CN201312399Y

CN201312399Y - 照明节能自动控制器

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Publication number: CN201312399Y
Application number: CNU2008201475864U
Authority: CN
Inventors: 冯源德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-19

Abstract

本实用新型提出了一种对照明设备提供电力的照明节能自动控制器，包括：一个带有至少一个主绕组的自耦变压器；多个与所述自耦变压器主绕组连接的辅助线圈；和一用于将所述辅助线圈连接成不同配置的开关组件；使用时，所述自耦变压器通过辅助线圈的不同配置输出照明设备要求的电压。与现有技术相比，本实用新型提出的照明节能自动控制器可以自动地，或手动设定，控制发光体节省能源，一般在15％－45％左右。此外，它能够将现有的大部分非变暗的发光体转换成可变暗的发光体，因此，不要求替代现存的设备。它还减少发光体的能量损失，并增加系统的效率。

Description

照明节能自动控制器

技术领域

本实用新型涉及能源系统，尤其涉及一种为照明提供电力的照明节能自动控制器。

背景技术

今天，大部分能源消耗集中在人造光源系统。例如，消耗在家庭和办公室照明方面的能源接近总能源的20-50％。对于一些建筑，消耗在照明的能源超过90％是多余的。过度照明产生不必要的费用，而且能源只能转换，不能再生，从节约能源的角度也应该尽量避免过度照明，尤其在大型办公建筑内。

除能量守恒问题之外，过度照明可能使人感觉照明亮度太强不舒服，甚至感到受刺激。从医学角度看，过度照明可能导致对健康不利，并产生心理影响。过度照明对健康的相关影响包括增加头疼影响范围，工人感觉疲劳，医学定义的压力，性功能减退和增加忧虑等。

因此，需要一种设备，用于减少提供给照明系统不必要的能源，以便可以考虑节省能源，避免导致过度照明和产生影响健康的因数。

总是存在一种调节电力系统输出电压的需求。特别是针对照明而言，最佳的运行电压一般在名义电压的10％以下。因此，在维持照明运行时要求减低电压，以节省能源。已知的减低电压并由此减少照明亮度的方法包括：使用带有绕绝缘带的感应线圈变压器，或SCR装置(电子装置)、双重线圈和分接自藕变压器来调整电压。然而，所有的这些方法都忍受类似和声学，由热消散产生的高能量损失，以及能在大电流下运行的昂贵的部件。

发明内容

有必要提出一种照明节能自动控制器，该自动控制器能减少提供给照明系统不必要的能源。

本实用新型的目的是提出一种照明节能自动控制器，该自动控制器能减少电灯的能源，同时满足用户当时的需要；促进适当的补偿，例如，当傍晚时减少亮度水平，在晚上调节照明参数；以及允许依时间安排，以便灯可以根据程序使用可编程继电器，计时器和其他一些时钟装置关掉。

本实用新型提出的照明节能自动控制器，包括：一个带有至少一个主绕组的自耦变压器；多个与所述自耦变压器主绕组连接的辅助线圈；和一用于将所述辅助线圈连接成不同配置的开关组件；使用时，所述自耦变压器通过辅助线圈的不同配置输出照明设备要求的电压。

所述自耦变压器的输出电压的升压通过设置所述辅助线圈与所述主绕组形成微分连接完成，或者自耦变压器的输出电压的下降通过设置所述辅助线圈与所述主绕组形成累积连接完成。开关组件最好通过光传感器以继电器装置控制。

所述的照明节能自动控制器还可以包括接触器装置，用于选择自藕变压器的输入或输出作为照明节能自动控制器的输出。该接触器装置选择自藕变压器的输入作为照明节能自动控制器的缺省(默认)输出，使该照明节能自动控制器成为自动防故障装置。

所述的照明节能自动控制器还可以包括温控开关装置，该温度开关装置当照明节能自动控制器过载时短开接触器。

有利地是，所述的照明节能自动控制器还包括时间继电器装置，用于当所述照明节能自动控制器启动时按照一个要求的时间延迟来延迟所述接触器装置的开关。

所述的自藕变压器最好采用螺旋管形变压器。

本实用新型还提供了一种用于三相照明装置的照明节能装置，包括三相照明节能自动控制器，其中，每个照明节能自动控制器对各相完成能量转换。

与现有技术相比，本实用新型提出的照明节能自动控制器可以自动地，或手动设定，控制发光体节省能源，一般在15％-45％左右。因为产生的热量较少，所以，本实用新型的损失较低，少于总能量消耗的1％。由于在输入和输出都是正弦曲线波形，没有能量品质问题。此外，它能够将现有的大部分非变暗的发光体转换成可变暗的发光体，因此，不要求替代现存的设备。它还减少发光体的能量损失，并增加系统的效率。

本实用新型安装简单，可以保证该控制器正好连接在电源和照明系统的电路之间。万一控制器出现任何故障，自动或手动控制开关，操作员可以断开控制器，并自动将电路连接在正常的非节能供电接线柱上。加上可编程计时控制系统，该装置可以通过可编程计时控制器远程控制所有的灯。对于电力公司基于价格表计费的大能量消耗者来说，这是一个基本的功能。在高峰消耗周期，能量消耗方面的小小减低可能导致要求负荷上的巨大的差异。

附图说明

下面结合较佳实施例和附图对本实用新型进行详细的说明，其中：

图1是本实用新型照明节能自动控制器一实施例的框图；

图2是本实用新型一实施例的电路图；

图3a显示两个螺旋管串联连接，各磁通量方向相同；

图3b显示两个螺旋管串联连接，各磁通量方向相反；

图4是本实用新型一实施例中自藕变压器的电路图。

具体实施方式

照明方面节能的一个主要理由是高亮度照明在高压状态消耗更多能量。另一方面，在照明方面最有效的节能方法是降低电压。但降低电压的同时减低亮度。足够幸运的是，照明系统的设计允许电压低于名义电压的10％，这种情况下的亮度是可以接受的。因此，如果可以维持电压接近可接受的额定较低极限，节能的效果是显著的。

一种理想的照明节能装置在维持要求的亮度同时应该可以节省能源。这种节能装置还可以延长照明装置的寿命。对于荧光灯来说，电压增加1伏可以使镇流器的温度增加6度，温度增加10度可以使镇流器的寿命缩短一半。

本实用新型可以应用于照明节能有可能通过最适宜的供电电压补偿满足设备的设计要求的所有情况。

1、供电的技术问题

由电力公司提供给客户的电压误差在正常电压220V的+/-6％。也就是说，供电电压可以在206.8V和233.2V之间变化。因此，在市场上大部分的照明装置设计适合的工作电压范围在正常工作电压的+/-10％。因此，用户设备不是在最佳工作点运行。因此，有可能将供给设备的电压调整到最有利的电压，以达到节能目的。

2、本实用新型与其它方法的区别

其它一些节能的方法是通过使用带有绕绝缘带的感应线圈变压器，或SCR装置(电子装置)来调整电压的。本发明使用环状线圈变压器，其串联线圈与不同的配置连接，以增加或减少提供给载荷的电压。

3、电路

本实用新型的电路是这样设计的，每个进相通过一螺旋管形变压器的主绕组连接，并且在与负载连接之前与相同的螺旋管形变压器的3个线圈串联。这些串联的线圈的连接通过传感器控制的继电器实现。线圈的连接使磁场要么与主绕组产生的磁通量同相，要么反相。这种方式螺旋管形变压器输出给载荷的电压可以根据要求上升或下降，实现节能目的。

4、理想的应用方法

应用过程从厂址研究/测试开始，收集负载的类型和典型运行参数方面的信息。这些信息用于决定最适合实际情况的电压控制模式。然后，设计、制作和测试该照明节能自动控制器。质量控制实验之后，可以安装该照明节能自动控制器，并对节能进行实地测试。

这种照明节能自动控制器用先进的节能技术构造，加上最近的电磁工艺，对现存的不可变暗的照明系统产生一个先进的照明控制环境，达到节能目的，并且完成自动控制变暗或控制要求功能的亮度水平。这种产品设计成与不同种类的光源兼容，例如，与用于道路照明目的的荧光灯，金属陶瓷卤化物灯和高压钠灯等等兼容。它还使得光源和发光体在最好和适当的能量水平状态工作，以便提供最好的视觉舒适。它不仅帮助减少能源消耗，而且延长照明源的寿命期限。

图1是本实用新型照明节能自动控制器一实施例的框图。照明节能自动控制器100接收来自于输入电源接线柱110的三相输入电源，并通过螺旋管式自耦变压器101，102和103将它们转换成要求电压的三相电源。每一个自耦变压器101，102和103对应R，Y和B相。每一个自耦变压器拥有辅助线圈(图中没有显示)，这些辅助线圈形成该变压器的部分绕组。这些辅助线圈可以连接形成各种配置，以便通过一个开关网路(未显示)提供累积连接和微分连接，开关网路由变压器继电器104，105和106，以及补偿辅助继电器108和亮度传感器继电器109控制。主接触器107最后将自耦变压器101，102和103连接到输出接线柱111，将输出电源传递到照明系统(未显示)。照明节能自动控制器100还包括用于将外部部件，如光传感器，电力开关，热开关，旁路开关和补偿开关的接线柱112。

图2是本实用新型一实施例照明节能自动控制器200的电路图。380V50Hz的三相输入接线柱201向照明节能自动控制器200供电。红色相电源流到一个用于电能转换的自耦变压器202。该自耦变压器202除了主绕组203之外，还包括多个辅助绕组204。自耦变压器202的输出电压根据辅助绕组204的配置升高或降低。这个辅助绕组的配置由继电器控制的开关网路决定，例如，传感器继电器211控制光传感器继电器开关221的开关；补偿继电器210控制补偿继电器开关220的开关。这些继电器连接到对应的外部开关，以便对用户的控制作出反映，或者连接到传感器205上，用于根据环境条件选择辅助绕组的配置。

然后，自耦变压器202的输出连接到主接触器213控制下的输出接线柱207上。当控制电流流过对应的主接触器213时，主接触器213的开关223开启。该控制电流由时间继电器212门控，时间继电器212在照明节能自动控制器200启动时在时间继电器222上引入一个延迟。该电路还包括补偿控制继电器214和启动控制继电器215用于支持该延迟操作。这样，可以实现软启动和较接近的转换，该过程中，在输入电源流入照明节能自动控制器200之后，主接触器213经过一个要求的时间延迟后开启。因此，该照明系统在启动时供给初始的名义电压，当要求的时间间隙之后，时间继电器212触发，则由自耦变压器202提供输出电源。软启动的一个优点是，易于照明设备在更高的初始电压下启动。黄色相和兰色相电源也通过对应的自耦变压器进行类似的换转。

此外，一个热控开关206以串联的方式与主接触器213连接，以便主接触器213在照明节能自动控制器200过载时断开。

串联连接螺旋管的感应系数

图3a说明两个各自磁通量方向相同串联连接的螺旋管301，302。以这种方式连接的螺旋管被认为是累积连接，该螺旋管网路的最终感应系数是：

L₁＝L_A+L_B+2_M

其中：L_A是螺旋管A的感应系数；

L_B是螺旋管B的感应系数；

M是互感系数。

因此，通过管1处和管2处的输出电压低于通过管1处和管4处的输入电压。

图3b说明两个各自的磁通量方向相反串联连接的螺旋管301，302。以这种方式连接的螺旋管被认为是微分连接，该螺旋管网路的最终感应系数是：

L₁＝L_A+L_B-2_M

其中：L_A是螺旋管A的感应系数；

L_B是螺旋管B的感应系数；

M是互感系数。

因此，通过标号1和标号2的输出电压高于通过标号1和标号4的输入电压。

自耦变压器

在自耦变压器中，有效的相同缠绕部分都作为主绕组和辅助绕组部分。该绕组至少有三个接头，输入电源供给其中的两个接头，而载荷，如照明系统连接在两个其它的接头上，其中一个接头通常作为公共连接，也连接在电源上。

图4是本实用新型另一实施例照明节能自动控制器400的电路图。累积连接和微分连接的概念是针对自耦变压器400的一体化设计。自耦变压器由主绕组420和至少一个辅助绕组410，411，412和一个用于辅助绕组410，411，412的对应开关网路组成。主绕组和辅助绕组分别对应图3a和图3b中的绕组A和绕组B。根据该实施例，开关网路包括四个开关403，404，405，406，这些开关通过VUR继电器402控制。VUR继电器402还受开关401(最好是钥匙开关)控制。

累积连接和微分连接的至少两种配置可以通过下表中开关403，404，405，406的正确设置来获得(假设辅助绕组410，411，412与主绕组420有相同的缠绕方向，当开关403，405关闭时，开关404，406开启)：

连接	403	404	405	406
连接	403	404	405	406	累积	开	关	开	关
微分	关	开	关	开	累积	开	关	开	关

输入供给自耦变压器的初级侧开关401，不同的电压的输出开关可以根据连接设置在次级侧获得。

V_微分＞V_累积

其中：V_微分是累积连接中的次级电压；

V_累积是微分连接中的次级电压。

输出电压方面的适应性和变化可以通过开关，例如407，408选择性地连接附加的辅助线圈410，411至412实现。通过用继电器，CR1或CR2控制这些开关407，408，该电路可以根据对应的光传感器1和光传感器2变化输出电压。

通过将辅助线圈配置成累积连接，变压器的输出电压甚至可以比输入电压更高。这种安排在一些当电力系统提供的电压水平低于照明要求时的情况下是有利的。例如，在发展中国家或一些边远乡村的供电电压由于从电厂长距离传送导致的传输损失，电压可能降到180-185V。在这种情况，由于低电压，照明设备在启动过程中可能存在问题。已知的方法是使用一个附加的变压器，将电压升高满足照明系统的启动，然而，照明装置由于长时间在高压状态运行可能会缩短寿命范围。

采用本实用新型的照明节能自动控制器，照明系统可以在启动阶段使用较高的电压。之后，照明节能自动控制器可以将输出电压降低到一个理想值，在维持照明运行的同时，达到节能目的。此外，通过使用计时器将输出电压降低到照明的理想值，可以充分延长照明设备的使用寿命。

除了照明系统之外，本实用新型还可以对其它种类的电力装置提供电压，这些电力装置要求对来自于电厂的电压进行升高或降低的转换。

本实用新型适用于电力工业，要求节能的照明系统，包括用于白炽灯，荧光灯，HID灯(高强度放电)，LED灯，氖灯，室内灯，室外灯，建筑用灯，景观灯和汽车灯。特别适用于允许低于名义电压运行的照明系统。

上述说明仅仅是本实用新型的一些例子，在不脱离本实用新型精神范围可以作出多种变化和/或改进，这些实施例不限制本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种对照明设备提供电力的照明节能自动控制器，包括：一个带有至少一个主绕组的自耦变压器；多个与所述自耦变压器主绕组连接的辅助线圈；和一用于将所述辅助线圈连接成不同配置的开关组件；其特征在于：所述自耦变压器的输出电压的升压是通过设置所述辅助线圈与所述主绕组形成微分连接完成的。

2.如权利要求1所述的照明节能自动控制器，其特征在于：自耦变压器的输出电压的下降是通过设置所述辅助线圈与所述主绕组形成累积连接完成的。

3.如权利要求1所述的照明节能自动控制器，其特征在于：还包括至少一个光传感器，所述的开关组件由所述的光传感器通过继电器装置控制。

4.如权利要求1所述的照明节能自动控制器，其特征在于：还包括接触器装置，用于选择所述自耦变压器的输入或输出作为所述照明节能自动控制器的输出。

5.如权利要求4所述的照明节能自动控制器，其特征在于：所述接触器装置选择所述自耦变压器的输入作为所述照明节能自动控制器的默认输出，使所述照明节能自动控制器是自动防故障装置。

6.如权利要求4所述的照明节能自动控制器，其特征在于：还包括温控开关装置，用于当所述照明节能自动控制器过载时断开所述的接触器。

7.如权利要求4所述的照明节能自动控制器，其特征在于：还包括时间继电器装置，用于当所述照明节能自动控制器启动时按照一个要求的时间延迟来延迟所述接触器装置的开关。

8.如权利要求7所述的照明节能自动控制器，其特征在于：还包括一个可编程的时间控制装置，用于控制所述继电器装置的时间延迟。

9.如权利要求1-8中任一项所述的照明节能自动控制器，其特征在于：所述的自耦变压器是螺旋管形变压器。