BALASTO MIT TICARfíA PARA RADIACI N F.T FrTttffiMACNFTT A BASKET MIT TICARFÍA FOR RADIATION F.T FrTttffiMACNFTT A
CON CABLEADO STMPLTFTΓADOWITH STMPLTFTΓADO WIRING
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente memoria descriptiva se refiere a una solicitud de Patente de Invención, relativa a un balasto multicarga para radiación electromagnética con cableado simplificado con cableado simplificado, cuya evidente finalidad estriba en lograr su aplicación y actuación paralelamente con un cierto número de lámparas de cualquier tipo, es decir, un solo balasto multicarga puede estar trabajando en un momento dado, por ejemplo con varias lámparas de 60, 80, 100, 140, 160 y 200 vatios simultáneamente, o con cualquier otra lámpara de diferente potencia, realizando su actuación no solamente manteniendo, sino mejorando de forma sustancial las ventajas de la utilización de los métodos, dispositivos y aparatos electrónicos de alta frecuencia incorporados en las lámparas, como pueden ser las fluorescentes de radiación ultravioleta (UV), empleando para ello un cableado que aporta una simplificación extrema a las conexiones entre el equipo del balasto electrónico y las lámparas a través de las etapas bobina - condensador.The present specification refers to an application for a Patent of Invention, relating to a multi-load ballast for electromagnetic radiation with simplified wiring with simplified wiring, whose obvious purpose is to achieve its application and operation in parallel with a certain number of lamps of any type, that is, a single multi-load ballast may be working at any given time, for example with several lamps of 60, 80, 100, 140, 160 and 200 watts simultaneously, or with any other lamp of different power, performing its performance not only by maintaining , but substantially improving the advantages of the use of high frequency electronic methods, devices and electronic devices incorporated in the lamps, such as ultraviolet (UV) fluorescent fluorescents, using wiring that provides extreme simplification to the connections between the electronic ballast equipment and the lamps through the coil - condenser stages.
CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF THE INVENTION
Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación de balastos electrónicos, pudiendo igualmente ser fabricada por la industria dedicada a la fabricación de aparatos, dispositivos y elementos auxiliares para iluminación y las lámparas de radiación UN, así como otros equipos de radiación electromagnética y por la industria de la electromedicina.This invention has its application within the industry dedicated to the manufacture of electronic ballasts, and can also be manufactured by the industry dedicated to the manufacture of devices, devices and auxiliary elements for lighting and UN radiation lamps, as well as other radiation equipment Electromagnetic and by the electromedicine industry.
ANTECEDENTESDE LAINVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Por parte del solicitante se tiene conocimiento de la existencia en la actualidad de una pluralidad de balastos electrónicos para una o dos lámparas fluorescentes de iluminación, no teniendo conocimiento el solicitante de la existencia en el mercado de balastos para un número elevado de lámparas, y
mucho menos de balastos que permitan manejar al mismo tiempo lámparas de distinto tipo y diferentes potencias.The applicant is aware of the existence at present of a plurality of electronic ballasts for one or two fluorescent lighting lamps, the applicant having no knowledge of the existence in the market of ballasts for a large number of lamps, and much less of ballasts that allow to handle at the same time lamps of different type and different powers.
También por parte del solicitante se tiene conocimiento de la existencia en la actualidad de varias patentes solicitadas en Estados Unidos de América, Reino Unido y como Patente Europea que a continuación se mencionan, de las cuales no se tiene conocimiento de una aplicación comercial de las mismas a gran escala, debido en algunos casos a presentar una complejidad sustancial, falta de utilidad práctica, bajo nivel de fiabilidad del conjunto o precio poco viable.The applicant is also aware of the existence of several patents applied for in the United States of America, the United Kingdom and as a European Patent mentioned below, of which there is no knowledge of their commercial application. On a large scale, in some cases due to a substantial complexity, lack of practical utility, low level of reliability of the whole or unfeasible price.
Las patentes recuperadas son las siguientes. A saber:The recovered patents are as follows. Namely:
US 5021717.- Operating system for múltiple fluorescent lamps. Este sistema no tiene aplicación en lámparas fluorescentes, proponiendo dos inversores, uno para precaldeo y de baja potencia, y otro para suministro de alta potencia, con un retraso de 1 segundo entre la conexión de ambos, siendo el sistema de alta frecuencia 30 Khz. y 120N.US 5021717.- Operating system for multiple fluorescent lamps. This system has no application in fluorescent lamps, proposing two inverters, one for preheating and low power, and another for high power supply, with a delay of 1 second between the connection of both, the high frequency system being 30 Khz. and 120N.
La conexión se realiza con dos grupos de conductores de dos hilos, uno para el precaldeo y el otro para el suministro. La conexión al bus de los tubos se realiza por parejas de tubos, empleando un circuito resonante LC serie para cada pareja.The connection is made with two groups of two-wire conductors, one for preheating and the other for supply. The connection to the tube bus is made in pairs of tubes, using a LC series resonant circuit for each pair.
La Patente describe un sistema de precaldeo muy complejo y de dudosa realización práctica.The patent describes a very complex preheating system and of doubtful practical realization.
US 4888525 y US 4888526.- Sun tanning apparatus having electronic operating system & Operating system for sun tanning apparatus, en las cuales Νilssen, titular igualmente de la Patente citada anteriormente, utiliza el sistema de la Patente mencionada, para un sistema de aplicación a la lámpara , conectando en paralelo una cantidad de tubos por parejas a un doble bus de alimentación. El sistema de precaldeo así como el de funcionamiento en régimen permanente no permite utilizar simultáneamente lámparas de distintas potencias.US 4888525 and US 4888526.- Sun tanning apparatus having electronic operating system & Operating system for sun tanning apparatus, in which Νilssen, likewise holder of the aforementioned Patent, uses the system of the mentioned Patent, for a system of application to the lamp, connecting in parallel a number of tubes in pairs to a double power bus. The preheating system as well as the permanent operation system does not allow the use of lamps of different powers simultaneously.
El sistema convierte los 60 hz. y la tensión de entrada en 350 N ( en concreto en la Patente de Invención US 4888526) y de 120N (en la Patente de Invención US 4888525) de alta frecuencia (30 Khz.) de alterna senoidal.
La limitación de la corriente está impuesta por un transformador para cada pareja de tubos, y es independiente de la cantidad de parejas de tubos. Presenta el inconveniente de crear una distorsión de corriente de línea, al no disponer de un corrector de factor de potencia.The system converts 60 hz. and the input voltage at 350 N (specifically in US Patent 4888526) and 120N (in US Patent 4888525) of high frequency (30 Khz.) of sinusoidal alternation. The current limitation is imposed by a transformer for each pair of tubes, and is independent of the number of pairs of tubes. It has the disadvantage of creating a line current distortion, since it does not have a power factor corrector.
US 4896078.- Distributed ballasting system for sun tanning apparatus, en la cual nuevamente Nilssen presenta una invención similar a las anteriormente citadas, con aplicación industrial al bronceado.US 4896078.- Distributed ballasting system for sun tanning apparatus, in which Nilssen again presents an invention similar to those mentioned above, with industrial application to tanning.
Por la Patente EP 0618753 A2.- Electronic ballast for transilluminators and crosslinkers, su titular Kovalsky describe un balasto de baja potencia para pequeños tubos, dotado de un solo inversor autoscilante con acoplamiento a la carga por transformador, siendo de alta frecuencia pero no disponiendo de control de la misma, y sus lámparas son de 16 . La potencia total del sistema no supera los 90 w.By EP 0618753 A2.- Electronic ballast for transilluminators and crosslinkers, its holder Kovalsky describes a low-power ballast for small tubes, equipped with a single self-oscillating inverter with coupling to the transformer load, being high frequency but not having control of it, and its lamps are 16. The total system power does not exceed 90 w.
La Patente de Invención GB 2180418 cuyo enunciado es "Fluorescent lamp supply circuit", su solicitante Macfarlane describe un aparato capaz de gobernar a varios tubos, partiendo de la base de emplear un inversor para cada pareja de tubos, con el fin de controlar la corriente de cada tubo para protecciones de tensión y de corriente. El sistema está constituido por la adición de una pluralidad de sistemas de baja potencia lo que aumenta la complejidad j disminuye la fiabilidad y obliga a utilizar lámparas de igual potencia.Invention Patent GB 2180418 whose statement is "Fluorescent lamp supply circuit", its applicant Macfarlane describes an apparatus capable of governing several tubes, based on the use of an inverter for each pair of tubes, in order to control the current of each tube for voltage and current protections. The system consists of the addition of a plurality of low power systems which increases complexity j decreases reliability and forces the use of lamps of equal power.
El convertidor principal (AC 50 hz. a DC), puede alimentar a una cantidad determinada de estos inversores dependiendo de la potencia que tenga. Los inversores funcionan en el rango de 20-80 Khz., no disponiendo el aparato de un filtro de armónicos para altas concentraciones de potencia. Por lo que el sistema introduce una alta distorsión de corriente de línea, con un alto factor de cresta, lo que no hace al sistema apto para potencias medias o altas.The main converter (AC 50 Hz to DC), can feed a certain amount of these inverters depending on the power it has. The inverters operate in the range of 20-80 Khz., The device does not have a harmonic filter for high power concentrations. So the system introduces a high line current distortion, with a high crest factor, which does not make the system suitable for medium or high powers.
El solicitante como se ha dicho anteriormente también conoce la existencia de una Patente de Invención solicitada en el Reino Unido con el número GBThe applicant as stated above also knows the existence of an Invention Patent applied for in the United Kingdom with the GB number
2261332 A, cuyo enunciado es "Driving circuits for discharge devices", en la cual su solicitante Greenwood describe la forma de conectar lámparas UNA vía dos
conductores, de forma tal que si tienen "N" lámparas se necesitan N+l conductores.2261332 A, whose statement is "Driving circuits for discharge devices", in which its applicant Greenwood describes how to connect UNA lamps via two conductors, so that if they have "N" lamps, N + l conductors are needed.
La invención contempla la posibilidad de conmutación de condensadores de las etapas resonantes LC, con el fin de disponer de dos frecuencias diferentes en cuanto a la resonancia se refiere.The invention contemplates the possibility of switching capacitors of the resonant stages LC, in order to have two different frequencies as far as resonance is concerned.
También la invención dispone de dos frecuencias de trabajo, una primera para el precaldeo (1-80 Khz.), y una segunda de 17 Khz. para el suministro normal. Hasta la fecha, en todos los desarrollos de conexión para enlazar un balasto a una carga de N lámparas eran necesarios utilizar un número N+l hilos como mínimo, ya que el condensador asociado a cada lámpara debía llegar a ambos cátodos.The invention also has two working frequencies, a first one for preheating (1-80 Khz.), And a second one of 17 Khz. for normal supply. To date, in all connection developments to link a ballast to a load of N lamps, it was necessary to use a minimum N + l number, since the capacitor associated with each lamp had to reach both cathodes.
Este sistema de cableado deviene enormemente complejo a medida que el número de lámparas fluorescente crece; y obliga a la utilización de engorrosos y complicados sistemas de marcado y numeración en todos los hilos para conseguir una correcta conexión.This wiring system becomes enormously complex as the number of fluorescent lamps grows; and obliges the use of cumbersome and complicated marking and numbering systems in all wires to achieve a correct connection.
La conmutación de condensadores para la variación de frecuencia es un método de escasa fiabilidad que origina saltos bruscos que derivan en sobre tensiones que acortan la vida de la lámpara.The switching of capacitors for frequency variation is a method of poor reliability that causes sudden jumps that result in overvoltages that shorten the life of the lamp.
A tenor de lo anteriormente citado, se constata que ninguna de las Patentes de Invención recuperadas, anteriormente citadas, presenta la cualidad de disponer de la corrección del factor de potencia, así como de control de frecuencia por varios pasos, tampoco ninguna de las Patentes citadas contempla diferentes tipos de lámparas y cantidad elevada de los mismos para un mismo equipo que los controle simultáneamente de forma centralizada.According to the aforementioned, it is found that none of the Invention Patents recovered, cited above, have the quality of having the correction of the power factor, as well as frequency control by several steps, nor any of the Patents cited It contemplates different types of lamps and a high quantity of them for the same equipment that simultaneously controls them centrally.
La solución evidente a la problemática existente en la actualidad en esta materia, y en concreto para la utilización de un balasto multicarga para radiación electromagnética con cableado simplificado, sería la de poder disponer de una invención en la que se contempla la posibilidad de contar con las carencias existentes en las invenciones referenciadas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNThe obvious solution to the current problem in this area, and in particular for the use of a multi-load ballast for electromagnetic radiation with simplified wiring, would be to have an invention that contemplates the possibility of having deficiencies in referenced inventions. DESCRIPTION OF THE INVENTION
El balasto multicarga para radiación electromagnética con cableado simplificado que la invención propone, constituye en sí mismo una evidente novedad dentro de su campo específico de aplicación, ya que a tenor de sus características, se logra disponer de una invención que configurada como un balasto electrónico de alta potencia, está capacitado para encender y controlar un número de grupos de lámparas de distintos tipos y potencias de forma simultanea, para lo cual dispone un modo de control que posibilita el encendido suave de todas y cada una de las lámparas, con independencia de la potencia que éstas presenten.The multi-load ballast for electromagnetic radiation with simplified wiring that the invention proposes, constitutes in itself an obvious novelty within its specific field of application, since according to its characteristics, it is possible to have an invention that is configured as an electronic ballast of high power, is able to turn on and control a number of groups of lamps of different types and powers simultaneously, for which it has a control mode that allows the soft lighting of each and every lamp, regardless of the power they present.
De forma más concreta, el balasto multicarga para radiación electromagnética con cableado simplificado objeto de la invención, está constituido a partir de un equipo principal o balasto multicarga propiamente dicho, que se encarga de generar y suministrar las tensiones de alta frecuencia; de una pareja L-C (bobina - condensador), por lámpara, cercano a cada lámpara (permitiendo una simplificación sustancial del conexionado) y un bus de alta frecuencia que los conecta, de forma tal que ambos, es decir el equipo principal y la carga pueden estar colocados a gran distancia.More specifically, the multi-load ballast for electromagnetic radiation with simplified wiring object of the invention, is constituted from a main equipment or multi-load ballast itself, which is responsible for generating and supplying the high frequency voltages; of a couple LC (coil - condenser), by lamp, close to each lamp (allowing a substantial simplification of the connection) and a high frequency bus that connects them, so that both, ie the main equipment and the load can Be placed a great distance.
El equipo principal se compone de los siguientes elementos. A saber:The main team consists of the following elements. Namely:
- Un varistor y un filtro EMI de armónicos de corriente de entrada, que posibilita la compatibilidad electromagnética.- A varistor and an EMI filter of input current harmonics, which allows electromagnetic compatibility.
- Un convertidor AC / DC de media potencia. - Un corrector del factor de potencia que conforma una intensidad senoidal y que eleva la tensión del bus interno de continua a 400v.- A medium power AC / DC converter. - A power factor corrector that forms a sinusoidal current and that raises the internal bus voltage from continuous to 400v.
- Un grupo capacitivo de almacenamiento de energía que a su vez genera una tensión continua que puede variar de 120 a 385 voltios.- A capacitive group of energy storage that in turn generates a continuous voltage that can vary from 120 to 385 volts.
- Un grupo inversor DC/AC de alta potencia y frecuencia variable que es controlado adecuadamente por etapas, con el fin de lograr el correcto encendido, así como el correcto funcionamiento de todas las lámparas.- A DC / AC inverter group of high power and variable frequency that is adequately controlled in stages, in order to achieve the correct ignition, as well as the correct operation of all lamps.
- Una pareja de inductancia-condensador remotos por cada lámpara que se conectan al sistema, debiendo tenerse en cuenta que las características, así como el valor de la inductancia estará dimensionada para cada tipo de lámpara, mientras
que las características del condensador de cada lámpara son las mismas y siendo independiente del tipo de lámpara.- A pair of remote inductance-capacitor for each lamp that is connected to the system, taking into account that the characteristics, as well as the value of the inductance will be sized for each type of lamp, while that the capacitor characteristics of each lamp are the same and independent of the type of lamp.
La potencia entregada a la lámpara, se controla mediante la variación de la frecuencia; a más frecuencia menos potencia entregada a cada una de las lámparas.The power delivered to the lamp is controlled by varying the frequency; at more frequency less power delivered to each of the lamps.
Cada tipo de lámpara tiene dos modos de trabajo bien definidos, siendo un primer modo de precaldeo, en el cual se calientan los cátodos para que se consiga un encendido sin sobre tensiones, minimizándose la pérdida de capacidad emisora del cátodo que normalmente se produce en el arranque, correspondiendo a este modo de trabajo una frecuencia alta, mientras que en el segundo modo de trabajo, se constata una frecuencia más baja, no inferior a 30khz, y en el cual la lámpara funciona a su potencia nominal.Each type of lamp has two well-defined working modes, being a first preheating mode, in which the cathodes are heated so that an ignition without overvoltages is achieved, minimizing the loss of cathode emitting capacity that normally occurs in the start-up, a high frequency corresponding to this work mode, while in the second work mode, a lower frequency is observed, not less than 30khz, and in which the lamp operates at its nominal power.
Las inductancias remotas asociadas a cada lámpara se diseñan para que todas y cada una de las lámparas, con independencia de la potencia que tengan, trabajen a su valor nominal a la misma frecuencia de trabajo.The remote inductances associated with each lamp are designed so that each and every one of the lamps, regardless of the power they have, work at their nominal value at the same working frequency.
Las frecuencias que permiten un correcto precaldeo de cada tipo de tubo son mayores a más potencia de la lámpara, es decir, la frecuencia de precaldeo de una lámpara de 160 vatios es mayor que la frecuencia de precaldeo de una lámpara de 100 vatios.The frequencies that allow a correct preheating of each type of tube are greater than the lamp's more power, that is, the preheating frequency of a 160-watt lamp is greater than the preheating frequency of a 100-watt lamp.
De acuerdo con lo anteriormente reflejado, el modo de control de la frecuencia es el siguiente. A saber:In accordance with the above, the frequency control mode is as follows. Namely:
En primer lugar se somete a toda la carga a la frecuencia de precaldeo de las lámparas que tengan la frecuencia más alta (fi) del orden de los 100 kilohercios, por lo tanto, serán las lámparas de mayor potencia las que encenderán con un arranque suave, mientras que las lámparas restantes permanecerán apagadas.First of all, the entire load is subjected to the preheating frequency of lamps that have the highest frequency (fi) of the order of 100 kilohertz, therefore, it will be the most powerful lamps that will light up with a soft start , while the remaining lamps will remain off.
En el momento ti , se cambia a la siguiente frecuencia de precaldeo, siendo ésta la de los tipos de lámparas de mayor potencia que permanecen apagadas (f2).At the moment you, it is changed to the next preheating frequency, this being the one of the types of lamps of greater power that remain off (f 2 ).
En este momento las lámparas de mayor potencia ya se encontraban encendidas, tal y como se ha citado en el párrafo anterior, encendiéndose a continuación del
cambio a la siguiente frecuencia de precaldeo, las lámparas de la potencia inferior más próxima a la potencia de las lámparas encendidas en primer lugar, permaneciendo apagadas el resto de las lámparas, es decir todas las lámparas de menor potencia.At this time the lamps of greater power were already lit, as mentioned in the previous paragraph, lighting up after the change to the next preheating frequency, the lamps of the lower power closest to the power of the first lit lamps, remaining the rest of the lamps off, that is to say all the lamps of lower power.
En el momento t2 se produce un segundo cambio, el control desplaza la frecuencia de oscilación del inversor de la misma forma a la frecuencia de precaldeo inmediatamente inferior (f3).At the moment t 2 a second change occurs, the control shifts the oscillation frequency of the inverter in the same way to the immediately lower preheating frequency (f 3 ).
Sucesivamente se ira cambiando de frecuencia por orden de mayor a menor, es decir que se irán encendiendo de una manera suave todos los tipos de lámparas , empezando por las lámparas de mayor potencia, con objeto de terminar con las lámparas de menor potencia.Subsequently, the frequency will change in order from highest to lowest, that is to say that all types of lamps will go on in a smooth way, starting with the most powerful lamps, in order to end with the lowest power lamps.
A medida que la frecuencia va descendiendo paulatinamente, la lámpara que se encuentra encendida aumenta su potencia consumida, hasta llegar al punto de trabajo (ftrabajo) algo superior a los 30 kilohercios, donde la frecuencia se estabiliza. Todas las lámparas estarán en ese momento funcionando a su potencia nominal activadas por el balasto multicarga.As the frequency decreases gradually, the lamp that is on increases its power consumption, until it reaches the working point (fwork) somewhat higher than 30 kilohertz, where the frequency is stabilized. All lamps will then be running at their nominal power activated by the multi-load ballast.
En consecuencia, mediante la utilización del balasto multicarga, se logra que un solo equipo haga trabajar simultáneamente a lámparas de distintas potencias y tipos, resultando evidente que un modo muy particular de funcionamiento se logra cuando todas las lámparas son del mismo tipo. En este caso se producen solamente dos saltos de frecuencia.Consequently, by using the multi-load ballast, it is possible for a single team to simultaneously work with lamps of different powers and types, making it clear that a very particular mode of operation is achieved when all lamps are of the same type. In this case there are only two frequency hops.
El balasto electrónico objeto de la invención, debido a su sistema de distribución de energía de manera remota con un bus de alta frecuencia de varios conductores y con el sistema de etapas L-C, simplifica considerablemente su conexionado con las lámparas.The electronic ballast object of the invention, due to its power distribution system remotely with a multi-conductor high frequency bus and with the L-C stage system, considerably simplifies its connection with the lamps.
Con el balasto electrónico objeto de la invención se ha conseguido administrar una potencia de 2.560 vatios con una eficacia superior al 95% y esto reduciendo por un factor de veinte el volumen de los equipos anteriores.
Por otro lado, parte del objeto de la invención consiste en cortocircuitar los cátodos que no están conectados a la bobina con lo que los N + 1 hilos necesarios para el cableado se reducen a 1. Debido a la enorme simplificación que se propone, es más ventajoso cuantas más sean las lámparas conectadasWith the electronic ballast object of the invention it has been possible to administer a power of 2,560 watts with an efficiency greater than 95% and this reducing by a factor of twenty the volume of the previous equipment. On the other hand, part of the object of the invention is to short-circuit the cathodes that are not connected to the coil, so that the N + 1 wires required for wiring are reduced to 1. Due to the enormous simplification that is proposed, it is more advantageous the more connected lamps are
A título de ejemplo existen hoy en día en el mercado máquinas con más deAs an example, there are machines on the market today with more than
30 tubos en su parte superior, que por motivo de peso deben situar sus reactancias en la base de la cama. Esto implica el paso de al menos 60 (sesenta) cables de la base a la parte superior, en el estado actual de la técnica y con este desarrollo esto podría quedar reducido a 4 (cuatro) cables en total.30 tubes in its upper part, which due to their weight must place their reactances at the base of the bed. This implies the passage of at least 60 (sixty) cables from the base to the top, in the current state of the art and with this development this could be reduced to 4 (four) cables in total.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos en el cual con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, this descriptive report is attached, as an integral part thereof, a set of drawings in which for illustrative purposes and not limiting, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques correspondiente al conjunto constitutivo de la invención, configurada como un balasto multicarga para radiación electromagnética con cableado simplificado .Figure 1.- Shows a block diagram corresponding to the constituent assembly of the invention, configured as a multi-load ballast for electromagnetic radiation with simplified wiring.
Figura 2.- Muestra de forma diagramática, la carga fluorescente de las lámparas , compuesta de varias etapas resonantes LC, y su conexión a las lámparas ultravioleta.Figure 2.- Diagrammatically shows the fluorescent charge of the lamps, composed of several LC resonant stages, and their connection to the ultraviolet lamps.
Figura 3.- Muestra, la evolución de la frecuencia con el tiempo, representándose n saltos de frecuencia para indicar los distintos n tipos de tubos conectados en la carga.Figure 3.- Shows the evolution of the frequency over time, representing n frequency hops to indicate the different n types of tubes connected in the load.
Figura 4.- Muestra variantes de cableado alternativas.Figure 4.- Shows alternative wiring variants.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Siguiendo la figura número 1, puede observarse como el balasto multicarga (1) para radiación electromagnética con cableado simplificado, se conecta a una red monofásica de tensión alterna de frecuencia estándar de 50 - 60 Hz. (8), a través de un filtro de armónicos (7) y conectándose a la carga (2), concretamente a la carga fluorescente de lámparas ultravioleta, de forma remota con un bus de alta frecuencia (9), formado por dos o tres hilos.PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION Following the figure number 1, it can be seen how the multi-load ballast (1) for electromagnetic radiation with simplified wiring, is connected to a single-phase alternating voltage network of standard frequency 50 - 60 Hz. (8), through a filter harmonics (7) and connecting to the load (2), specifically to the fluorescent load of ultraviolet lamps, remotely with a high frequency bus (9), consisting of two or three wires.
En concreto, el balasto electrónico multicarga (1), se compone de un convertidor alterna / continua (3), un convertidor de continua / continua (4), que hace la función de corrector del factor de potencia con modulado en alta frecuencia, así como de un grupo capacitivo (5) y un convertidor continua / alterna de alta frecuencia (6), el cual es controlado con un modulador de frecuencia (16).Specifically, the multi-load electronic ballast (1) is composed of an alternating / continuous converter (3), a continuous / continuous converter (4), which functions as a corrector of the power factor with high frequency modulation, as well as of a capacitive group (5) and a high frequency continuous / alternating converter (6), which is controlled with a frequency modulator (16).
La carga fluorescente de lámparas (2), se encuentra representada en la figura número 2, y está compuesta de varias etapas resonantes LC ( 10), ( 11 ) y ( 12), a través de las cuales se conectan las lámparas ultravioleta (13), (14) y (15) respectivamente.The fluorescent charge of lamps (2), is represented in figure number 2, and is composed of several resonant stages LC (10), (11) and (12), through which ultraviolet lamps (13) are connected ), (14) and (15) respectively.
En la figura número 3, se ha representado la evolución de la frecuencia con el tiempo, representándose "n" saltos de frecuencia para indicar los distintos "n" tipos de tubos, conectados en la carga fluorescente de lámparas ultravioletas (2), siendo consecuentemente necesarios "n+l" saltos de frecuencia.In figure number 3, the evolution of the frequency with time has been represented, representing "n" frequency hops to indicate the different "n" types of tubes, connected in the fluorescent load of ultraviolet lamps (2), being consequently necessary "n + l" frequency hops.
Un ejemplo de realización práctica del balasto multicarga para radiación electromagnética con cableado simplificado, sería para 2560 vatios, el cual permitiría ser aplicado, por ejemplo, a 25 tubos de 100 W, o a 16 tubos de 160 W, con un tamaño reducido y unos costes óptimos de los semiconductores, debido a que éstos están muy extendidos comercialmente para las citadas potencias.An example of practical implementation of the multi-load ballast for electromagnetic radiation with simplified wiring would be for 2560 watts, which would allow it to be applied, for example, to 25 tubes of 100 W, or 16 tubes of 160 W, with a reduced size and costs semiconductor optimum, because these are very commercially extended to the aforementioned powers.
El equipo es conectable en una red universal de tensión monofásica (8) (88-The equipment is connectable in a universal single-phase voltage network (8) (88-
264N AC), y de frecuencia (50-60 Hz.). Siguiendo la figura número 1, se observa un filtro EMI / RFI (7), que se compone de dos etapas LC en modo común de configuración en PI (C-L-C) y una etapa en modo diferencial compuesta de un filtro paso bajo (L-C), y la combinación de ambos filtros elimina los armónicos
producidos por los convertidores estáticos del equipo, es decir por el corrector de factor de potencia DC/DC (4), y por los convertidores DC/AC (6).264N AC), and frequency (50-60 Hz.). Following the figure number 1, an EMI / RFI filter (7) is observed, which consists of two LC stages in common mode of configuration in PI (CLC) and one stage in differential mode composed of a low pass filter (LC), and the combination of both filters eliminates harmonics produced by the static converters of the equipment, that is to say by the DC / DC power factor corrector (4), and by the DC / AC converters (6).
Un convertidor AC / DC (3) que puede ser cualquier puente rectificador de media potencia. Un convertidor DC/DC (4), que es un corrector de factor de potencia con control en alta frecuencia, que funciona por control de corriente media, y la topología empleada es el "boost chopper" o convertidor de continua / continua elevador.An AC / DC converter (3) that can be any medium power bridge rectifier. A DC / DC converter (4), which is a power factor corrector with high frequency control, which operates by medium current control, and the topology used is the "boost chopper" or continuous / continuous elevator converter.
Este convertidor de continua / continua elevador realiza la función de corregir la forma de onda de la intensidad de línea, dejándola senoidal, y eleva la tensión del bus interno de tensión continua, por ejemplo de 31 IV a 400V. El factor de potencia de la corriente de línea obtenido por este procedimiento es de 0,99, mejorando el factor de cresta hasta el límite óptimo.This continuous / continuous elevator converter performs the function of correcting the waveform of the line intensity, leaving it sinusoidal, and raises the voltage of the internal DC bus, for example from 31 IV to 400V. The power factor of the line current obtained by this procedure is 0.99, improving the crest factor to the optimum limit.
Tal y como se ha dicho anteriormente, la invención presenta un conjunto capacitivo acumulador de energía (5), que está compuesto para este caso de 2 grupos de condensadores, conectados en serie como divisor capacitivo para obtener una tensión de 200N.As stated above, the invention presents a capacitive energy storage assembly (5), which is composed of 2 groups of capacitors, connected in series as a capacitive divider to obtain a voltage of 200N.
Por último, siguiendo la figura número 1, el balasto multicarga presenta un grupo de osciladores de alta potencia (6), que estará formado por un número Ν de inversores, en este caso dos, que se gobernarán de forma simultanea con el mismo lazo de control, y cada inversor suministrará a una carga de 1280 W, con lo que los semiconductores serán reducidos y económicos.Finally, following figure number 1, the multi-load ballast presents a group of high power oscillators (6), which will be formed by a number Ν of inverters, in this case two, which will be governed simultaneously with the same loop of control, and each inverter will supply a load of 1280 W, so the semiconductors will be reduced and economical.
El sistema de control de los osciladores será efectuado con un controladorThe oscillator control system will be carried out with a controller
P M (pulse width modulation) comercial, trabajando con las etapas de frecuencias descritas en la figura número 3, en la cual debe tener en cuenta que las cifras situadas en la zona inferior y horizontalmente corresponden a un tiempo de actuación de la invención.P M (pulse width modulation) commercial, working with the frequency stages described in figure number 3, in which you must take into account that the figures located in the lower area and horizontally correspond to a time of action of the invention.
En el exterior del balasto multicarga (1) o equipo principal, se encuentran las etapas resonantes serie-paralelo L-C referenciadas con (10), (11) y (12), asociadas a los tubos o lámparas (13), (14) y (15), permitiendo esta característica
un conexionado sustancialmente simplificado, ya que a tenor de la potencia de cada lámpara, así será el valor de la inductancia serie asociada, pero siempre calculada para que a la misma frecuencia final de trabajo, todos los tubos funcionen a su potencia nominal.On the outside of the multi-load ballast (1) or main equipment, there are the LC series-parallel resonant stages referenced with (10), (11) and (12), associated with the tubes or lamps (13), (14) and (15), allowing this feature a substantially simplified connection, since according to the power of each lamp, this will be the value of the associated series inductance, but always calculated so that at the same final working frequency, all the tubes operate at their nominal power.
El balasto multicarga o equipo principal (1), se conecta remotamente a la carga por medio del bus de alta frecuencia (9), que está compuesto de varios conductores, uno común y otros de alta frecuencia, uno por cada inversor.The multi-load ballast or main equipment (1) is connected remotely to the load by means of the high frequency bus (9), which is composed of several conductors, one common and the other high frequency, one for each inverter.
La carga (2), tal y como se muestra en la figura número 2, puede estar compuesta por un cierto número de lámparas de un tipo de potencia, por ejemplo de 80W (13), más un cierto número de otras de diferente potencia, por ejemplo de 100 W (14), y más por diferentes grupos de distintos tipos de lámparas (15).The load (2), as shown in figure number 2, can be composed of a certain number of lamps of one type of power, for example 80W (13), plus a certain number of others of different power, for example 100 W (14), and more for different groups of different types of lamps (15).
Es decir, el balasto electrónico multicarga (1) puede funcionar con un número variable de tubos (13), (14) y (15), así como con tubos de distinta potencia simultáneamente, debiéndose tener en cuenta que si la suma de la potencia de todos los tubos conectados (13), (14) y (15), siempre debe ser inferior a la potencia máxima dimensionada en el equipo principal (1), en este caso de 2560 vatios, obteniéndose de esta característica el hecho de que el balasto electrónico multicarga, se configure como un invento de aplicación muy versátil, que puede ser aplicado en múltiples prácticas no contempladas en la actualidad para este tipo de elementos.That is, the multi-load electronic ballast (1) can work with a variable number of tubes (13), (14) and (15), as well as with tubes of different power simultaneously, taking into account that if the sum of the power of all the connected tubes (13), (14) and (15), must always be less than the maximum power dimensioned in the main equipment (1), in this case of 2560 watts, obtaining from this characteristic the fact that the Multi-load electronic ballast, be configured as a very versatile application invention, which can be applied in multiple practices not currently contemplated for this type of elements.
El nuevo cableado deriva de cortocircuitar los cátodos que no están conectados a la bobina. Al efectuar esta modificación las repercusiones eléctricas son mínimas. La sobre tensión en el tubo se produce igual que en el cableado utilizado en la actualidad, ya que la tensión entre los dos terminales de un mismo cátodo es muy pequeña. En este esquema solamente es un cable común a todas las lámparas el que se utiliza de manera reducida, quedando un terminal del cátodo sin conectar para simplificarlo aún más.The new wiring derives from short-circuiting the cathodes that are not connected to the coil. When making this modification the electrical repercussions are minimal. The overvoltage in the tube is the same as in the wiring used today, since the voltage between the two terminals of the same cathode is very small. In this scheme it is only a common cable to all lamps that is used in a reduced way, leaving a terminal of the cathode unconnected to simplify it even more.
La tarjeta de salida, que contiene las bobinas y condensadores de cada tubo, evolucionaría de tal como era originalmente a un aspecto más sencillo y con menos conexiones.
El cableado, por consiguiente, que antes necesitaba N+l hilos, ahora utiliza solamente uno. Conviene recordar que el cableado aquí mencionado puede presentar múltiples variantes, habiéndose utilizado la que presenta una mejor relación prestaciones-ahorro de cableado. La figura N° 4 presenta algunas variaciones en la forma de conexión de las lámparas al balasto electrónico.The output card, which contains the coils and capacitors of each tube, would evolve as it originally was to a simpler appearance and with fewer connections. The wiring, therefore, that previously needed N + l wires, now uses only one. It should be remembered that the wiring mentioned here can have multiple variants, having used the one that has a better performance-saving wiring ratio. Figure 4 shows some variations in the way the lamps are connected to the electronic ballast.
Estas diferentes nuevas formas de plantear el cableado presentan diversos inconvenientes. Algunas sólo aumentan el número de hilos y conexiones sin aportar apenas ventajas funcionales, por ejemplo el conexionado de la figura N° 4- A. Otras, como las propuestas de las figuras N° 4-B y C, simplifican y reducen aún más el cableado pero presentarían fuertes picos de resonancia si la lámpara no arrancara bien por que estuviera estropeada o simplemente porque no estuviera conectada.These different new ways of posing the wiring present several drawbacks. Some only increase the number of wires and connections without providing hardly any functional advantages, for example the wiring of Figure N ° 4- A. Others, such as the proposals of Figures N ° 4-B and C, simplify and further reduce the wiring but would have strong resonance peaks if the lamp did not start well because it was broken or simply because it was not connected.
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.It is not considered necessary to make this description more extensive so that any person skilled in the art understands the scope of the invention and the advantages derived therefrom.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando ello no suponga una alteración a la esencialidad del invento.The materials, shape, size and arrangement of the elements will be subject to variation, provided that this does not imply an alteration to the essentiality of the invention.
Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.
The terms in which this report has been described should always be taken broadly and not limitatively.