(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、次のステップを備えた方法。
（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。
【請求項２】
前記ステップ（ｃ）が、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、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｅ）が、前記端子接続手段と、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ための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、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
増加した負荷要求を監視するとともに、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備えた、請求項１に記載した方法。
【請求項５】
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た、請求項１に記載した方法。
【請求項６】
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要求を与えるステップを備えた、請求項１または２に記載した方法。
【請求項７】
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であって、
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
を備えた電力制御システム。
【請求項８】
前記スイッチング手段が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、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
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、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記監視手段が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、請求項７から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記監視手段が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、請求項７から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記監視手段が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、請求項７から１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記監視手段が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、請求項７から１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記タイマ手段が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、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記タイマ手段が、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、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
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が、リレー接点を有する、請求項７から１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記サイクルの間の最適点において前記リレー接点の動作を行なうように、ゼロクロス検出器を備える、請求項１０から１５のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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