磁鎮流器故障隔離系統和方法
2023-05-19 17:15:31
專利名稱：磁鎮流器故障隔離系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及磁鎮流器，更具體地涉及用於隔離磁鎮流器故障 的系統和方法。
背景技術：
磁鎮流器被用在電照明固定裝置(諸如高強度放電(HID)和焚光 照明固定裝置)中，以用於向HID燈或螢光燈提供功率。磁鎮流器時 常會受到內部或外部故障。當前，慢速動作熔斷器(緩動式熔斷器) 和/或熱保護器與磁鎮流器的輸入線串聯安裝，用以在故障的情況中隔 離磁鎮流器。慢速動作熔斷器目前用於允許高浪湧啟動電流當磁鎮 流器接通時慢速動作熔斷器不打開，這樣可以進行正常操作。熱保護 器在物理上位於磁鎮流器繞組之中或之上，並且當在熱保護器上檢測 到高溫時打開熱保護器以切斷到磁鎮流器的輸入電流。當高溫清除時 熱保護器重新設置為關閉。慢速動作熔斷器和熱保護器單獨或組合使用，並不能防止全範圍 的故障。慢速動作熔斷器可能花費相當多的時間，以分鐘或小時為單 位，來清除剛剛超過熔斷器額定值的故障。如杲故障電流上升非常迅 速，諸如在繞組對磁芯接地故障的情況中可能發生的，鎮流器可能在 慢速動作熔斷器可以清除故障之前突變地失效。如果相同的故障導致 磁鎮流器的溫度增加，熱保護器可以打開以解除該故障並在溫度回到 正常時重新設置，但這導致了另外的問題。當故障是永久的時，如果 熔斷器沒有永久地清除故障，該熱保護器將重複地循環。本來地，熱 保護器的溫度設置點隨重複的循環而增加，所以在熱保護器打開之前 需要不斷更高的磁鎮流器溫度。該熱保護器將最終關閉並且不能提供 保護以清除故障。期望的是，提供一種磁鎮流器故障隔離系統和方法以克服上述缺點。發明內容本發明的一個方面提供了一種磁鎮流器故障隔離系統，包括具 有電流輸入的磁鎮流器，該,茲鎮流器具有額定工作電流和額定浪湧電 流；以及與電流輸入可操作地串聯連接的快速動作熔斷器，該快速動 作熔斷器具有額定持續電流和額定過載電流。快速動作熔斷器的安培 值選擇針對預定電流因數乘以額定工作電流的額定持續電流與針對額 定浪湧電流的額定過載電流中的4交大值。本發明的另 一 方面提供了 一種磁鎮流器故障隔離系統製造方法， 包括提供具有電流輸入的磁鎮流器，該磁鎮流器具有額定工作電流 和額定浪湧電流；確定針對預定電流因數乘以額定工作電流的額定持 續電流；確定針對額定浪湧電流的額定過載電流；選擇快速動作熔斷 器，其具有額定持續電流和額定過載電流中的較大值的安培值；以及將快速動作熔斷器可搡作地串聯連接到電流輸入。本發明的另一方面提供了一種磁鎮流器故障隔離系統，包括用 於從電源提供燈電流的磁裝置，該磁電流提供裝置接收工作電流和浪 湧電流；以及快速動作裝置，用於當提供的電流超過額定安培值時電 氣隔離該磁電流提供裝置，該快速動作隔離裝置具有額定持續電流和 額定過載電流。額定安培值是針對預定電流因數乘以工作電流的額定 持續電流與針對浪湧電流的額定過載電流中的較大值。結合閱讀附圖，通過下面優選實施例的詳細描述，本發明的前述 以及其他特徵和優點將更加清楚。詳細描述和附圖僅僅是本發明的示 例性說明而非限制本發明，本發明的範圍通過所附的權利要求書及其 等效物來限定。
圖1是根據本發明製造的磁鎮流器故障隔離系統的示意圖； 圖2是根據本發明製造的磁鎮流器故障隔離系統的生產方法流程 圖；以及圖3是根據本發明製造的磁鎮流器故障隔離系統的各種實施例的表。
具體實施方式
圖1是根據本發明製造的磁鎮流器故障隔離系統的示意圖。磁鎮流器故障隔離系統20包括具有電流輸入24的磁鎮流器22以及與該電 流輸入24可操作地串聯連接的快速動作熔斷器26。磁鎮流器22從電 源16獲取功率，以便向燈18 (諸如HID或螢光燈)提供電流。磁鎮流 器2 2具有針對接收到的工作電流的額定工作電流以及針對接收到的浪 湧電流的額定浪湧電流。本領域技術人員將會認識到，為了方便說明 磁鎮流器22被表示為簡單的變壓器，並且磁鎮流器22可以是簡單的 變壓器、電感器、自耦變壓器、具有附加電路或系統(諸如功率因數 校正電路和/或點火器系統)的變壓器、或任何特殊應用所需的其他磁 鎮流器。快速動作熔斷器26具有額定持續電流和額定過載電流。快速 動作熔斷器26的安培值選擇針對預定電流因數乘以額定工作電流的額 定持續電流與針對額定浪湧電流的額定過載電流中的4支大值。預定電 流因數通常在大約1. 5和2. 5之間，並可以是大約1.75。在一個實施 例中，磁鎮流器故障隔離系統20包括可選的熱保護設備28,諸如熱保 護器或溫度保險絲(thermal cutoff),其與電流輸入24可操作地串 聯連接。熱保護設備28熱連接到磁鎮流器22用以感測磁鎮流器22的 溫度，並在預定溫度下打開，諸如135攝氏度，以用於切斷到磁鎮流 器22的電流。熱保護設備28可以在物理上外置於磁鎮流器22外部或 內置於磁鎮流器22內部，諸如在繞組中。快速動作熔斷器26可以是任何適合於磁鎮流器22的工作參數的 快速動作熔斷器。當提供的電流超過額定安培值一個給定時間時，快 速動作熔斷器26電氣地隔離磁鎮流器22。快速動作熔斷器缺少緩動特 性，並且在過載和短路條件下非常快速地打開。快速動作熔斷器能夠 以比緩動式熔斷器短得多的時間來清除故障。依照Underwriters Laboratories ( UL )標準，需要快速動作熔斷器在最大時間內清除故 障，而需要緩動式熔斷器在一個時間範圍內清除故障。以200%過載故 障為例，快速動作熔斷器將在小於5秒內清除該故障，而緩動式熔斷 器將在5到30秒內清除該故障。快速動作熔斷器26的安培值選擇針對預定電流因數乘以額定工作 電流的額定持續電流與針對額定浪湧電流的額定過載電流中的專交大 值。對於低電壓磁鎮流器，諸如低電壓磁HID鎮流器，針對預定電流 因數乘以額定工作電流的額定持續電流與針對額定浪湧電流的額定過 載電流通常大約是相等的。如在這裡定義的，"選擇較大值"包括當針對預定電流因數乘以額定工作電流的額定持續電流與針對額定浪湧 電流的額定過載電流相等或大致相等時選擇任一 個值。可以從Littelfuse, Inc., of Des Plaines, 111 ioni s獲《尋示例性的3AB、 3AG、 2AB和2AG系列的快速動作熔斷器。可以從Copper/Bussman, of St. Louis, Missouri獲得其他示例性的GDA系列的快速動作熔斷器。可選的熱保護設備28可以是任何適合於磁鎮流器22的工作參數 的熱保護設備。當磁鎮流器22的感測部分達到預定溫度時，熱保護設 備28打開。該預定溫度可以根據磁鎮流器22的正常工作溫度和工作 環境來確定。在一個實施例中，該預定溫度是135攝氏度。在一個實 施例中，熱保護設備28是熱保護器，當磁鎮流器22的感測部分達到 預定溫度時該熱保護器打開，並且當磁鎮流器22冷卻到預定溫度以下 時該熱4呆護器關閉以<更重新-沒置。可以從Texas Instruments of Attleboro， Massachusetts獲得示例性的7AM的熱保護器族。在另一 個實施例中，熱保護設備28是溫度保險絲，當磁鎮流器22的感測部 分達到預定溫度時該溫度保險絲斷開並且保持斷開。可以從 Therm-O-Disc of Mansfield, Ohio ( Emerson的子公司)獲得示例性 的G4216 Mic^otemp 溫度保險絲。其他示例性的溫度保險絲是可以從 Honeywell of Morris town, New Jersey獲得的D系歹'的溫度保險絲。圖2是根據本發明製造的磁鎮流器故障隔離系統的生產方法的流 程圖。該方法包括提供具有電流輸入的磁鎮流器，該磁鎮流器具有 額定工作電流和額定浪湧電流50;確定針對預定電流因數乘以額定工 作電流的額定持續電流52;確定針對額定浪湧電流的額定過載電流54; 選擇快速動作熔斷器，其具有額定持續電流和額定過載電流中的較大 值56;以及將快速動作熔斷器可操作地串聯連接到電流輸入58。當額定持續電流和額定過載電流的差別大於預定差值時，該方法還可以包 括將熱保護設備(諸如熱保護器或溫度保險絲)可操作地串聯連接到 電流輸入。圖3是根據本發明製造的磁鎮流器故障隔離系統的各種實施例的 表。該表舉例說明了用於選擇快速動作熔斷器的額定安培值以及用於 決定何時需要熱保護設備的參數。圖3的第一列(鎮流器#)列出了可以從Advance Transformer Company of Rosemont, Illionis(Philips Electronics North America的一個分公司)獲得的示例性磁鎮流器的型號。圖3的第二列(B.詳 細說明)列出了第一列的鎮流器模型的詳細說明。詳細說明包括瓦數, 諸如400、 "0;燈類型，諸如M(金屬卣化物)、S (高壓鈉)；電路 類型，諸如SCWA (超級恆定瓦數自耦變壓器)；以及工作電壓，諸如 120、 208、 240。圖3的第三列和第四列分別列出了針對第一列的鎮流 器模型的額定工作電流(輸入I)和額定浪湧電流(浪湧I)。額定 工作電流是以安培為單位的》茲鎮流器的穩態工作電流，而額定浪湧電 流是以安培為單位的最大啟動電流。圖3的第五列(熔斷器浪湧)列 出了對應於第 一列的鎮流器模型的額定浪湧電流的快速動作熔斷器的 額定過載電流，即允許通過的電流。圖3的第六列(1.751熔斷器) 列出了對應於第一列的鎮流器型號的預定電流因數乘以額定工作電流 的額定持續電流。在這些示例中，預定電流因數是1.75。圖3的第七 列(Rec熔斷器)列出了基於針對預定電流因數乘以額定工作電流的額 定持續電流與針對額定浪湧電流的額定過載電流中的較大值所推薦的 快速動作熔斷器的安培值。圖3的第八列(溫度保險絲設備)列出了 當預定電流因數乘以額定工作電流與額定過載電流的差別大於預定差 值時所推薦的熱保護設備。在這些示例中，所推薦的熱保護設備是可 以從Therra-0-Disc of Mansfield, Ohio ( Emerson的子公司)獲得的 G4216 Micortemp⑧溫度保險絲。在其他實施例中，熱保護設備是熱保 護器。當不需要熱保護設備時，第八列的行是空白的。即使當不需要 熱保護設備時，可選的熱保護設備可以用於增強整體隔離效果。在確定磁鎮流器故障隔離系統的參數時，額定工作電流和額定浪 湧電流可以根據所選擇的磁鎮流器的製造商規格說明書或通過實驗方 法來確定。額定過載電流是通過查看快速動作熔斷器的製造商的規格 說明書以及識別能夠承受所選擇的磁鎮流器的額定浪湧電流的快速動 作熔斷器來確定的。額定過載電流是所識別的快速動作熔斷器的穩態額定電流。額定持續電流是通過計算預定電流因數乘以所選擇的磁鎮 流器的額定工作電流的乘積來確定的。預定電流因數通常在大約1.5 和2.5之間，在這個示例中是1.75。預定電流因數考慮到額定過載電 流中的變化性，該變化性是由於諸如鎮流器額定輸出中的單元到單元 的變化(imit-to-unit variation)、來自燈到燈的變化的鎮流器輸 入電流的變化、隨著燈壽命的增加的電流汲取(特別是在燈壽命的後期)、來自高周圍溫度的針對高鎮流器工作溫度的電勢、等因素形成 的。快速動作熔斷器的推薦安培值基於額定持續電流和額定過載電流 中的較大值。如在這裡定義的，"較大值"包括當額定持續電流與額 定過載電流相等或大致相等時的任一個值。當額定持續電流和額定過 載電流的差別小於預定差值時，不需要熱保護設備，儘管可選的熱保 護設備可以用作額外保護的需要。當額定持續電流和額定過載電流的 差別大於預定差值時，可以使用熱保護設備。在一個實施例中，該預定差值是大約2到3安培。在另一實施例中，該預定差值是額定過載 電流的大約50%。在圖3的第一行中使用71A6091-600A磁鎮流器在120伏特作為一 個例子，如在製造商的數據中指出的那樣，71A6091-600A磁鎮流器具 有4. 1安培的額定工作電流和77安培的額定浪湧電流。如在快速動作 熔斷器製造商的數據中指出的那樣，快速動作熔斷器處理77安培的額 定浪湧電流所需的額定過載電流具有8安培的穩態操作電流。對應於 1. 75的預定電流因數乘以4. 1安培的額定工作電流的額定持續電流是 7安培。基於7安培的額定持續電流和8安培的額定過栽電流中的較大 值推薦的快速動作熔斷器的安培值是8安培。7安培的額定持續電流和 8安培的額定過載電流的差別小於預定差值，所以不需要熱保護設備。 快速動作熔斷器獨自通常足夠用於具有小於200伏特輸入電壓的低壓 磁鎮流器(諸如120伏特磁鎮流器)的隔離保護。在圖3的第二行中 的71A6092-500D磁鎮流器在120伏特的例子中，7安培的額定持續電 流和7安培的額定過載電流相等，所以任一個均可以用作確定7安培 的快速動作熔斷器的推薦安培值的較大值。在圖3的第四行中使用71A6091-600A磁鎮流器在208伏特作為另 一個例子，如在製造商的數據中指出的那樣，71A6091-600A磁鎮流器 具有2. 36安培的額定工作電流和62安培的額定浪湧電流。如在快速 動作熔斷器製造商的數據中指出的那樣，快速動作熔斷器處理62安培 的額定浪湧電流所需的額定過載電流具有7安培的穩態操作電流。對 應於1. 75的預定電流因數乘以2. 36安培的額定工作電流的額定持續 電流是4安培。基於4安培的額定持續電流和7安培的額定過載電流 中的較大值推薦的快速動作熔斷器的安培值是7安培。4安培的額定持 續電流和7安培的額定過載電流的差別大於大約2到3安培的預定差值，所以熱保護設備是需要的。在這個例子中，使用了可以從Therm-O-Disc of Mansfield, Ohio ( Emerson的子公司)獲得的G4216^"01611^ 溫度保險絲。具有快速動作熔斷器的熱保護設備通常是具有大於200伏特輸入電壓的較高電壓磁鎮流器的隔離保護所需要的， 其中快速動作熔斷器的額定過載電流支配了熔斷器的選擇。如果沒有 熱保護，具有低故障電流的繞組故障會存在延長的時間，直到繞組故 障變成接地故障並且快速動作熔斷器打開為止。在圖3的第五行中的 71A6091-600A f茲鎮流器在277伏特的另一個例子中，3安培的額定持 續電流和7安培的額定過載電流的差別大於額定過載電流的大約50% 的預定差值，所以熱保護設備是需要的。是可4行各種改變和修改而不超出:發明的範圍。本發^的範圍在所 附權利要求書中指出，所有在等效物的含義與範圍中的修改都包含在 其中。
權利要求
1.一種故障隔離系統，包括具有電流輸入24的磁鎮流器22，該磁鎮流器22具有額定工作電流和額定浪湧電流；以及與該電流輸入24可操作的串聯連接的快速動作熔斷器26，該快速動作熔斷器26具有額定持續電流和額定過載電流；其中，該快速動作熔斷器26的安培值選擇針對預定電流因數乘以該額定工作電流的額定持續電流與針對額定浪湧電流的額定過載電流中的較大值。
2. 權利要求1的系統，其中預定電流因數在大約1. 5到2. 5之間。
3. 權利要求l的系統，其中電流輸入24向磁鎮流器22提供小於 200伏特。
4. 權利要求1的系統，還包括與該電流輸入24可操作地串聯連 接的熱保護設備28。
5. 權利要求4的系統，其中該熱保護設備28是熱保護器。
6. 權利要求4的系統，其中該熱保護設備28是溫度保險絲。
7. 權利要求4的系統，其中輸入電流24向該磁鎮流器22提供大 於200伏特。
8， 一種磁鎮流器故障隔離系統製造方法，包括 提供具有電流輸入的磁鎮流器，該磁鎮流器具有額定工作電流和 額定浪湧電流5 0;確定針對預定電流因數乘以額定工作電流的額定持續電流52; 確定4十對額定浪湧電流的額定過載電流5 4;選擇快速動作熔斷器，其具有額定持續電流和額定過載電流中的 較大值56;以及將快速動作熔斷器可操作地串聯連接到電流輸入5 8 。
9. 權利要求8的方法，其中預定電流因數在大約1. 5到2. 5之間。
10. 權利要求8的方法，還包括當額定持續電流和額定過載電流 的差別大於預定差值時，將熱保護設備與電流輸入可操作地串聯連接。
11. 權利要求10的方法，其中該熱保護設備是熱保護器。
12. 權利要求10的方法，其中該熱保護設備是溫度保險絲。
13. 權利要求10的方法，其中預定差值是大約2到3安培。
14. 權利要求10的方法，其中預定差值是大約該額定過載電流的5 0%。
15. —種故障隔離系統，包括用於從電源提供燈電流的磁裝置，該磁電流提供裝置接收工作電 流和浪湧電流；以及快速動作裝置，用於當提供的電流超過額定安培值時電氣隔離該 磁電流提供裝置，該快速動作隔離裝置具有額定持續電流和額定過載 電流；其中，額定安培值是針對預定電流因數乘以工作電流的額定持續 電流與針對浪湧電流的額定過載電流中的4交大值。
16. 權利要求15的系統，其中預定電流因數在大約1. 5到2. 5之間。
17. 權利要求15的系統，還包括當該磁電流提供裝置的溫度超過預定溫度時電氣隔離該磁電流提供裝置的熱裝置。
18. 權利要求17的系統，其中該熱隔離裝置是熱保護器。
19. 權利要求17的系統，其中該熱隔離裝置是溫度保險絲。
20. 權利要求15的系統，其中磁電流提供裝置具有大於200伏特 的輸入電壓。
全文摘要
磁鎮流器故障隔離系統和方法，其中故障隔離系統包括具有電流輸入(24)的磁鎮流器(22)，該磁鎮流器(22)具有額定工作電流和額定浪湧電流；以及與電流輸入(24)可操作地串聯連接的快速動作熔斷器(26)，該快速動作熔斷器(26)具有額定持續電流和額定過載電流。該快速動作熔斷器(26)的安培值選擇針對預定電流因數乘以額定工作電流的額定持續電流與針對額定浪湧電流的額定過載電流中的較大值。
文檔編號H05B41/28GK101273668SQ200680035554
公開日2008年9月24日 申請日期2006年9月19日 優先權日2005年9月26日
發明者A·烏帕迪亞伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司