JP3746295B2

JP3746295B2 - Power control system

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Publication number: JP3746295B2
Application number: JP50484196A
Authority: JP
Inventors: ジョンアーサーローレンス，
Original assignee: ジョンアーサーローレンス，
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: ATE176118T1; NZ289906A; CN1087585C; AU700796B2; CN1155967A; CA2226498C; DE69507484D1; EP0771518B1; GB9703695D0; GB2307119B; BR9508791A; WO1996003018A1; EP0771518A1; ES2129838T3; GB2307119A; JPH10504122A; DE69507484T2; HK1011517A1; CA2226498A1; MX9700481A

Abstract

The present invention relates to an electrical power control circuit for loads such as fluorescent lighting systems. A winding (3) has a positive end (13) connected to a positive rail (1) and is tapped at a predetermined position (18) for supplying an output terminal (T) with a selected voltage. A first relay contact (200A) can electrically connect a neutral end (14) of the winding to a neutral rail (2) to provide one selected voltage or a second relay contact (100A) can electrically short-circuit a predetermined number of turns of the winding in response to a request for a second selected voltage. When a fault condition is monitored, a third relay contact (300A) can electrically short-circuit the neutral end (14) of the winding to said predetermined position (18) to put the system into a failsafe condition which prevents turns of the winding being open circuit.

Description

本発明は電力制御回路に関し、特に、電気点灯システム、例えば大きな商業ビルにおける蛍光燈の点灯システムのための電力制御回路に関する。
電気点灯システムにおいて蛍光燈に低下した電圧を供給するための公知の電力制御システムが、国際公開８３／０３３５３号に開示されている。この刊行物において、変圧器は低下した電圧を供給し、この電圧は、蛍光燈を発光させる目的のための通常の主電圧まで、他の変圧器によって補充可能である。他の変圧器はその後、動作を停止され、低下した電圧が、点灯システムを動作させて電力消費を低減させるために再び印加される。もちろん、いかなる電圧低下も、知覚できる程度の薄暗さを生じさせてはならない。
電気点灯システムにおいて蛍光燈に低下した電圧を供給するための他の公知の電力制御システムは、複数の切り換え可能な変圧器を用いて、起動時には通常の主電圧が電灯に直接印加されるように、スイッチが切られる。その後、これらの変圧器は低下した電圧を供給するためにスイッチがつけられる。しかし、変圧器が動作するときに切断すると、電力変動が発生するであろう。例えば、２００個の電灯群用の１０ＫＶＡの変圧器は、このようにしてスイッチがつけられるときに４００アンペアの変動を生じるかもしれない。他の現象のなかに、スイッチ接点が急速に低下して信頼性をなくすことがある。したがって、これらのタイプのシステムは故障率のために使用されていない。
本発明の目的は、上述した変圧器のスイッチングにおける問題を解決する電力制御装置を提供することにある。
本発明のひとつの特徴によれば、複数の選択された電圧のひとつを負荷に供給する電力システムを制御する方法が提供され、この方法は次のステップを備える。
（ａ）巻線の一端を電源の正端子に電気的に接続し、前記巻線は選択された電圧を出力端子に供給するために所定の位置においてタップされ、
（ｂ）端子接続手段に対して、要求されている電力供給に応じて前記巻線の他端を前記電源の中立端子に電気的に接続させ、
（ｃ）他の選択された電圧の要求に応じて前記巻線の所定の巻数を除外し、
（ｄ）故障状態の少なくとも１つのタイプを監視し、
（ｅ）故障状態が監視されたとき、前記中立端子から前記巻線を電気的に切断し、かつ前記巻線の他端を前記所定の位置に電気的に短絡させる。
このように本発明は、要求に従って、多くの異なる出力電圧を出力端子から供給できる。さらに、故障状態が監視されたとき、フェイルセーフ状態が得られ、巻線を中立端子から切断して巻線が開回路になることを防止することにより、安全な方法で巻線の効果が回路から除去される。したがって巻線とシステムの回路全般に対する損傷が回避される。
好ましくは、ステップ（ｃ）は、前記端子接続手段に対して、前記巻線の他端を前記中立端子から電気的に切断させるとともに、スイッチング手段を前記中立端子に電気的に接続させて前記巻線の他端から前記巻線の所定の巻数を除外する。
これにより、中立端子に接続された巻線の他端に近い巻線の所定の巻数だけ電気的に短絡することができる。これは中立端子付近で実行され、それによって接続手段としてもスイッチング手段としてもより小さな電流に遭遇するため効果的である。
好都合には、ステップ（ｅ）は、前記端子接続手段と前記スイッチング手段を休止させ、さらに他のスイッチング手段を起動させて前記巻線の他端を前記所定の位置に電気的に短絡させる。
この方法によって巻線は、巻線の巻数が開回路となることを防止しつつ、安全かつ効果的な方法で中立端子から切断される。
好ましい実施形態において、本方法は、増加した負荷要求を監視するステップとともに、所定の負荷要求に応じてステップ（ｃ）を停止させるステップをさらに備える。
この結果、好ましい（低下した）電圧が安定状態の間に供給されつつ、追加の負荷要求が発生したときに比較的高い電圧が供給可能である。
他の実施形態において、本方法は、前記巻線の一端に対する電圧を監視するとともに、前記電圧が所定値よりも低下したことに応じてステップ（ｃ）を停止させるステップを備える。
この結果、好ましい（低下した）電圧が安定状態の間に供給されつつ、入力電圧が低下したときの分を補うために比較的高い電圧が供給可能である。
好都合には、本方法は、要求されている電力供給に続いて所定の時間が経過した後、他の選択された電圧の要求を与えるステップを備える。
この方法によって、簡単、便利、かつコスト的に有利な方法で、他の電圧が供給可能である。
本発明の他の特徴によれば、複数の選択された電圧のひとつを負荷に供給する電力制御システムが提供され、この電力制御システムは、
電源に接続するための正および中立端子と、
複数の選択された電圧を供給するための出力端子と、
前記正端子に電気的に接続された一端を有し、選択された電圧を前記出力端子に供給するために所定の位置においてタップされた巻線と、
前記巻線の他端を前記中立端子に電気的に接続させることが可能な端子接続手段と、
他の選択された電圧の要求に応じて前記巻線の所定の巻数を除外することが可能なスイッチング手段と、
故障状態の少なくとも１つのタイプを監視する監視手段と、
故障状態が監視されたとき、前記所定の位置に前記巻線の他端を電気的に短絡させることが可能なさらに他のスイッチング手段と
を備える。
このように、要求に従って異なる出力電圧が出力端子に供給可能であり、故障状態が監視されたときでも、フェイルセーフ状態が生じ、巻線の効果が安全な方法で除去され、巻線とシステムの回路に対する損傷が回避される。
好ましくは、前記スイッチング手段は前記中立端子に接続されて、前記巻線の他端から前記巻線の所定の巻数を除外する。
ひとつの場合において、故障状態の監視に応じて、前記監視手段は、前記端子接続手段と前記スイッチング手段を休止させて前記中立端子から前記巻線の他端を電気的に切断し、前記さらに他のスイッチング手段を起動させる。
好ましい実施形態において、前記監視手段は負荷による電流要求における過渡的変化を検出する電流要求検出手段を備え、前記監視手段は、所定のレベルを越えた電流の過渡的変化に応じて前記スイッチング手段を動作不能にさせる。
他の好ましい実施形態において、前記監視手段は前記巻線に対する電流を監視する電流過負荷監視手段をさらに備え、前記監視手段は、前記端子接続手段と前記スイッチング手段を休止させて前記中立端子から前記巻線の他端を電気的に切断するとともに、所定の最大レベルを越えた監視電流に応じて前記さらに他のスイッチング手段を起動させる。
さらに他の好ましい実施形態において、前記監視手段は前記巻線の一端に対する電圧を監視する電圧監視手段を備え、前記監視手段は、所定の最小値よりも低い電圧に応じて前記スイッチング手段を動作不能にさせる。
好都合には、前記監視手段は前記選択された電圧の供給から開始する時間を計測するタイマ手段を備え、前記監視手段は、前記計測された時間が所定の時間を越えたとき、前記スイッチング手段を起動させる。
ひとつの場合において、前記タイマ手段は前記選択された電圧の供給から開始する他の時間を監視し、前記監視手段は、前記他の時間が、前記巻線の一端の電圧が前記所定の最小値よりも低下していない他の所定時間を越えたときのみ、前記スイッチング手段を起動させる。
このように設けられた２つの時間間隔を有することにより、安定状態が達成されるまで、本システムにおいて不必要な変化が起こらない。
前記タイマ手段は、前記スイッチング手段が動作不能に定められ、または前記さらに他のスイッチング手段が起動されたときは必ずリセットされることが好ましい。
好都合には、前記端子接続手段、前記スイッチング手段および前記さらに他のスイッチング手段はリレー接点を有する。
本システムは、前記リレー接点の動作を前記ゼロクロス点において行うために、ゼロクロス検出器を備えることが好ましい。
本発明の実施形態が添付図面を参照して説明される。
図１は、始動時における、本発明を具体化する第１の電力制御システムを示す。
図２は、始動の後における、図１のシステムを示す。
図３は、低下した電圧を出力するためのスイッチング後の図１のシステムを示す。
図４は、図１に示されたシステムの制御動作に含まれる副回路を示す。
図５は、始動時における、本発明を具体化する第２の電力制御装置を示す。
図１を参照すると、正レール１は電源（図示せず）に接続するための正端子Ｌを有し、中立レール２は電源に接続するための中立端子Ｎを有する。変圧巻線３は正レール１に接続された正端部１３と、端子接続部４と端子１５に接続された中立端部１４とを有する。端子接続部４は端子５に電気的に接続可能である。端子５はリレー接点２００Ａを介してレール２に接続され、端子１５はリレー接点３００Ａを介して端子７に電気的に接続可能である。変圧巻線内のポイント１６において、端子１７が接続される。端子１７はリレー接点１００Ａを介して端子５に電気的に接続可能である。リレー接点１００Ａ、２００Ａ、３００Ａは全て常開接点である。これは図１に示されている。各コイル１００、２００、３００（後述する）が活性化されたときのみ、電気的な接続が行われる。
変圧巻線３は、出力端子Ｔに接続された所定のポイント１８においてタップされている。本実施形態において変圧巻線３は、ポイント１６と中立端部１４の間において１２６巻、ポイント１６とタッピングポイント１８の間において１２６巻、タッピングポイント１８と正端部１３の間において１４巻である。したがって明らかなように、リレー接点１００Ａ、２００Ａの適当な操作によって、端子５を介する中立端部１４の中立レール２への接続、あるいは端子１７、５を介するポイント１６のニュトラルレール２への接続が可能であり、２つの選択された減圧電圧の一方が端子Ｔに表われる。
リレー端子３００Ａは、ポイント１８と中立端部１４の間において巻線の一部を短絡させるように作用し、これにより、これらは変圧巻線３の状態に有害な開回路になることができない。
モニタリング手段制御回路の副回路がレール１、２の間に接続されている。この副回路は、レール１に接続された一端と、常開リレー接点６００Ａの端子点に接続された他端とを有するヒューズ１０を備える。リレー接点６００Ａは、熱センサ１２の一側部に接続された端子点に電気的に接続可能である。熱センサ１２の他側部は、コイル８００と常閉リレー接点３００Ｂの端子点とに接続されている。リレー接点３００Ｂは、符号５１によって概略的に示されるボックスに含まれるリレー５００Ａの端子点に接続された端子点に、電気的に接続可能である。リレー接点５００Ａは、レール２に接続されたコイル１００に接続された端子点、あるいはレール２に接続されたランプＡｍ（アンバー）とレール２に接続されたコイル２００に接続された端子点とに、電気的に接続可能である。赤ランプＲｄもまた、ヒューズ１０とリレー６００Ａの間の点からレール２まで接続されている。
モニタリング回路の他の副回路がレール１、２の間に接続されている。この副回路はレール１に接続された一端と、常閉リレー接点１００Ｂの端子点に接続された他端とを有するヒューズ２０を備える。リレー接点１００Ｂは、他のリレー接点２００Ｂの端子点に接続された端子点に電気的に接続可能である。リレー接点２００Ｂは、故障状態ユニットに接続された端子点に電気的に接続可能である。
故障状態ユニットは、常開リレー接点８００Ｂの一方の端子に１２ボルトを供給する直流電源を備える。リレー接点８００Ｂはレール２に接続されたコイル９００に電気的に接続可能である。他の１２Ｖの電源は常開リレー接点７００Ａの一方の端子に接続されている。リレー接点７００Ａは、レール２に接続されたコイル３００に電気的に接続可能である。さらに他の１２Ｖの電源は常閉リレー接点８００Ａの端子と、常開リレー接点９００Ａの端子とに接続されている。リレー接点８００Ａ、９００Ａは、手動リセットスイッチ２０のひとつの端子に電気的に接続可能である。手動リセットスイッチ２０の他の端子は、レール２に接続されたコイル７００に接続されている。
ドーナツ状を有する電流センサ２１がレール１の周りに巻回されている。センサ２１の出力端は、符号５２によって概略的に示され、また図４に詳細に示されている第１の副回路に接続されている。理解されるように、センサ２１の出力端は変換ネットワーク２４に接続されている。このネットワークはセンサ２１からの電流信号を変換し、レール１に沿って流れる電流に比例した電圧となる出力を供給する。ネットワーク２４からの電圧出力端はステップセンサ２２とレベルセンサ２３に接続されている。
ステップセンサ２２は、レベルすなわちネットワーク２４からの入力値における、その先行する入力値に対する立ち上がりを検出する。この方法において、端子Ｔに接続された負荷が変化した時を検出し、例えば蛍光燈の点灯の場合に電圧増加が必要である場合、その負荷の変化は点灯のスイッチオンを意味する。
誘導分のスイッチングによるラインの過渡状態のために誤った検出を避けるため、例えばリレー接点５００Ａのスイッチングの短い期間の検出を効果的に停止させるヌル回路を設けてもよい。
ステップセンサ２２が電流の増加を検出する毎に、信号がショートタイマ２５に送られ、このショートタイマはリセットされてスタートする。ショートタイマ２５の出力は、スイッチ２７を制御するためのゲート論理回路２６に送られ、コイル５００をイネーブルあるいはディスエーブルにする。
レベルセンサ２３は初期電流レベルを検出し、またスイッチ２９を制御するためのゲート回路２８に信号に出力して、コイル６００をイネーブルあるいはディスエーブルにする。電流レベルが所定の最大値を越えた場合、レベルセンサ２３はゲート論理回路２６に信号を出力する。
電圧センサ３０はリレー接点６００Ａに位置するワイプを介して正レール１の電圧を検出する。電圧があるレベルより下がったとき、信号がゲート回路２６とロングタイマ３１に送られ、ロングタイマ３１はリセットされてスタートする。ロングタイマの出力はゲート論理回路２６に送られる。
図１を参照して説明された電力制御システムは、次のようにして作用する。図１は、電力が最初に端子Ｌ、Ｎに供給される初期位置を示している。最初の４〜８msにおいて、初期電流はレール１に沿い、変圧器の巻線３の一部を通って出力端子Ｔに流れる。これは、リレー接点１００Ａ、２００Ａ、３０Ａが常開位置にあるが、変圧器の巻線３の一部が短時間の間に十分なインピーダンスを示さないからである。さらにランプＲｄがヒューズ１０を介して点灯され、これは供給電圧の存在だけでなく、ヒューズ１０が飛んでいないことを示す。電流センサ２１はこの電流を検出する。この結果、レベルセンサ２３はライン４０に沿ってゲート回路２８に信号を出力する。ゲート回路２８の論理により、信号がスイッチ２９に出力され、コイル６００は、電流を供給されて、活性化されリレー接点６００Ａを閉じる。
この結果、ヒューズ１０と現在閉成されているリレー接点６００Ａとを通る回路が形成される。したがって電流は熱センサ１２を通って流れ、熱センサ１２は、常閉リレー接点３００Ｂと、コイル２００に電気的に接続されたリレー接点５００Ａとを介して、始動時の巻線３の冷却状態を検出する。電流はまた、熱センサを通ってコイル８００に流れる。さらに、ランプＡｍが点灯される。
コイル２００は現在、電流を流しており、リレー接点２００Ａは閉じて端子４、５に電気的に接触し、これにより変圧器の巻線３の中立端部１４がレール２に接続されている。したがって電流は、巻線３の全てを通る。このように、端子Ｌにおける電圧の２５２／２６６である電圧が端子Ｔに発生する。この電圧供給はランプＡｍの点灯によって示される。
コイル８００は現在、電流を流しているため、リレー接点８００Ｂは閉成し、リレー接点８００Ａが開放される。しかしコイル２００の励磁のためリレー接点２００Ｂは開放され、そのため電流はヒューズ２０を通って長い時間流れない。リレー接点２００Ｂが開放する前に各リレーの応答が行われないようにするため、コイル７００、９００は励磁に応答して遅く（例えば１００ms）作用するように設計されることが理解されるであろう。このように、コイル３００が励磁されてリレー接点３００Ａを閉成するおそれはない。上述した状態は図２に示されている。
上述したように、電流センサ２１はレール１を通る初期電流を検出する。この結果、ステップセンサ２２は電流におけるステップを検出し、ショートタイマ２５に信号を出力し、ライン４１に沿ってゲート論理回路２６に信号を出力する。ゲート論理回路２６によって、ライン４１における信号の存在のためにスイッチ２７がコイル５００を励磁することを禁止し、コイル５００は初期位置を保持する。しかし、ステップセンサが所定時間の間、初期電流を検出すると、それ以上のステップが検出されずライン４１における信号は消滅する。
電流センサ２１が初期電流を検出するのと同時に、電圧センサ３０が所定の最小レベルを越えた電圧を検出し、ロングタイマ３１に信号を出力し、ライン４２に沿ってゲート論理回路２６に信号を出力する。
ショートタイマ２５が計時を終了すると、信号がライン４３に沿ってゲート論理回路２６に出力される。しかし、ロングタイマ３１が計時を終了してライン４４に沿って信号を出力するまでは、スイッチ２７はコイル５００を励磁しない。この方法において、電圧の不安定の間にコイル５００の不適当な励磁はない。それにもかかわらず、電圧が安定すると、ショートタイマ２５はコイル５００の励磁を制御する。
要するに、要求された電流におけるステップを示す信号がライン４１に存在したり、ライン４２に不十分な電圧を示す信号が存在しなかったり、ショートタイマ３５とロングタイマ３１の両方が計時を終了して各ライン４３、４４に信号を出力した場合でない限り、ゲート論理回路２６はスイッチ２７を閉成しない。
ゲート論理回路が基準値に達したとき、スイッチ２７のスイッチオンが生じ、電流がコイル５００を通って流れる。この結果、リレー接点５００Ａが、コイル１００に接続されたリレー端子に電気的に接続される。このように電流はコイル２００を流れなくなり、コイル２００が消磁され、コイル１００が励磁される。この結果、リレー接点１００Ａが閉成し、リレー接点２００Ａが開放する。このようにして、巻線３のポイント１６、１４間の部分が省略される。したがって、端子Ｌにおける電圧の１２６／１４０である電圧が端子Ｔに発生する。リレー接点２００Ａが開放する前にリレー接点１００Ａが閉成することが好ましいことが理解されるであろう。この状態は図３に示されている。
上述したリレー接点の動作に加えて、リレー接点２００Ｂが閉成してリレー接点１００Ａが開放する前に、これらのリレー接点を組み込んだ回路を通って電流が流れないことが理解されるであろう。
この実施形態の回路は多くの安全性の特徴を与える故障モニタリングを組み込んでいる。
特に、本実施形態は、コイルを動作させるリレー接点の故障、システムの全般的な過負荷、過負荷状態を生じるシステムの外部の故障、熱を発生させ、熱センサ１２を作用させる巻線の故障、ヒューズ１０を切断させる故障、副回路の巻線がリレー接点１００Ａまたは２００Ａを開放させる切断、および巻線が回路を開放させるあらゆる故障が発生した場合に、フェイルセーフ状態を供給することができる。
フェイルセーフ状態の状況は、いくつかの例を参照して後述される。電流が所定のレベルよりも低い状態でレール１を流れる限り、コイル６００は励磁された状態を維持し、リレー接点６００Ａは閉成する。しかし、レベルセンサ２３が最大許容電流よりも大きい電流を検出するとき、信号がライン４５に沿ってゲート回路２８に出力され、ゲート回路２８の論理によって、スイッチ２９がオフしてコイル６００が励磁されなくなる。この結果、リレー接点６００Ａが開放してコイル１００、２００、８００を消磁する。したがって、リレー接点１００Ａ、２００Ａが開放し、リレー接点１００Ｂ、２００Ｂ、８００Ａが閉成する。
後者の３つのリレー接点の閉成により、電流が発生し、手動リセットスイッチ２０を介してコイル７００が励磁される。したがって約１００msの後、コイル７００がリレー接点７００Ａを閉成し、コイル３００を通って電流が流れる。この結果、リレー接点３００Ａが閉成して端子１５、７を接続させ、ポイント１８、１４間の巻線３の主要部分を通った短絡回路が生じる。したがって磁界が壊れ、巻線３が変圧器として作用することを停止し、ポイント１３、１８間にインピーダンスを実質的に発生させない。
十分な入力電圧が端子Ｔに生じるので、閉成したリレー接点３００Ａは、本発明の電力供給システムがバイパスされる効果を有する。さらに、本発明でなければ開回路となるという巻線３に対するダメージが回避され、フェイルセーフ状態が与えられる。この点に関し、このような開回路を放置しておく状況が考慮されるべきである。開回路がある一定期間生じると、ポイント１３、１６間に電圧降下、この場合２４ボルトの電圧降下が発生し、本発明の電力供給システムはバイパスされず、本当のフェイルセーフ状態は生じない。さらに、巻線の逆方向の励磁が生じ、ハムあるいはバズの形態である不快な妨害となる振動を導くであろう。さらに、巻線は結局、巻線の開回路部分にわたって飽和電圧に達するであろう。この飽和電圧は、現在の場合、７６０ボルトの大きさにおよいで非常に高い値に達し、７６０ボルトは、まちがってこのシステムに触った人にとって潜在的に非常に危険であるだけでなく、絶縁破壊によるスパークリングを発生させて巻線の絶縁損傷を発生させる。
コイル３００の励磁がリレー接点３００Ｂを開放させ、コイル１００、２００と各リレー接点の電気的作用が禁止されることに注目すべきである。レール１に沿って流れる電流が再び降下すると、ライン４５における信号が消失し、ゲート回路２８がスイッチ２９をオンしてコイル６００が再び励磁される。この結果リレー接点６００Ａが閉成し、これにより、接点３００Ａが開放するとともに、リレー接点１００Ａまたは２００Ａが論理ゲート回路２６からの出力に従って閉成する。好ましくは図４に示される副回路は、電流が再びレール１に沿って流れるときリレー接点２００Ａが閉成するように構成される。これは、ロングタイマ３１がリセットされることを確認することにより、例えば電圧センサ３０の電圧検出を中断することにより達成される。この点に関し、レール１上の電圧が所定のレベルよりも下がると、電流に関係なく、ロングタイマ３１がリセットされてリレー接点５００Ａがコイル２００に接続された位置へ自動的に戻ることが理解されるであろう。
本発明の電力供給システムが用いられるとき、もし熱センサ１２がオーバーヒートによって破壊すると、電流はもはやコイル１００、２００、８００には流れなくなり、リレー接点１００Ａ、２００Ａ、８００が開放することとなる。このようにして、リレー接点３００Ａが上述したのと同様な効果を伴って閉成される。
熱センサ１２が再び適当な温度を検出して閉成したとき、電流が再びコイル８００に流れる。この結果、リレー接点８００Ａは開放して電流のコイル７００への経路を破壊する。これは、リレー接点７００Ａが開放して、電流がもはやコイル３００に流れなくなるという結果をもたらす。この効果は、リレー接点３００Ｂが閉成して電流を再び供給し、コイル１００または２００を励磁することである。リレー接点８００Ｂは閉成するが、コイル９００は遅く作用し、リレー接点９００Ａは直ぐには、コイル７００への他の電流の経路を供給すべく作用しないことが理解されるであろう。このようにして、このシステムは再び始動する。
もう１つの故障モニタリングの気になる点は、リレー接点１００Ａまたは２００Ａが機械的あるいは電気的故障によって開放した時である。接点８００Ｂはコイル８００を流れる電流によって閉成するが、リレー接点１００Ａまたは２００Ｂが開放するので、コイル９００は電流を供給されない。しかし、機械的あるいは電気的故障によって、開放しているリレー接点が閉成して、電流がコイル９００に供給される。約１００msの後、リレー接点９００Ａが閉成し、電流が手動スイッチ２０を介してコイル７００に供給され、手動スイッチ２０は結局、リレー接点３００Ａを動作させて上述したように作用する。なお、これはこのシステムをロックし、このシステムの物理的な検査が必要となる。しかし、電力はなお、端子Ｔに接続された負荷に供給されるであろう。
同様にして、リレー接点８００Ａまたはコイル８００が損傷したならば、同様なフェイルセーフ状態が達成され得る。
リレー接点１００Ａまたは２００Ａが作動される間におけるリレー接点３００Ａの作用は、電気的だけではなく、接点をインタロックすることによって機械的にも防止され、すなわち、リレー接点３００Ａがリレー接点１００Ａ、２００Ａ間に配置されて、これらのうちのいずれかの作用がリレー接点３００Ａの作用を禁止し、またリレー接点３００Ａの作用がリレー接点１００Ａ、２００Ａを禁止することが理解されるであろう。
フェイルセーフ状態が達成されると、このシステムは、コイル７００への電流の供給を遮断してコイル３００への電流の供給を遮断し、これによりリレー接点３００Ａが開放し、あるいはリレー接点１００Ａまたは２００Ａが閉成するような、リセットスイッチ２０の操作によって通常の動作状態に復帰できることが理解されるでろう。。
図５は本発明の第２の実施形態を示し、共通の要素には第１の実施形態と共通の参照符号を付してある。
図５を参照すると、ヒューズ２０を含む副回路が修正されていることがわかる。特に、故障状態ユニットが変更されている。リレー接点２００Ｂは常開リレー接点１０００Ａの一方の端子と、レール２に接続されたコイル１０００とに接続されている。リレー接点１０００Ａはリレー接点８００Ｂの一方の端子と、常開リレー接点７００Ａの一方の端子と、常閉リレー接点８００Ａの一方の端子と、常開リレー接点９００Ａの一方の端子とに、電気的に接続可能である。その他の接続は、図１と共通である。
上記に加え、緑ランプＧｒがコイル１００に並列に接続され、青ランプがコイル３００に並列に接続されている。したがって使用者は、ランプＲｄが点灯されているとき、このシステムが回路に接続され、また電圧がレール１、２に存在し、ヒューズ１０が飛んでいないことを知り、ランプＡｍが点灯されているとき、リレー接点２００Ａからの電圧が出力端子Ｔに供給されていることを知り、ランプＧｒが点灯されているとき、リレー接点１００Ａからの電圧が出力端子Ｔに供給されていることを知り、青ランプＢ１が点灯されているとき、故障状態が発生したことを知る。
図５における実施形態の初期スタートアップにおいて、電流がリレー接点１００Ｂ、２００Ｂを介してコイル１０００まで流れることは明白である。しかしコイル１０００は遅く作用し、リレー接点１００Ｂまたは２００Ｂは、リレー接点１０００Ａが閉成できるまで開放する。したがって故障状態ユニットの種々の機能は、それらのリレー接点に電流が供給されないことである。
故障状態の状況において、効果は、リレー接点１００Ｂと２００Ｂを閉成して、電流がコイル１０００に供給されるようにすることである。組み込まれた時間遅れの後、リレー接点１０００Ａが閉成して故障状態ユニットに電流を供給し、故障状態ユニットは上述したように作用することができる。
図示された実施形態が図示の目的のための形態で本発明の応用を示していることが理解されるであろう。実際、本発明は異なる構成に適用でき、詳しい実施形態は当業者にとって簡単である。
例えば、上述した各実施形態は、リレー接点１００Ａが接続したときにリレー接点２００Ａが切断するように作用するように接続されているが、リレー接点１００Ａが接続している間、リレー接点２００Ａは接続状態を維持可能である。
さらに、２つのリレー接点１００Ａ、２００Ａが２つの選択された電圧を端子Ｔに供給可能にするために設けられているが、さらなるリレー接点が、２つよりも多い選択された電圧を供給可能にするために設けられてもよい。
各実施形態は５０サイクルで２４０ボルトの主電源とともに用いられるために記載されているが、他の主電圧および周波数、例えば６０サイクルで１１０ボルトまたは２７７ボルトが使用可能である。
上述した実施形態は、自動リセットを伴い完全に自動化され、また誤動作のために定期的な検出を行なっている。本実施形態は、端子Ｔに接続された負荷を切替えるときに電力要求が発生するときの状況における、リレー接点１００Ａからリレー接点２００Ａへの切り換えを述べているが、低い入力電圧が生じるとき、図４の副回路における故障が発生したとき、あるいは電流変動を生じる回路故障が所定のレベルを越えたとき、これらの状況に応じて少ない応答を組み込むことにより、コストは節約可能である。例えば、本発明のより簡単な形態において、これらの特徴のいくつかがコストを節約するために省略可能であり、例えば、ショートタイマとロングタイマはリレー接点５００Ａを切り換えるための単純な時間遅れリレーによって置換可能である。同様に、図４に示された電圧センサとステップセンサは省略可能である。
さらに、ボックス５１内のリレー接点５００Ａは、コイルによって動作可能であるリレー接点として示されている。ボックス５１内のリレー接点の作用の制御が多くの形態をとり得ることが理解されるであろう。例えば、その形態は例えば図４に示されるようなタイマの複雑さに依存し、あるいは時間遅れリレーに依存し得る。後者は特に、道路の照明のように１または２つのユニットを有する負荷の制御のために適当である。
機械的に動作するリレー接点が使用可能であるが、電気的に動作するスイッチが代替として使用可能である。しかし、巻線３の中立端部に位置するリレー接点１００Ａ、３００Ａを有することにより、従来の構成よりも非常に小さいスイッチング電流が発生する。実際、本発明の使用により、要求されるリレー接点の電気料率を大幅に減少させることが可能となった。例えば、大きい誘導負荷を切り換える際に通常関連してくる低下も生ぜず、２０ＫＶＡのシステムが２ＫＶＡのリレー接点率によって取り扱い可能である。したがって非常に高い信頼性が得られる。
電流センサ２１はレール１に位置しているが、電流センサが端子Ｔに接続されたレール上に位置してもよいことが理解されるであろう。
したがって本実施形態は、主電圧（すなわち選ばれた電圧）に近似したレベルと負荷のスイッチオンにおいて完全に低下したレベルとの間において切り換え可能であり、かつ、例えば点灯のような負荷に実際に顕著な低下を発生しない低い電圧値まで切り換え可能な電圧を出力することができ、常に、故障が発生した場合に安全かつ信頼性のあるフェイルセーフ状態を提供してシステムの安全性を高めるとともにシステムが種々の法的な要求に適合することを保証しつつ、実質的に経済的な改善となるシステムを提供する。
本発明は蛍光燈の点灯に関連して説明されたが、本発明は他の点灯システムおよび一般的な他の負荷にも適用可能であることは明らかである。The present invention relates to a power control circuit, and more particularly to a power control circuit for an electric lighting system, for example, a fluorescent lamp lighting system in a large commercial building.
A known power control system for supplying a reduced voltage to a fluorescent lamp in an electric lighting system is disclosed in WO 83/03353. In this publication, the transformer supplies a reduced voltage, which can be supplemented by other transformers to the normal main voltage for the purpose of causing the fluorescent lamp to emit light. The other transformer is then deactivated and the reduced voltage is reapplied to operate the lighting system and reduce power consumption. Of course, any voltage drop should not cause appreciable dimness.
Another known power control system for supplying a reduced voltage to a fluorescent lamp in an electrical lighting system uses multiple switchable transformers so that the normal main voltage is applied directly to the lamp at start-up. , Switched off. These transformers are then switched on to supply the reduced voltage. However, power fluctuations will occur if the transformer is disconnected when operating. For example, a 10 KVA transformer for 200 lamp groups may cause 400 amperes of variation when switched on in this way. Among other phenomena, switch contacts can quickly drop and become unreliable. Therefore, these types of systems are not used for failure rates.
An object of the present invention is to provide a power control apparatus that solves the problems in the switching of the transformer described above.
According to one aspect of the invention, there is provided a method for controlling a power system that supplies one of a plurality of selected voltages to a load, the method comprising the following steps.
(A) electrically connecting one end of the winding to the positive terminal of the power source, the winding being tapped in place to supply a selected voltage to the output terminal;
(B) For the terminal connection means, electrically connect the other end of the winding to the neutral terminal of the power source according to the required power supply,
(C) excluding a predetermined number of turns of the winding in response to other selected voltage requirements;
(D) monitor at least one type of fault condition;
(E) When a failure state is monitored, the winding is electrically disconnected from the neutral terminal, and the other end of the winding is electrically shorted to the predetermined position.
Thus, the present invention can supply many different output voltages from the output terminals according to the requirements. In addition, when a fault condition is monitored, a fail-safe condition is obtained and the effect of the winding is reduced in a safe manner by cutting the winding from the neutral terminal and preventing the winding from becoming an open circuit. Removed from. Thus, damage to the windings and the overall circuit of the system is avoided.
Preferably, the step (c) causes the terminal connecting means to electrically disconnect the other end of the winding from the neutral terminal and to electrically connect a switching means to the neutral terminal. A predetermined number of turns of the winding is excluded from the other end of the wire.
Thereby, it is possible to electrically short-circuit a predetermined number of turns of the winding close to the other end of the winding connected to the neutral terminal. This is effective because it is performed near the neutral terminal, thereby encountering a smaller current as both a connection means and a switching means.
Conveniently, step (e) pauses the terminal connection means and the switching means and activates another switching means to electrically short the other end of the winding to the predetermined position.
With this method, the winding is disconnected from the neutral terminal in a safe and effective manner while preventing the number of turns of the winding from becoming an open circuit.
In a preferred embodiment, the method further comprises the step of stopping step (c) in response to the predetermined load demand, with the step of monitoring the increased load demand.
As a result, the preferred (reduced) voltage can be supplied during the steady state, while a relatively high voltage can be supplied when an additional load demand occurs.
In another embodiment, the method comprises the steps of monitoring the voltage across one end of the winding and stopping step (c) in response to the voltage dropping below a predetermined value.
As a result, while a preferred (decreased) voltage is supplied during the stable state, a relatively high voltage can be supplied to compensate for the reduced input voltage.
Conveniently, the method comprises providing a request for another selected voltage after a predetermined time has elapsed following the required power supply.
In this way, other voltages can be supplied in a simple, convenient and cost-effective manner.
According to another aspect of the invention, a power control system is provided that supplies one of a plurality of selected voltages to a load, the power control system comprising:
Positive and neutral terminals for connection to the power supply;
An output terminal for supplying a plurality of selected voltages;
A winding having one end electrically connected to the positive terminal and tapped in place to supply a selected voltage to the output terminal;
Terminal connection means capable of electrically connecting the other end of the winding to the neutral terminal;
Switching means capable of excluding a predetermined number of turns of the winding in response to other selected voltage requirements;
Monitoring means for monitoring at least one type of fault condition;
Still another switching means capable of electrically shorting the other end of the winding to the predetermined position when a fault condition is monitored;
Is provided.
In this way, different output voltages can be supplied to the output terminals according to demands, and even when fault conditions are monitored, fail-safe conditions occur, winding effects are removed in a safe manner, and winding and system Damage to the circuit is avoided.
Preferably, the switching means is connected to the neutral terminal and excludes a predetermined number of turns of the winding from the other end of the winding.
In one case, according to the monitoring of the failure state, the monitoring unit pauses the terminal connection unit and the switching unit to electrically disconnect the other end of the winding from the neutral terminal, and The switching means is activated.
In a preferred embodiment, the monitoring means includes a current demand detecting means for detecting a transient change in a current demand due to a load, and the monitoring means turns the switching means in response to a transient change in current exceeding a predetermined level. Make it inoperable.
In another preferred embodiment, the monitoring means further comprises a current overload monitoring means for monitoring a current to the winding, and the monitoring means pauses the terminal connection means and the switching means from the neutral terminal. The other end of the winding is electrically disconnected, and the further switching means is activated in response to a monitoring current exceeding a predetermined maximum level.
In still another preferred embodiment, the monitoring means comprises voltage monitoring means for monitoring a voltage across one end of the winding, and the monitoring means is inoperable in response to a voltage lower than a predetermined minimum value. Let me.
Conveniently, the monitoring means comprises timer means for measuring a time starting from the supply of the selected voltage, and the monitoring means turns the switching means when the measured time exceeds a predetermined time. Start.
In one case, the timer means monitors another time starting from the supply of the selected voltage, and the monitoring means is the other time when the voltage at one end of the winding is at the predetermined minimum value. The switching means is activated only when it exceeds another predetermined time that is not lowered.
By having two time intervals thus provided, no unnecessary changes occur in the system until a stable state is achieved.
The timer means is preferably reset whenever the switching means is determined to be inoperable or the further switching means is activated.
Conveniently, the terminal connection means, the switching means and the further switching means have relay contacts.
The system preferably includes a zero-cross detector for performing the operation of the relay contact at the zero-cross point.
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a first power control system embodying the present invention at start-up.
FIG. 2 shows the system of FIG. 1 after startup.
FIG. 3 shows the system of FIG. 1 after switching to output a reduced voltage.
FIG. 4 shows subcircuits included in the control operation of the system shown in FIG.
FIG. 5 shows a second power control device embodying the present invention at start-up.
Referring to FIG. 1, the positive rail 1 has a positive terminal L for connection to a power supply (not shown), and the neutral rail 2 has a neutral terminal N for connection to a power supply. The transformer winding 3 has a positive end 13 connected to the positive rail 1, and a neutral end 14 connected to the terminal connection 4 and the terminal 15. The terminal connection portion 4 can be electrically connected to the terminal 5. Terminal 5 is connected to rail 2 via relay contact 200A, and terminal 15 can be electrically connected to terminal 7 via relay contact 300A. Terminal 17 is connected at point 16 in the transformer winding. The terminal 17 can be electrically connected to the terminal 5 via the relay contact 100A. Relay contacts 100A, 200A, and 300A are all normally open contacts. This is illustrated in FIG. Electrical connection is made only when each coil 100, 200, 300 (described later) is activated.
The transformer winding 3 is tapped at a predetermined point 18 connected to the output terminal T. In this embodiment, the transformer winding 3 has 126 turns between the point 16 and the neutral end 14, 126 turns between the point 16 and the tapping point 18, and 14 turns between the tapping point 18 and the positive end part 13. . Therefore, as will be apparent, connection of the neutral end 14 to the neutral rail 2 via the terminal 5 or connection of the point 16 to the neutral rail 2 via the terminals 17 and 5 by appropriate operation of the relay contacts 100A, 200A. And one of the two selected reduced voltages appears at terminal T.
The relay terminal 300A acts to short a part of the winding between the point 18 and the neutral end 14, so that they cannot be an open circuit that is detrimental to the state of the transformer winding 3.
A sub circuit of the monitoring means control circuit is connected between the rails 1 and 2. This subcircuit includes a fuse 10 having one end connected to the rail 1 and the other end connected to a terminal point of the normally open relay contact 600A. The relay contact 600A can be electrically connected to a terminal point connected to one side of the thermal sensor 12. The other side of the thermal sensor 12 is connected to the coil 800 and the terminal point of the normally closed relay contact 300B. Relay contact 300 B is electrically connectable to a terminal point connected to a terminal point of relay 500 A included in a box schematically indicated by reference numeral 51. The relay contact 500A has a terminal point connected to the coil 100 connected to the rail 2, or a lamp Am (amber) connected to the rail 2 and a terminal point connected to the coil 200 connected to the rail 2. It can be electrically connected. The red lamp Rd is also connected from the point between the fuse 10 and the relay 600A to the rail 2.
Another subcircuit of the monitoring circuit is connected between the rails 1 and 2. This subcircuit comprises a fuse 20 having one end connected to the rail 1 and the other end connected to the terminal point of the normally closed relay contact 100B. The relay contact 100B can be electrically connected to a terminal point connected to a terminal point of another relay contact 200B. Relay contact 200B can be electrically connected to a terminal point connected to the faulty unit.
The fault state unit includes a DC power supply that supplies 12 volts to one terminal of the normally open relay contact 800B. The relay contact 800 B can be electrically connected to the coil 900 connected to the rail 2. The other 12V power source is connected to one terminal of normally open relay contact 700A. The relay contact 700 A can be electrically connected to the coil 300 connected to the rail 2. Still another 12V power source is connected to the terminal of the normally closed relay contact 800A and the terminal of the normally open relay contact 900A. The relay contacts 800A and 900A can be electrically connected to one terminal of the manual reset switch 20. The other terminal of the manual reset switch 20 is connected to the coil 700 connected to the rail 2.
A current sensor 21 having a donut shape is wound around the rail 1. The output of the sensor 21 is connected to a first sub-circuit schematically indicated by reference numeral 52 and shown in detail in FIG. As can be seen, the output of sensor 21 is connected to conversion network 24. This network converts the current signal from the sensor 21 and provides an output that is a voltage proportional to the current flowing along the rail 1. A voltage output terminal from the network 24 is connected to the step sensor 22 and the level sensor 23.
The step sensor 22 detects the rising of the level, that is, the input value from the network 24 with respect to the preceding input value. In this method, when the load connected to the terminal T changes, for example, when a fluorescent lamp needs to be increased when the fluorescent lamp is turned on, the change in the load means that the lighting is switched on.
In order to avoid erroneous detection due to a transient state of the line due to inductive switching, for example, a null circuit that effectively stops detection of a short period of switching of the relay contact 500A may be provided.
Each time the step sensor 22 detects an increase in current, a signal is sent to the short timer 25, which is reset and started. The output of the short timer 25 is sent to a gate logic circuit 26 for controlling the switch 27 to enable or disable the coil 500.
The level sensor 23 detects the initial current level and outputs a signal to the gate circuit 28 for controlling the switch 29 to enable or disable the coil 600. When the current level exceeds a predetermined maximum value, the level sensor 23 outputs a signal to the gate logic circuit 26.
The voltage sensor 30 detects the voltage of the positive rail 1 through a wipe located at the relay contact 600A. When the voltage falls below a certain level, a signal is sent to the gate circuit 26 and the long timer 31, and the long timer 31 is reset and started. The output of the long timer is sent to the gate logic circuit 26.
The power control system described with reference to FIG. 1 operates as follows. FIG. 1 shows an initial position where power is first supplied to the terminals L and N. FIG. In the first 4-8 ms, the initial current flows along the rail 1 and through a part of the transformer winding 3 to the output terminal T. This is because the relay contacts 100A, 200A, 30A are in the normally open position, but some of the windings 3 of the transformer do not show sufficient impedance in a short time. In addition, the lamp Rd is lit through the fuse 10, indicating not only the presence of the supply voltage but also the fuse 10 is not blown. The current sensor 21 detects this current. As a result, the level sensor 23 outputs a signal to the gate circuit 28 along the line 40. Due to the logic of the gate circuit 28, a signal is output to the switch 29 and the coil 600 is supplied with current and activated to close the relay contact 600A.
As a result, a circuit is formed through the fuse 10 and the relay contact 600A that is currently closed. Therefore, the current flows through the thermal sensor 12, and the thermal sensor 12 determines the cooling state of the winding 3 at the time of starting through the normally closed relay contact 300B and the relay contact 500A electrically connected to the coil 200. To detect. Current also flows to the coil 800 through the thermal sensor. Further, the lamp Am is turned on.
The coil 200 is currently carrying current, the relay contact 200A is closed and is in electrical contact with the terminals 4, 5 so that the neutral end 14 of the transformer winding 3 is connected to the rail 2. Thus, current passes through all of the winding 3. In this way, a voltage which is 252/266 of the voltage at the terminal L is generated at the terminal T. This voltage supply is indicated by the lighting of the lamp Am.
Since the coil 800 is currently carrying a current, the relay contact 800B is closed and the relay contact 800A is opened. However, the relay contact 200B is opened due to the excitation of the coil 200, so that no current flows through the fuse 20 for a long time. It will be appreciated that the coils 700, 900 are designed to act slowly (eg, 100 ms) in response to excitation so that each relay does not respond before the relay contact 200B opens. Let's go. Thus, there is no possibility that the coil 300 is excited to close the relay contact 300A. The state described above is shown in FIG.
As described above, the current sensor 21 detects the initial current passing through the rail 1. As a result, the step sensor 22 detects a step in the current, outputs a signal to the short timer 25, and outputs a signal to the gate logic circuit 26 along the line 41. The gate logic 26 prohibits the switch 27 from energizing the coil 500 due to the presence of a signal on line 41, and the coil 500 retains its initial position. However, if the step sensor detects the initial current for a predetermined time, no further steps are detected and the signal on line 41 disappears.
At the same time that the current sensor 21 detects the initial current, the voltage sensor 30 detects a voltage exceeding a predetermined minimum level, outputs a signal to the long timer 31, and outputs a signal to the gate logic circuit 26 along the line 42. Output.
When the short timer 25 finishes timing, a signal is output along the line 43 to the gate logic circuit 26. However, the switch 27 does not excite the coil 500 until the long timer 31 finishes timing and outputs a signal along the line 44. In this manner, there is no improper excitation of the coil 500 during voltage instability. Nevertheless, when the voltage is stable, the short timer 25 controls the excitation of the coil 500.
In short, there is a signal on the line 41 indicating a step in the requested current, no signal indicating an insufficient voltage on the line 42, or both the short timer 35 and the long timer 31 have finished timing. The gate logic circuit 26 does not close the switch 27 unless a signal is output to each of the lines 43 and 44.
When the gate logic reaches the reference value, switch 27 is switched on and current flows through coil 500. As a result, the relay contact 500 A is electrically connected to the relay terminal connected to the coil 100. Thus, the current stops flowing through the coil 200, the coil 200 is demagnetized, and the coil 100 is excited. As a result, the relay contact 100A is closed and the relay contact 200A is opened. In this way, the portion between the points 16 and 14 of the winding 3 is omitted. Therefore, a voltage that is 126/140 of the voltage at terminal L is generated at terminal T. It will be appreciated that the relay contact 100A is preferably closed before the relay contact 200A is opened. This state is shown in FIG.
In addition to the operation of the relay contacts described above, it will be understood that no current flows through the circuit incorporating these relay contacts before the relay contact 200B closes and the relay contact 100A opens. .
The circuit of this embodiment incorporates fault monitoring that provides many safety features.
In particular, the present embodiment includes a failure of a relay contact that operates a coil, a general overload of the system, a failure of the system that causes an overload condition, a failure of a winding that generates heat and causes the thermal sensor 12 to act. A fail-safe condition can be provided in the event of a failure that blows the fuse 10, a break that causes the secondary circuit winding to open the relay contact 100A or 200A, and any failure that causes the winding to open the circuit.
The situation of the fail safe state will be described later with reference to some examples. As long as the current flows through the rail 1 in a state where the current is lower than a predetermined level, the coil 600 remains in an excited state and the relay contact 600A is closed. However, when the level sensor 23 detects a current larger than the maximum allowable current, a signal is output to the gate circuit 28 along the line 45, and the switch 29 is turned off and the coil 600 is excited by the logic of the gate circuit 28. Disappear. As a result, the relay contact 600A is opened to demagnetize the coils 100, 200, and 800. Therefore, the relay contacts 100A, 200A are opened, and the relay contacts 100B, 200B, 800A are closed.
By closing the latter three relay contacts, a current is generated and the coil 700 is excited via the manual reset switch 20. Thus, after about 100 ms, the coil 700 closes the relay contact 700A and current flows through the coil 300. As a result, the relay contact 300A is closed to connect the terminals 15 and 7, and a short circuit is formed through the main part of the winding 3 between the points 18 and 14. Thus, the magnetic field breaks and the winding 3 stops acting as a transformer and does not substantially generate an impedance between the points 13,18.
Since a sufficient input voltage is generated at the terminal T, the closed relay contact 300A has the effect of bypassing the power supply system of the present invention. Further, damage to the winding 3 that would be an open circuit unless the present invention is avoided, and a fail-safe state is provided. In this regard, the situation of leaving such an open circuit should be considered. When an open circuit occurs for a period of time, a voltage drop occurs between points 13 and 16, in this case a 24 volt drop, and the power supply system of the present invention is not bypassed and a true fail-safe condition does not occur. In addition, reverse excitation of the windings will occur, leading to unpleasant disturbing vibrations in the form of hum or buzz. Furthermore, the winding will eventually reach saturation voltage over the open circuit portion of the winding. This saturation voltage is currently good and reaches a very high value of 760 volts, which is not only potentially very dangerous for those who mistakenly touch the system, Sparking due to insulation breakdown is generated to cause insulation damage of the winding.
It should be noted that the excitation of the coil 300 opens the relay contact 300B, and the electrical action of the coils 100, 200 and each relay contact is prohibited. When the current flowing along rail 1 drops again, the signal on line 45 disappears, gate circuit 28 turns on switch 29 and coil 600 is energized again. As a result, the relay contact 600A is closed, whereby the contact 300A is opened, and the relay contact 100A or 200A is closed according to the output from the logic gate circuit 26. Preferably, the subcircuit shown in FIG. 4 is configured such that relay contact 200A is closed when current flows again along rail 1. This is achieved by confirming that the long timer 31 is reset, for example, by interrupting voltage detection of the voltage sensor 30. In this regard, it is understood that when the voltage on rail 1 falls below a predetermined level, long timer 31 is reset and relay contact 500A automatically returns to the position connected to coil 200 regardless of current. It will be.
When the power supply system of the present invention is used, if the thermal sensor 12 breaks due to overheating, current will no longer flow through the coils 100, 200, 800 and the relay contacts 100A, 200A, 800 will open. In this way, the relay contact 300A is closed with the same effect as described above.
When the thermal sensor 12 again detects an appropriate temperature and closes, current again flows through the coil 800. As a result, relay contact 800A opens and breaks the path of current to coil 700. This has the result that relay contact 700A is open and current no longer flows through coil 300. The effect is that the relay contact 300B closes and supplies current again to excite the coil 100 or 200. It will be appreciated that the relay contact 800B is closed, but the coil 900 is acting slowly and the relay contact 900A is not immediately acting to provide other current paths to the coil 700. In this way, the system is started again.
Another point of concern for fault monitoring is when the relay contact 100A or 200A is opened due to a mechanical or electrical fault. The contact 800B is closed by the current flowing through the coil 800. However, since the relay contact 100A or 200B is opened, the coil 900 is not supplied with current. However, due to a mechanical or electrical failure, the open relay contact is closed and current is supplied to the coil 900. After about 100 ms, relay contact 900A is closed and current is supplied to coil 700 via manual switch 20, which eventually operates relay contact 300A and acts as described above. Note that this locks the system and requires physical inspection of the system. However, power will still be supplied to the load connected to terminal T.
Similarly, a similar fail-safe condition can be achieved if relay contact 800A or coil 800 is damaged.
The action of relay contact 300A while relay contact 100A or 200A is activated is prevented not only electrically but also mechanically by interlocking the contacts, ie, relay contact 300A is between relay contacts 100A, 200A. It will be understood that any of these actions inhibits the action of relay contact 300A, and the action of relay contact 300A inhibits relay contacts 100A, 200A.
When a fail-safe condition is achieved, the system shuts off the current supply to coil 700 and cuts off the current supply to coil 300, thereby opening relay contact 300A, or relay contact 100A or 200A. It will be understood that a normal operating state can be restored by operating the reset switch 20 such that is closed. .
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, in which common elements are given the same reference numerals as in the first embodiment.
Referring to FIG. 5, it can be seen that the sub-circuit including the fuse 20 has been modified. In particular, the faulty unit has been changed. Relay contact 200 B is connected to one terminal of normally open relay contact 1000 A and coil 1000 connected to rail 2. Relay contact 1000A is electrically connected to one terminal of relay contact 800B, one terminal of normally open relay contact 700A, one terminal of normally closed relay contact 800A, and one terminal of normally open relay contact 900A. Connectable. Other connections are the same as in FIG.
In addition to the above, the green lamp Gr is connected to the coil 100 in parallel, and the blue lamp is connected to the coil 300 in parallel. Thus, when the lamp Rd is lit, the user knows that the system is connected to the circuit, the voltage is present on rails 1 and 2 and the fuse 10 is not blown, and the lamp Am is lit. Knows that the voltage from the relay contact 200A is supplied to the output terminal T, and knows that the voltage from the relay contact 100A is supplied to the output terminal T when the lamp Gr is lit. When lamp B1 is lit, it knows that a fault condition has occurred.
In the initial start-up of the embodiment in FIG. 5, it is clear that current flows to the coil 1000 via the relay contacts 100B, 200B. However, the coil 1000 operates slowly and the relay contact 100B or 200B opens until the relay contact 1000A can be closed. Thus, the various functions of the fault condition unit are that no current is supplied to their relay contacts.
In the situation of a fault condition, the effect is to close the relay contacts 100B and 200B so that current is supplied to the coil 1000. After the incorporated time delay, relay contact 1000A closes and supplies current to the fault condition unit, which can act as described above.
It will be understood that the illustrated embodiment illustrates the application of the invention in a form for the purpose of illustration. In fact, the present invention can be applied to different configurations, and detailed embodiments are simple for those skilled in the art.
For example, each of the embodiments described above is connected so that the relay contact 200A is disconnected when the relay contact 100A is connected, but the relay contact 200A is connected while the relay contact 100A is connected. The state can be maintained.
In addition, although two relay contacts 100A, 200A are provided to allow two selected voltages to be supplied to terminal T, additional relay contacts can supply more than two selected voltages. May be provided.
Although each embodiment has been described for use with a main power supply of 240 volts at 50 cycles, other main voltages and frequencies, such as 110 volts or 277 volts at 60 cycles, can be used.
The above-described embodiments are fully automated with automatic reset and perform periodic detection for malfunctions. The present embodiment describes switching from the relay contact 100A to the relay contact 200A in a situation where a power request is generated when switching the load connected to the terminal T. When a low input voltage occurs, FIG. Costs can be saved by incorporating fewer responses depending on these situations when a fault occurs in the four sub-circuits or when the fault causing the current fluctuation exceeds a predetermined level. For example, in a simpler form of the invention, some of these features can be omitted to save cost, for example, a short timer and a long timer are provided by a simple time delay relay to switch relay contact 500A. It can be replaced. Similarly, the voltage sensor and the step sensor shown in FIG. 4 can be omitted.
Further, relay contact 500A in box 51 is shown as a relay contact that is operable by a coil. It will be appreciated that the control of the action of the relay contacts in box 51 can take many forms. For example, the form may depend on the complexity of the timer, for example as shown in FIG. 4, or may depend on a time delay relay. The latter is particularly suitable for the control of loads having one or two units, such as road lighting.
A mechanically operated relay contact can be used, but an electrically operated switch can alternatively be used. However, by having the relay contacts 100A and 300A located at the neutral end of the winding 3, a switching current much smaller than that of the conventional configuration is generated. In fact, the use of the present invention has made it possible to significantly reduce the required relay electrical charges. For example, the 20KVA system can be handled with a 2KVA relay contact rate without the drop normally associated with switching large inductive loads. Therefore, very high reliability can be obtained.
Although the current sensor 21 is located on the rail 1, it will be understood that the current sensor may be located on the rail connected to the terminal T.
Thus, the present embodiment is switchable between a level approximating the main voltage (ie the selected voltage) and a level that is completely reduced when the load is switched on, and is actually applied to a load such as for example lighting. The switchable voltage can be output to a low voltage value that does not cause a significant drop, and always provides a safe and reliable fail-safe state in the event of a failure, increasing the system safety and the system Provides a system that provides substantial economic improvements while ensuring that the system meets various legal requirements.
Although the present invention has been described in connection with lighting a fluorescent lamp, it is clear that the present invention is applicable to other lighting systems and other general loads.

Claims

A method of controlling a power system that supplies one of a plurality of selected voltages to a load, the method comprising the following steps.
(A) electrically connecting one end of the winding to the positive terminal of the power source, the winding being tapped in place to supply a selected voltage to the output terminal;
(B) For the terminal connection means, electrically connect the other end of the winding to the neutral terminal of the power source according to the required power supply,
(C) excluding a predetermined number of turns of the winding in response to other selected voltage requirements;
(D) monitor at least one type of fault condition;
(E) When a failure state is monitored, the winding is electrically disconnected from the neutral terminal, and the other end of the winding is electrically shorted to the predetermined position.

The step (c) causes the terminal connecting means to electrically disconnect the other end of the winding from the neutral terminal, and to electrically connect a switching means to the neutral terminal. The method of claim 1, wherein a predetermined number of turns of the winding is excluded from the other end.

The step (e) pauses the terminal connecting means and switching means for electrically connecting to the neutral terminal and excluding a predetermined number of turns of the winding from the other end of the winding; The method according to claim 1 , wherein the switching means is activated to electrically short the other end of the winding to the predetermined position.

The method according to claim 1 , comprising monitoring the increased load demand and stopping step (c) in response to a predetermined load demand.

Monitors the voltage for one end of the winding, the voltage with a step of stopping the step (c) in response to the lower than the predetermined value, the method described in claim 1.

3. A method according to claim 1 or 2 , comprising the step of providing another selected voltage demand after a predetermined time has elapsed following the requested power supply.

A power control system for supplying one of a plurality of selected voltages to a load,
Positive and neutral terminals for connection to the power supply;
An output terminal for supplying a plurality of selected voltages;
A winding having one end electrically connected to the positive terminal and tapped in place to supply a selected voltage to the output terminal;
Terminal connection means capable of electrically connecting the other end of the winding to the neutral terminal;
Switching means capable of excluding a predetermined number of turns of the winding in response to other selected voltage requirements;
Monitoring means for monitoring at least one type of fault condition;
A power control system comprising: further switching means capable of electrically short-circuiting the other end of the winding at the predetermined position when a failure state is monitored.

The system according to claim 7, wherein the switching means is connected to the neutral terminal to exclude a predetermined number of turns of the winding from the other end of the winding.

In response to the monitoring of the fault state, the monitoring unit pauses the terminal connection unit and the switching unit, electrically disconnects the other end of the winding from the neutral terminal, and further switches the other switching unit. The system of claim 8, which is activated.

The monitoring means comprises a current demand detecting means for detecting a transient change in a current demand by a load, and the monitoring means disables the switching means in response to a transient change in current exceeding a predetermined level; The system according to claim 7.

The monitoring means comprises a current overload monitoring means for monitoring a current to the winding, and the monitoring means electrically stops the terminal connection means and the switching means to electrically connect the other end of the winding from the neutral terminal. The system according to any one of claims 7 to 10, wherein said further switching means is activated in response to a monitoring current exceeding a predetermined maximum level.

12. The monitoring means comprises voltage monitoring means for monitoring a voltage at one end of the winding, and the monitoring means disables the switching means in response to a voltage lower than a predetermined minimum value. A system according to any of the above.

The monitoring means includes timer means for measuring a time starting from the supply of the selected voltage, and the monitoring means activates the switching means when the measured time exceeds a predetermined time. Item 13. The system according to any one of Items 7 to 12.

The timer means monitors another time starting from the supply of the selected voltage, and the monitoring means has the other time when the voltage at one end of the winding is lower than the predetermined minimum value. 14. The system according to claim 13 , wherein the switching means is activated only when no other predetermined time is exceeded.

15. A system according to claim 13 or 14, wherein the timer means is reset whenever the switching means is rendered inoperable or the further switching means is activated.

The system according to any one of claims 7 to 15, wherein the terminal connection means, the switching means and the further switching means have relay contacts.

16. A system according to any of claims 10 to 15, comprising a zero-crossing detector so as to effect the operation of the relay contact at an optimal point during the cycle.