СЕТЬ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H05B37/02 H02J13/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сетях наружного освещения для регулирования мощности осветительных установок.

Известна сеть наружного освещения, содержащая источник питания, подключенный через коммутационные аппараты к проводам сети освещения, к которым подсоединены осветительные установки (Медведев Д.Г. Снижение напряжения в наружном освещении без отключения светильников. Информационный листок N 81-0078. Укр.НИИНТИ. Киев, 1981).

Регулирование мощности сети освещения в данном случае осуществляется комбинацией включения коммутационных аппаратов, вводящих или шунтирующих в цепь питания сети диод. Данное устройство применимо только для сети освещения с лампами накаливания. Пульсации светового потока ламп при пониженной мощности ограничивают применение известного устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сеть наружного освещения, содержащая осветительные установки, каждая из которых имеет газоразрядный источник света, подключенный между фазным и нулевым проводами сети освещения через два последовательно включенных балластных элемента, один из которых зашунтирован размыкающим контактом исполнительного реле, катушка которого одним из выводов подключена к нулевому проводу сети освещения (Соколов В.Ф., Валужин В.С. Система регулирования мощности источников света в установках наружного освещения. Информационный листок N 83-0077. УкрНИИНТИ, Киев, 1983). Известное устройство позволяет управлять мощностью сети освещения путем изменения величины индуктивного сопротивления балласта газоразрядных ламп.

Недостатком известного устройства является необходимость прокладки дополнительного провода управления, что делает реализацию сети освещения сложной.

Целью изобретения является упрощение.

Цель достигается тем, что в сеть наружного освещения введены ключ переменного тока с двумя выводами управления и двумя выходными выводами, включенными между одним из фазных и нулевым проводами сети освещения, блок программного управления с выходными выводами, подключенными к выводам управления ключа переменного тока, и двумя выводами питания, соединенными соответственно с указанным одним из фазных и нулевым проводами сети освещения, а также трансформаторы тока на каждую осветительную установку, установленные на упомянутом одном из фазных проводов сети освещения, при этом исполнительные реле снабжены замыкающими контактами, а каждая осветительная установка - датчиком импульсов, входными выводами подключенными к вторичной обмотке соответствующего трансформатора тока, причем первый из них дополнительно соединен с указанным одним из фазных проводов сети освещения, первый выходной вывод каждого датчика импульсов подключен к другому выводу катушки соответствующего исполнительного реле и через его замыкающий контакт к второму выводу датчика импульсов, ключ переменного тока выполнен в виде последовательно соединенных и включенных между его выходными выводами симистора, трансформатора тока и нагрузочного резистора, а также трансформатора управления с двухсекционными первичной и вторичной обмотками, диода, двух резисторов, двух тиристоров, конденсатора и выпрямительного моста, входные выводы которого соединены с вторичной обмоткой трансформатора тока ключа переменного тока, в выходные - с управляющим электродом и катодом второго тиристора, анодом соединенного с управляющим электродом первого тиристора через второй резистор и с катодом диода через первый резистор, первый вывод первой секции вторичной обмотки трансформатора управления соединен с управляющим электродом симистора, а второй вывод - с первым выводом второй секции этой же обмотки трансформатора управления, с катодами тиристора и через конденсатор с катодом диода, анодом соединенного с вторым выводом второй секции той же обмотки трансформатора управления, один из разноименных выводов секции первичной обмотки которой соединены с выходным выводом ключа переменного тока, подключенным к нулевому проводу сети освещения, а другие разноименные выводы подключены к выводам управления упомянутого ключа, анод первого тиристора которого соединен с другим выходным выводом того же ключа, блок программного управления выполнен в виде подключенного между выводами питания датчика программы с тремя переключающими контактными группами, общий вывод первой из которых соединен с выводом питания, соединенным с фазным проводом сети освещения, замыкающий вывод - с замыкающим выводом третьей контактной группы и первым выходным выводом, а размыкающий вывод - с общим выводом второй контактной группы, замыкающий вывод которого соединен с вторым выходным выводом блока программного управления, а размыкающий вывод - с общим выводом третьей контактной группы, каждый датчик импульсов выполнен в виде двух реле с переключающими контактными группами и катушками, шунтированными буферными диодами, двух резисторов, четырех конденсаторов и двух входных диодов, которые разноименными выводами подключены к входному выводу, не соединенному с фазным проводом сети освещения, другие разноименные выводы входных диодов соединены с первыми выводами катушек соответствующих реле через параллельно соединенные соответствующие резистор и конденсатор, а с вторыми выводами указанных катушек через соответственно третий или четвертый конденсатор, первый вывод катушки первого реле соединен с размыкающим выводом контактной группы второго реле, замыкающий вывод которого подключен к первому выходному выводу датчика импульсов, второй выходной вывод которого соединен с размыкающим выводом контактной группы первого реле, замыкающим выводом подключенной к второму выводу катушки второго реле, первый вывод которого соединен с общими выводами контактных групп первого и второго реле, а также с входным выводом датчика импульсов, соединенным с фазным проводом сети.

На фиг. 1 изображена схема сети наружного освещения; на фиг.2 - схема датчика импульсов; на фиг.3 - схема ключа переменного тока и блока программного управления; на фиг.4 показан график работы сети наружного освещения.

Сеть наружного освещения (фиг.1) содержит осветительные установки 1, 2 и 3. Каждая осветительная установка содержит газоразрядный источник 4 питания, соединенный между фазным 5 и нулевым 6 проводами сети через первый 7 и второй 8 балластные элементы. В осветительной установке имеется исполнительное реле 9, катушка которого первым выводом соединена с нулевым проводом 6 сети. Датчик 10 импульсов осветительной установки первым и вторым входными выводами подключен к вторичной обмотке трансформатора 11 тока, установленного первичной обмоткой в фазном проводе 12, причем первый входной вывод датчика импульсов подключен к фазному проводу 12. Исполнительное реле 9 снабжено размыкающим контактом 13, подключенным параллельно второму балластному элементу 8. Замыкающий контакт 14 исполнительного реле 9 подключен параллельно первому и второму выходным выводам датчика 10 импульсов. Входные выводы осветительных установок 2 и 3 подключены к вторичным обмоткам трансформаторов 15 и 16 тока соответственно. Трансформаторы 15 и 16 тока первичными обмотками установлены в фазном проводе 12. Осветительная установка 2 первым выводом питания подключена к фазному проводу 17. Осветительная установка 3 подключена к фазному проводу 12. Вторые выводы питания осветительных установок 2 и 3 подключены к нулевому проводу 6. Первые входные выводы осветительных установок 2 и 3 соединены с фазным проводом 12. Фазные провода 5, 12, 17 через коммутационный аппарат 18 подключены к полюсам АВС источника 19 питания. Нулевой провод 6 соединен с нейтралью источника 19 питания. В конце сети освещения первым выходным выводом к фазному проводу 12, а вторым выходным выводом к нулевому проводу 6 подключен ключ 20 переменного тока. К проводам 12 и 6 подключены выводы питания блока 21 программного управления. Выходные выводы блока программного управления соединены с выводами управления ключа 20 переменного тока.

Датчик 10 импульсов (фиг.2) содержит первый 22 и второй 23 входные диоды, причем катод диода 22 соединен с анодом диода 23, а точка их соединения подключена к второму входному выводу осветительной установки. Анод диода 22 через параллельно включенные первые резистор 24 и конденсатор 25 соединен с точкой соединения катушки первого реле 26 с катодом первого буферного диода 27. Анод диода 27 соединен с вторым выводом катушки 26 первого реле и через второй конденсатор 28 с анодом диода 22. Катод диода 23 через параллельно соединенные второй резистор 29 и третий конденсатор 30 подключен к точке соединения первого вывода катушки второго реле 31 с анодом второго буферного диода 32. Второй вывод катушки реле 31 соединен с катодом диода 32 и через четвертый конденсатор 33 подключен к катоду диода 23. Первый входной вывод датчика 10 импульсов подключен к переключающему контакту 34 второго реле 31 и переключающему контакту 35 реле 26. Размыкающая группа переключающего контакта 34 соединена с первым выводом катушки нулевого реле 26, а замыкающая группа - с первым выходным выводом. Размыкающая группа переключающего контакта 35 подключена к второму выводу датчика импульсов, а замыкающая группа - к второму выводу катушки второго реле 31.

Ключ 20 переменного тока (фиг.3) содержит цепочку из симистора 36, трансформатора 37 тока и нагрузочного резистора 38, подключенную к выходным выводам ключа переменного тока. Трансформатор 39 управления имеет первичную обмотку, имеющую две секции. Разноименные крайние выводы первичной обмотки трансформатора 39 управления подключены к выходным выводам ключа переменного тока. Средний вывод первичной обмотки трансформатора 39 соединен с нулевым проводом сети. Средний вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к катоду первого тиристора 40. Анод тиристора 40 соединен с катодом симистора 36. Управляющий электрод симистора 36 соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 39. Второй вывод данной обмотки подключен к аноду диода 41. Катод диода 41 через последовательную цепочку из первого 42 и второго 43 резисторов соединен с управляющим электродом тиристора 40. Между точкой соединения резисторов 42 и 43 включен анод второго тиристора 44. Катод тиристора 44 подключен к среднему выводу вторичной обмотки трансформатора 39. Управляющий переход тиристора 44 подключен к выходным выводам выпрямительного моста 45. Входные выводы данного моста подключены к вторичной обмотке трансформатора 37 тока. Между средним выводом вторичной обмотки трансформатора 39 управления и точкой соединения резистора 42 с катодом диода 40 включен конденсатор 46.

Блок 21 программного управления (фиг.3) содержит задатчик 47 программ, подключенный к фазному и нулевому проводам сети через первый и второй выводы питания. Общий вывод первой переключающей группы 48 подключен к первому выводу питания, подключенному к фазному проводу сети освещения. Размыкающий вывод контактной группы 48 соединен с общим выводом второй переключающей группы 49. Размыкающий вывод контактной группы 49 соединен с общим выводом третьей переключающей группы 50. Замыкающие выводы первой контактной группы 48 и третьей контактной группы 50 объединены и подсоединены к первому выходному выводу. Второй выходной вывод блока программного управления соединен с замыкающим выводом второй контактной группы 49.

Сеть наружного освещения работает следующим образом.

При замыкании контактов коммутационного аппарата 18 в фазные провода 5, 12, 17 поступает напряжение от источника 19 питания. К осветительным установкам 1, 2, 3 подается напряжение от фазных 5, 17, 12 соответственно и нулевого 6 проводов. Так как при включении коммутационного аппарата 18 возможно подсоединение фазного провода 12 к полюсу С источника 19 питания в любом полупериоде сетевого напряжения, то амплитуда нулевого тока в проводе 12 может быть любой полярности, а это в свою очередь обусловливает произвольное срабатывание одного из реле в датчике 10 импульсов. Например, в момент Т_вкл (фиг.4) коммутационный аппарат 18 включен в полуволну тока отрицательной полярности, таким образом первым сигналом, фиксируемым датчиком 10, является импульс тока i_n отрицательной полярности (фиг.4а). В данном случае в датчике 10 срабатывает реле 31. При срабатывании реле 31 его контакт 34 отключается первый входной вывод от катушки реле 26 и подключает данный вывод, соединенный с фазным проводом 12, к первому выходному выводу датчика импульсов. В этом случае к исполнительному реле 9 приложено фазное напряжение. Реле 9 срабатывает. При срабатывании реле 9 размыкается контакт 13 и замыкается контакт 14. После установки контакта 34 в исходное положение реле 9 остается включенным, так как оно через свой контакт 14 оказывается подключенным к второму выходному выводу, соединенному через контакт 34 с первым входным выводом, подключенным к фазному проводу 12. Таким образом, в момент включения сети освещения Т_вкл в осветительных установках 1, 2, 3 включаются исполнительные реле 9, которые своим контактом 13 дешунтируют дроссель 8, включая тем самым осветительные установки в режим пониженной мощности Ф = 50% (фиг.4в). С момент включения Т_вкл в блоке 21 программного управления начинает работать задатчик 47 программы, так как к нему подводится напряжение проводов 12 и 6. Учитывая тот факт, что в вечернее время источники света должны работать в режиме полной мощности Φ= 100% , а включение реле в датчиках 10 импульсов осветительных установок произвольное, в блоке программного управления через короткую паузу T_n = 2-5 с (фиг. 4в) срабатывает переключающий контакт 50. В этом случае первая секция первичной обмотки трансформатора 39 подключается между нулевым 6 и фазным 12 проводами. Такое подключение обеспечивает работу схемы управления симистором 36 ключа 20 переменного тока в положительном полупериоде. Симистор 36 формирует импульс тока i_1у (фиг.4б), что обусловливает возрастание рабочего тока i_р1 в проводе 12 до величины i_1к (фиг.4а). Амплитуда тока i_1к положительной полярности в датчике 10 импульсов фиксируется срабатыванием реле 26. При срабатывании реле 26 переключается контакт 34, который отключается от второго выходного вывода, тем самым обрывая цепь питания катушки исполнительного реле 9, и одновременно шунтирует катушку реле, предохраняя ее от ложного срабатывания. Исполнительное реле 9 устанавливается в исходное положение, размыкает свой контакт 14 и замыкает контакт 13. Контакт 13 шунтирует дроссель 8, переводя сеть освещения в режим полной мощности Φ= = 100% (фиг. 4в). При возрастании в сети рабочего тока до величины i_рz в результате шунтирования в осветительных установках дополнительных дросселей датчиками импульсов ложный сигнал не фиксируется, так как в датчиках импульсов катушка реле 31 зашунтирована контактом 35. Шунтирование контактом 35 катушки реле 31 позволяет также зарядить конденсаторы 30 и 33 до равной амплитуды напряжения, что исключает ложное срабатывание реле 31 при дешунтировании его контактом 35. В случае включения сети освещения коммутационным аппаратом 18 с положительного полупериода сетевого напряжения режим Φ = = 100% устанавливается с момента T_вкл. В этом случае повторное формирование сигнала не вызывает изменений в осветительных установках 1, 2, 3. Переключение сети в ночные часы на режим пониженной мощности производится при переключении задатчиком 47 программы контакта 49 (фиг.3). В данном случае с первой секции первичной обмотки трансформатора 39 переменного тока сетевое напряжение снимается. Прикладывается это сетевое напряжение к второй секции первичной обмотки ключа 20 переменного тока. Симистор 36 однократно открывается в отрицательной полуволне сети переменного тока, и формируется токовый сигнал i_2у. Сигнал i_2у накладывается на синусоиду рабочего тока i_р2. Таким образом, датчиками 10 импульсов осветительных установок фиксируется токовый сигнал i_2к в полуволне отрицательной полярности.

Данный импульс фиксируется срабатываем реле в датчике 10 импульсов. По вышеописанной технологии для срабатывания реле контактом данного реле включается исполнительное реле 9, дешунтируя дроссель 8 и переводя сеть освещения в режим пониженной мощности Φ= 50%. В утренние часы задатчик 47 программы переключает контакт 48. В этом случае сетевое напряжение снимается с второй секции и подается на первую секцию первичной обмотки трансформатора 39. Ключ 20 переменного тока в данном случае формирует импульс i_3у (фиг.4б), обеспечивая перевод сети в режим полной мощности Φ= 100%. Через определенное время в зависимости от графика работы сети коммутационный аппарат 18 отключают и все устройство обеспечивается и устанавливается в исходное положение для нового цикла работы.

Пример конкретного выполнения. Сеть наружного освещения может быть реализована в установках 380/220 В с осветительными установками, имеющими лампы ДРЛ-400, снабженными двумя дросселями. В качестве ключа переменного тока применено устройство по авт.св. N 955409. Блок программного управления выполнен на базе программного реле времени ВС - 10 - 32У4, трансформаторы тока, устанавливаемые в проводе управления, приняты типа ИТ-81. Датчики импульсов содержат приемные элементы с конденсаторами 0,1 и 1 мкФ. Приемные реле типа РП-7, буферные и входные диоды типа Д226Д. Исполнительное реле типа МКУ-48.

Сеть наружного освещения позволяет осуществлять регулирование мощности освещения с целью экономии электроэнергии и увеличения срока службы источников света. Управление осветительными установками дистанционное, без прокладки линии управления, позволяет увеличить экономический эффект при модернизации сети освещения.

Использование: в сетях наружного освещения для регулирования мощности осветительных установок. Сущность: за счет введения ключа переменного тока, блока программного управления и датчиков импульсов с соответствующими схемными решениями удается упростить устройство в зависимости от графика работы сети и сэкономить электроэнергию, увеличить срок службы источников света. Управление осветительными установками производится дистанционно, без прокладки линии управления. 4 ил.

СЕТЬ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ, содержащая осветительные установки, каждая из которых имеет газоразрядный источник света, подключенный между фазным и нулевым проводами сети освещения через два последовательно включенных балластных элемента, один из которых зашунтирован размыкающим контактом исполнительного реле, катушка которого одним из выводов подключена к нулевому проводу сети освещения, отличающаяся тем, что, с целью упрощения, в нее введены ключ переменного тока с двумя выводами управления и двумя выходными выводами, включенными между одним из фазных и нулевым проводами сети освещения, блок программного управления с выходными выводами, подключенными к выводам управления ключа переменного тока, и двумя выводами питания, соединенными соответственно с одним из фазных и нулевым проводами сети освещения, а также трансформаторы тока на каждую осветительную установку, установленные на упомянутом одном из фазных проводов сети освещения, при этом исполнительные реле снабжены замыкающими контактами, а каждая осветительная установка - датчиками импульсов, входными выводами, подключенными к вторичной обмотке соответствующего трансформатора тока, причем первый из них дополнительно соединен с одним из фазных проводов сети освещения, первый выходной вывод каждого датчика импульсов подключен к другому выводу катушки соответствующего исполнительного реле и через его замыкающий контакт к второму выходному выводу датчика импульсов ключ переменного тока выполнен в виде последовательно соединенных и включенных между его выходными выводами симистора, трансформатора тока и нагрузочного резистора, а также трансформатора управления с двухсекционными первичной и вторичной обмотками, диода, двух резисторов, двух тиристоров, конденсатора и выпрямительного моста, входные выводы которого соединены с вторичной обмоткой трансформатора тока ключа переменного тока, а выходные - с управляющим электродом и катодом второго тиристора, анодом соединенного с управляющим электродом первого тиристора через второй резистор и с катодом диода через первый резистор, первый вывод первой секции вторичной обмотки трансформатора управления соединен с управляющим электродом симистора, а второй вывод - с первым выводом второй секции этой же обмотки трансформатора управления, с катодами тиристоров и через конденсатор - с катодом диода, анодом соединенного с вторым выводом второй секции той же обмотки трансформатора управления, одни из разноименных выводов секции первичной обмотки которой соединены с выходным выводом ключа переменного тока, подключенным к нулевому проводу сети освещения, а другие разноименные выводы - к выводам управления указанного ключа, анод первого тиристора которого соединен с другим выходным выводом того же ключа, блок программного управления выполнен в виде подключенного между выводами питания задатчика программы с тремя переключающими контактными группами, общий вывод первой из которых соединен с выводами питания, соединенным с фазным проводом сети освещения, замыкающий вывод - с замыкающим выводом третьей контактной группы и первым выходным выводом, а размыкающий вывод - с общим выводом второй контактной группы, замыкающий вывод которой соединен с вторым выходным выводом блока программного управления, а размыкающий вывод - с общим выводом третьей контактной группы, каждый датчик импульсов выполнен в виде двух реле с переключающими контактными группами и катушками, шунтированными буферными диодами, двух резисторов, четырех конденсаторов и двух входных диодов, которые разноименными выводами подключены к входному выводу, соединенному с нулевым проводом сети освещения, другие разноименные выводы входных диодов соединены с первыми выводами катушек соответствующих реле через параллельно соединенные соответствующие резистор и конденсатор, а вторыми выводами указанных катушек через соответственно третий и четвертый конденсаторы, первый вывод катушки первого реле соединен с размыкающим выводом контактной группы второго реле, замыкающий вывод которой подключен к первому выходному выводу датчика импульсов, второй выходной вывод которого соединен с размыкающим выводом контактной группы первого реле, замыкающим выводом подключенной к второму выводу катушки второго реле, первый вывод которой соединен с общими выводами контактных групп первого и второго реле, а также с входным выводом датчика импульсов, соединенным с фазным проводом сети.