專利名稱：新型燈光節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種節(jié)電器，特別是一種照明燈光系統(tǒng)用的節(jié)電器。
背景技術(shù)：
由于能源的日趨緊張，各種節(jié)電器涌現(xiàn)市場(chǎng)。目前在照明節(jié)電器中有自耦式變壓器調(diào)輸出的方案和晶閘管斬波型方案。但晶閘管斬波型在調(diào)壓時(shí)將產(chǎn)生大量諧波污染，大多數(shù)廠家因此采用自耦式變壓器調(diào)輸出的方案。這種方案如圖1所示，圖中KM旁路接觸器；KM1205V輸出控制接觸器，即低節(jié)電檔KM2195V輸出控制接觸器，即高節(jié)電檔；T調(diào)輸出自耦式變壓器即調(diào)相線；RL負(fù)載。
該技術(shù)方案是通過(guò)調(diào)節(jié)自耦式變壓器次級(jí)線圈數(shù)量，來(lái)達(dá)到改變輸出電壓的目的。在控制原理上，KM和KM1、KM2互鎖，KM1和KM2互鎖，由L端接入市電相線即火線，B點(diǎn)接負(fù)載RL，N為零線，其工作過(guò)程如下①、旁通(非節(jié)電)KM1、KM2先斷開(kāi)，再吸合KM，UA＝UB，RL兩端電壓等于市電電壓；②、低節(jié)電(在標(biāo)準(zhǔn)市電220V下，輸出為205V)，先斷開(kāi)KM1，再吸合KM2；③、由低節(jié)電轉(zhuǎn)為高節(jié)電(標(biāo)準(zhǔn)市電220V下，輸出為195V)，先斷開(kāi)KM1，再吸合KM2。
從以上的調(diào)壓原理和工作過(guò)程可看出該方案存在以下幾個(gè)方面的技術(shù)缺陷①、由于節(jié)電器工作的總電流I＝IR+IT，而IT的電流較小，較大的電流IR通過(guò)B點(diǎn)經(jīng)過(guò)RL形成閉合回路，因此KM，KM1，KM2在切換時(shí)，觸點(diǎn)流過(guò)電流大，容易損壞接觸器，嚴(yán)重影響了節(jié)電器本身的穩(wěn)定性和使用壽命；
②、由于在每次切換時(shí)，負(fù)載RL必須先脫離供電回路，再接入，這樣就造成了負(fù)載RL有斷電的現(xiàn)象，其斷電時(shí)間為2個(gè)接觸器動(dòng)作的時(shí)間。這種情況，如果RL為照明負(fù)載，就容易造成發(fā)光源熄滅再啟動(dòng)，也就是節(jié)電行業(yè)中所說(shuō)的“閃斷”現(xiàn)象。此現(xiàn)象對(duì)燈具的損傷較大；③、電壓調(diào)節(jié)時(shí)，由于有負(fù)載的“閃斷”現(xiàn)象和接觸器切換電流較大，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)不可能設(shè)置多檔自動(dòng)調(diào)節(jié)，嚴(yán)重降低了機(jī)器的智能化程度和適用性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種調(diào)節(jié)自耦式變初級(jí)即輸入端線圈的數(shù)量，來(lái)達(dá)到改變輸出電壓的目的，同時(shí)調(diào)節(jié)切換時(shí)觸點(diǎn)電流小，不易損壞接觸器；調(diào)節(jié)切換過(guò)程中沒(méi)有“閃斷”現(xiàn)象；可以設(shè)置多檔調(diào)節(jié)，便于系統(tǒng)智能化的新型燈光系統(tǒng)節(jié)電器。
上述目的采用以下的技術(shù)方案即可以實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案的節(jié)電器與現(xiàn)有技術(shù)一樣，包括一個(gè)變壓器T，變壓器T包括互相串接的一個(gè)初級(jí)線圈CB和一個(gè)次級(jí)線圈BA，初級(jí)線圈CB的一端C與市電零線N連接，次級(jí)線圈BA的一端A與市電的火線L連接，燈光負(fù)載R一端接在初級(jí)線圈CB和次級(jí)線圈BA的接點(diǎn)B，另一端接零線N，在初級(jí)線圈CB和燈光負(fù)載R之間并聯(lián)有一個(gè)接觸器KM，其改進(jìn)是所說(shuō)的初級(jí)線圈CB被分割成至少兩段Ba1和a2C；在初級(jí)線圈CB的斷開(kāi)點(diǎn)a1、a2之間串接一個(gè)接觸器KM5；在線圈a2C的中間設(shè)置兩個(gè)抽頭E和D，抽頭E、D和線圈a2C的端點(diǎn)C分別連接一個(gè)接觸器KM3、KM2、KM1；在線圈Ba1的中間設(shè)置一個(gè)抽頭F，抽頭F連接一個(gè)接觸器KM4；接觸器KM4、KM3、KM2、KM1的另一端均與零線N連接；上述的接觸器KM與接觸器KM4、KM3、KM2、KM1互鎖，接觸器KM4、KM3、KM2、KM1之間也互鎖；這些接觸器的動(dòng)作靠微電腦系統(tǒng)程序進(jìn)行控制運(yùn)行。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.克服了次級(jí)線圈大電流切換的缺陷，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)線圈的小電流切換，避免了“閃斷”現(xiàn)象的發(fā)生。
為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，讓我們先簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)一下自耦變壓器帶負(fù)載降壓運(yùn)行時(shí)的電流分配狀況。如圖2所示，圖中L和N分別接220V的交流電源；變壓器的B為固定輸出電壓210V；RL為負(fù)載。
從圖中可看出，I為總的輸入電流，IR為負(fù)載電流，IT為流經(jīng)變壓器線圈LBC的電流。我們假設(shè)輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)的220V，I＝100A的條件下將壓運(yùn)行，那么IT的電流值計(jì)算如下∵UAC＝220V VBC＝210V∴UAB＝220-210＝10V變壓器T的功耗PT＝I×VAB＝100×10＝1000VA流經(jīng)線圈LBC的電流IT＝PT÷UBC＝1000÷210＝4.76A根據(jù)以上計(jì)算可知，此時(shí)流經(jīng)線圈LBC的電流IT約占總電流的5％。
如果能通過(guò)改變線圈LBC的匝數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)B點(diǎn)輸出電壓就可以克服原方案的大電流切換，同時(shí)在換檔時(shí)，斷開(kāi)LBC，不影響負(fù)載RL，通過(guò)線圈LAB形成閉合回路。對(duì)RL來(lái)說(shuō)就沒(méi)有斷電現(xiàn)象的發(fā)生，穩(wěn)定了負(fù)載正常運(yùn)行，就突破了原方案存在的技術(shù)缺陷。
根據(jù)自耦變壓器的工作原理，完全可在不改變變壓器線圈LAB匝數(shù)的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器初級(jí)線圈LBC的匝數(shù)改變輸出端B的電壓，本方案就是采用調(diào)節(jié)變壓器初級(jí)線圈LBC的匝數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的。
2.克服了切換時(shí)，接觸器觸點(diǎn)瞬間高壓放電，容易損壞接觸器的缺陷。
造成切換時(shí)接觸器觸點(diǎn)瞬間高壓放電的原因是，由于LBC的線圈匝數(shù)較多，線圈儲(chǔ)能較多，在斷開(kāi)LBC時(shí)，接觸器觸點(diǎn)會(huì)造成高壓拉弧，容易損壞切換器件。根據(jù)電感儲(chǔ)能的特性，如果線圈匝數(shù)越少，在斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就小，切換器件觸點(diǎn)拉弧就越小。本技術(shù)方案將變壓器線圈LBC線圈換檔時(shí)，分割為3～4段，將LBC上儲(chǔ)存的能量通過(guò)2～3點(diǎn)釋放，降低每一點(diǎn)的能量釋放，就可消除因拉弧而損壞切換器件的現(xiàn)象。
3.由于可以進(jìn)行多檔調(diào)節(jié)，因此使用范圍大，并且便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化的新型燈光系統(tǒng)節(jié)電器。
為了使本實(shí)用新型更加清晰，下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)電器的電路原理圖。
圖2是自耦變壓器帶負(fù)載降壓運(yùn)行時(shí)的電流分配狀況圖。
圖3是本實(shí)用新型的節(jié)電器實(shí)施例一的電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型的節(jié)電器實(shí)施例二的電路原理圖。
圖5是微電腦控制方框圖。
圖6是微電腦控制程序流程圖。
具體的實(shí)施方式實(shí)施例一，參看圖3。圖中變壓器T的LBC段線圈被接觸器KM5分成兩段；A點(diǎn)為輸入電壓點(diǎn)；B點(diǎn)為可變輸出端；C點(diǎn)為95％Vin輸出調(diào)節(jié)端，由KM1控制；D點(diǎn)為93％Vin輸出調(diào)節(jié)端，由KM2控制；E點(diǎn)為90％Vin輸出調(diào)節(jié)端，由KM3控制；F點(diǎn)為88％Vin輸出調(diào)節(jié)端，由KM4控制；L為相線輸入端；N為零線；RL為負(fù)載。
本實(shí)施例包括一個(gè)變壓器T，變壓器T包括互相串接的一個(gè)初級(jí)線圈CB和一個(gè)次級(jí)線圈BA，初級(jí)線圈CB的一端C與市電零線N連接，次級(jí)線圈BA的一端A與市電的火線L連接，燈光負(fù)載R一端接在初級(jí)線圈CB和次級(jí)線圈BA的接點(diǎn)B，另一端接零線N，在初級(jí)線圈CB和燈光負(fù)載R之間并聯(lián)有一個(gè)接觸器KM。所說(shuō)的初級(jí)線圈CB被分割成兩段Ba1和a2C；在初級(jí)線圈CB的斷開(kāi)點(diǎn)a1、a2之間串接一個(gè)接觸器KM5；在線圈a2C的中間設(shè)置兩個(gè)抽頭E和D，抽頭E、D和線圈a2C的端點(diǎn)C分別連接一個(gè)接觸器KM3、KM2、KM1；在線圈Ba1的中間設(shè)置一個(gè)抽頭F，抽頭F連接一個(gè)接觸器KM4；接觸器KM4、KM3、KM2、KM1的另一端均與零線N連接；上述的接觸器KM與接觸器KM4、KM3、KM2、KM1互鎖，接觸器KM4、KM3、KM2、KM1之間也互鎖；這些接觸器的動(dòng)作靠微電腦系統(tǒng)程序進(jìn)行控制運(yùn)行。
實(shí)施例二，參看圖4。本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，其區(qū)別在于所說(shuō)的初級(jí)線圈CB被分割成三段Ba1、a2b1和b2C；在初級(jí)線圈CB的斷開(kāi)點(diǎn)a1、a2和b1、b2之間分別串接一個(gè)接觸器KM5、KM6；在線圈a2b1的中間設(shè)置兩個(gè)抽頭F和E，抽頭F和E分別連接一個(gè)接觸器KM4、KM3；在線圈b2C的中間設(shè)置一個(gè)抽頭D，抽頭D和線圈b2C的端點(diǎn)C分別連接一個(gè)接觸器KM2、KM1；接觸器KM4、KM3、KM2、KM1的另一端均與零線N連接；上述的接觸器KM與接觸器KM4、KM3、KM2、KM1互鎖，接觸器KM4、KM3、KM2、KM1之間也互鎖；這些接觸器的動(dòng)作靠微電腦系統(tǒng)程序進(jìn)行控制運(yùn)行。
控制的過(guò)程如下所述當(dāng)需調(diào)節(jié)電壓時(shí)，例如輸出電壓從95％Vin降為93％Vin，在程序控制下，切換過(guò)程是①KM1、KM5、KM6同時(shí)斷開(kāi)；②再吸合KM2；③再吸合KM5、KM6，完成自動(dòng)切換過(guò)程。
可以看出在完成步驟①時(shí)，線圈LBC被分割為L(zhǎng)Ba1，La2b1，Lb2C三段，將能量釋放分為KM5、KM6和KM1三個(gè)接觸器，使切換動(dòng)作點(diǎn)的釋放量大大減少。同時(shí)RL始終沒(méi)有斷電，所以不會(huì)造成照明器有“閃斷”現(xiàn)象。切換器件KM1～KM6的功率均較小，最大功率也僅為旁路接觸器KM容量的20％，大大降低了生產(chǎn)成本，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。
當(dāng)需退出降壓時(shí)，KM1～KM6中閉合的器件同時(shí)斷開(kāi)，KM再吸合，UA＝UB，RL兩端電壓為市電電壓。
在此過(guò)程，RL的電流始終通過(guò)LAB形成回路。在KM吸合時(shí)，僅僅短接變壓器線LAB，所以KM的切換電流也較小，旁路接觸器KM的使用時(shí)間將比原方案延長(zhǎng)。
在線圈BC分兩段的工作過(guò)程中少一個(gè)接觸器KM6的工作，其他相同。
該方案，配合相應(yīng)的微電腦系統(tǒng)控制電路，可在降壓調(diào)節(jié)時(shí)，做到逐步降壓，減少燈光在調(diào)節(jié)電壓時(shí)產(chǎn)生的閃爍感，同時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓，及時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓，保證使用場(chǎng)所的照明度。
其微電腦系統(tǒng)控制程序是從電網(wǎng)模擬量信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入微電腦，微電腦控制驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)接觸器控制單元?jiǎng)幼?，同時(shí)由節(jié)電器輸出的模擬量再反饋到A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)監(jiān)控節(jié)電器的輸出狀態(tài)。具體控制程序的流程如圖5所示，這里不再贅述。
根據(jù)上述的工作原理，如果將初級(jí)線圈分成4段或更多段同樣是可以的，這要根據(jù)用戶的照明系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于實(shí)施例所公開(kāi)的范圍，根據(jù)本實(shí)施例進(jìn)行改變而形成的等同技術(shù)方案，也應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種新型燈光節(jié)電器，包括一個(gè)變壓器(T)，變壓器(T)包括互相串接的一個(gè)初級(jí)線圈(CB)和一個(gè)次級(jí)線圈(BA)，初級(jí)線圈(CB)的一端(C)與市電零線(N)連接，次級(jí)線圈(BA)的一端(A)與市電的火線(L)連接，燈光負(fù)載(RL)一端接在初級(jí)線圈(CB)和次級(jí)線圈(BA)的接點(diǎn)(B)，另一端接零線(N)，在初級(jí)線圈(CB)和燈光負(fù)載(RL)之間并聯(lián)有一個(gè)接觸器(KM)，其特征是所說(shuō)的初級(jí)線圈(CB)被分割成至少兩段(Ba1)和(a2C)；在初級(jí)線圈(CB)的斷開(kāi)點(diǎn)(a1)、(a2))之間串接一個(gè)接觸器(KM5)；在線圈(a2C)的中間設(shè)置兩個(gè)抽頭(E)和(D)，抽頭(E)、(D)和線圈(a2C)的端點(diǎn)(C)分別連接一個(gè)接觸器(KM3)、(KM2)、(KM1)；在線圈(Ba1)的中間設(shè)置一個(gè)抽頭(F)，抽頭(F)連接一個(gè)接觸器(KM4)；接觸器(KM4)、(KM3)、(KM2)、(KM1)的另一端均與零線(N)連接；上述的接觸器(KM)與接觸器(KM4)、(KM3)、(KM2)、(KM1)互鎖，接觸器(KM4)、(KM3)、(KM2)、(KM1)之間也互鎖；這些接觸器的動(dòng)作靠微電腦系統(tǒng)程序進(jìn)行控制運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型燈光節(jié)電器，其特征是所說(shuō)的初級(jí)線圈(CB)被分割成三段(Ba1)、(a2b1)和(b2C)；在初級(jí)線圈(CB)的斷開(kāi)點(diǎn)(a1)、(a2)和(b1)、(b2)之間分別串接一個(gè)接觸器(KM5)、(KM6)；在線圈(a2b1)的中間設(shè)置兩個(gè)抽頭(F)和(E)，抽頭(F)和(E)分別連接一個(gè)接觸器(KM4)、(KM3)；在線圈(b2C)的中間設(shè)置一個(gè)抽頭(D)，抽頭(D)和線圈(b2C)的端點(diǎn)(C)分別連接一個(gè)接觸器(KM2)、(KM1)；接觸器(KM4)、(KM3)、(KM2)、(KM1)的另一端均與零線(N)連接；上述的接觸器(KM)與接觸器(KM4)、(KM3)、(KM2)、(KM1)互鎖，接觸(KM4)、(KM3)、(KM2)、(KM1)之間也互鎖；這些接觸器的動(dòng)作靠微電腦系統(tǒng)程序進(jìn)行控制運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型燈光節(jié)電器，其特征是所說(shuō)的微電腦系統(tǒng)程序是從電網(wǎng)模擬量信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入微電腦，微電腦控制驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)接觸器控制單元?jiǎng)幼?，同時(shí)由節(jié)電器輸出的模擬量再反饋到A/D轉(zhuǎn)換器，由微電腦實(shí)時(shí)檢測(cè)節(jié)電器的輸出狀況。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型燈光節(jié)電器，旨在克服現(xiàn)有的節(jié)電器利用次級(jí)線圈大電流切換，使切換過(guò)程中接觸器觸點(diǎn)電流大，易損壞接觸器；切換過(guò)程中有“閃斷”現(xiàn)象的缺陷。本實(shí)用新型是通過(guò)把初級(jí)線圈至少分割成兩段，再利用初級(jí)線圈進(jìn)行小電流切換；在初級(jí)線圈的斷開(kāi)點(diǎn)之間分別串接一個(gè)接觸器；在分段的初級(jí)線圈中設(shè)置抽頭，每個(gè)抽頭連接一個(gè)接觸器。上述的各個(gè)接觸器之間互鎖且并聯(lián)接地；這些接觸器的動(dòng)作靠微電腦系統(tǒng)程序進(jìn)行控制運(yùn)行，從而使節(jié)電器使用范圍大，故障率低，智能化程度高，可適用于各種照明系統(tǒng)中節(jié)電之用。
文檔編號(hào)H02M5/02GK2831686SQ200520067159
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
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