性能的可靠方式。用于降低安全继电器处的电流和电压的顺序控制补充继电器允许使用更小的安全继电器(就其电气额定值和物理尺寸而言)来满足UL 1008的互锁要求，同时还创建了切换方案来保护设备免受两个异步电源之间切换时出现的高电流和电压的影响。例如，诸如
GTD20A的转接开关包括以上讨论的互锁机制和更大的继电器，但尺寸合适(更大的触点和触点之间的间隔)，使得不需要如本文所讨论的保护方案。
图1示出了设备100，例如用于将照明负载110从主电源112切换到辅助电源114的转接开关，设备100包括单个安全继电器102 和由微控制器108顺序控制的两个控制继电器104、106。主电源112 可以是在负载110的常规操作期间使用的市电电压电源。然而，如果主电源112变得不可用或不合适，则设备100可操作为切换到紧急辅助电源114，例如发电机或逆变器，从而临时为负载110供电，直到主电源112恢复。附加地，当设备100感测到火警系统的致动时，设备100可操作为切换到紧急辅助电源114来临时为负载110 供电。
微控制器108被连接到主电源监视电路(未图示)并且被配置为处理从其接收的监视信号并相应地操作安全和控制继电器102、 104、106，监视信号指示主电源110处的电压降或恢复。除针对主电源的监视电路之外，设备100可以具有与火警系统对接的装置，例如，针对火警系统的监视电路。火警系统可以例如使用24VDC电池来运行。设备100经由火警系统接口，可以感测火警系统已经由 24VDC火警信号被致动，并且响应于该致动，即使当主电源保持通电时，也实现切换序列来经由辅助电源为负载供电。以类似方式，设备100可以感测火警系统何时关断并且可以响应于此而切换回主电源。
从微控制器108传输的第一控制信号(例如控制信号A)操作控制继电器104、106。第一控制继电器104被连接到主电源112的热线，并且包括继电器线圈，继电器线圈被配置为断开或闭合开关来防止或允许电流从主电源112流出。第一控制继电器104可以是常闭的，使得在没有施加到继电器线圈的控制电压的情况下，允许电流从主电源112流出。第二控制继电器106被连接到辅助电源114 的热线并且包括继电器线圈，继电器线圈被配置为断开或闭合开关来防止或允许电流从辅助电源112流出。第二控制继电器106，类似于第一控制继电器104，可以是常闭的，使得在没有施加到继电器线圈的控制电压的情况下，允许电流从辅助电源114流出。当第一和第二控制继电器104、106断开，即未连接时，安全继电器102提供主电源112和辅助电源114之间的切换功能。微控制器还包括控制电路(未图示)，用于在无需连接主电源或辅助电源的情况下，维持微控制器电源。
从微控制器108传输的第二控制信号(例如，控制信号B)操作安全继电器102。安全继电器102被连接到负载110以及主电源112 和辅助电源114两者的热线和中性线两者。安全继电器102包括继电器线圈，继电器线圈被配置为断开或闭合开关来允许来自主电源112或辅助电源114的电流。
主电源112可以从例如提供足以为负载供电的电压的导通状态改变到例如不提供电压或提供不足以为负载110供电的电压的关断状态，或者可以从关断状态改变到导通状态。
图2示出了用于控制转接开关来将照明负载从主电源切换到辅助电源的方法200。在205中，转接开关(例如设备100)进入连接到用于为负载(例如照明负载110)供电的主电源(例如主电源112) 的操作状态。主电源处于导通状态，例如，提供足以为负载供电的电压。当转接开关在主电源上操作时，连接到负载的安全继电器(例如，安全继电器102)闭合。安全继电器被配置为从为负载供电的主电源(当通电时)切换到为负载供电的辅助电源(当断电时)。
在210中，微控制器(例如微控制器108)检测指示主电源从导通状态到关断状态(例如，不提供足以为负载供电的电压)的状态改变的信号。检测信号可以由针对上述主电源的监视电路来提供。备选地，如上所述，微控制器108可以经由火警监视信号来检测火警系统的致动，火警监视信号也可以被用于触发下文详述的切换过程。
在215中，微控制器传输第一控制信号，例如控制信号A，以断开用于与主电源热线连接的第一控制继电器(例如第一控制继电器 104)以及用于与辅助电源的热线连接的第二控制继电器(例如第二控制继电器106)的控制继电器触点。通过断开两个控制继电器，安全继电器处的电流和电压降低。
在220中，微控制器传输第二控制信号，例如，控制信号B，以断开安全继电器并且将安全继电器从主电源切换到辅助电源。在225 中，在切换安全继电器之后，微控制器再次传输第一控制信号。在这种情况下，第一控制信号闭合与主电源和辅助电源连接的控制继电器。因此，辅助电源现在为负载供电。
在230中，微控制器再次检测来自监视电路的信号，信号指示主电源中在这种情况下是从关断状态变为导通状态的状态改变。如上详述，微控制器可以备选地经由火警系统接口来感测火警系统的停止。在235中，微控制器传输第一控制信号来断开控制继电器触点并降低安全继电器处的电压和电流。在240中，微控制器传输第二控制信号来闭合安全继电器并将安全继电器从辅助电源切换到主电源。在245中，微控制器传输第一控制信号来闭合与主电源和辅电源连接的控制继电器。因此，第一电源再次为负载供电。
对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对本公开进行各种修改。因此，本公开旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本公开的修改和变化。
Claims (14)
1.一种方法(200)，包括：
接收(110)第一监视信号，所述第一监视信号指示火警系统的致动或主电源从导通状态到关断状态的第一状态改变中的一者，所述导通状态包括所述主电源提供足以为照明负载供电的电压，并且所述关断状态包括所述主电源不提供足以为所述照明负载供电的电压；
断开(215)连接到所述主电源的第一控制继电器(104)和连接到所述辅助电源的第二控制继电器(106)；
将安全继电器(102)从与所述主电源的第一连接切换(220)到与所述辅助电源的第二连接；以及
闭合(225)所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，还包括：
接收(230)第二监视信号，所述第二监视信号指示所述火警系统的停止或者所述主电源从所述关断状态到所述导通状态的第二状态改变中的一者；
断开(235)所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)；
将所述安全继电器(102)从所述第二连接切换(240)到所述第一连接；以及
闭合(245)所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)。
3.根据权利要求1所述的方法(200)，其中第一控制信号断开所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)。
4.根据权利要求3所述的方法(200)，其中第二控制信号切换所述安全继电器(102)。
5.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述主电源包括市电电压，并且所述辅助电源包括发电机或逆变器。
6.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)各自包括控制继电器线圈，所述控制继电器线圈致动控制开关以允许或阻止电流流动。
7.根据权利要求6所述的方法(200)，其中所述安全继电器(102)包括安全继电器线圈，所述安全继电器线圈致动安全开关，以允许来自所述主电源的电流流动或来自所述辅助电源的电流流动。
8.一种设备(100)，包括：
微控制器(108)，被配置为接收第一监视信号，所述第一监视信号指示火警系统的致动或主电源从导通状态到关断状态的第一状态改变中的一者，所述导通状态包括所述主电源提供足以为照明负载供电的电压，并且所述关断状态包括所述主电源不提供足以为所述照明负载供电的电压；
与所述主电源连接的第一控制继电器(104)；
与所述辅助电源连接的第二控制继电器(106)；以及
与所述主电源和所述辅助电源两者连接的安全继电器(102)，
其中所述微控制器(108)还被配置为：断开所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)，将所述安全继电器(108)从与所述主电源的第一连接切换到与所述辅助电源的第二连接，并且闭合所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)。
9.根据权利要求8所述的设备(100)，其中所述微控制器(108)还被配置为：接收第二监视信号，所述第二监视信号指示所述火警系统的停止或所述主电源从所述关断状态到所述导通状态的第二状态改变中的一者；断开所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)；将所述安全继电器(102)从所述第二连接切换到所述第一连接；以及闭合所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)。
10.根据权利要求8所述的设备(100)，其中所述微控制器(108)还被配置为传输第一控制信号来断开所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)。
11.根据权利要求10所述的设备(100)，其中所述微控制器(108)还被配置为传输第二控制信号来切换所述安全继电器(102)。
12.根据权利要求8所述的设备(100)，其中所述主电源包括市电电压，并且所述辅助电源包括发电机或逆变器。
13.根据权利要求8所述的设备(100)，其中所述第一控制继电器(104)和所述第二控制继电器(106)各自包括控制继电器线圈，所述控制继电器线圈致动控制开关以允许或阻止电流流动。
14.根据权利要求13所述的设备(100)，其中所述安全继电器(102)包括安全继电器线圈，所述安全继电器线圈致动安全开关，以允许来自所述主电源的电流流动或来自所述辅助电源的电流流动。
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