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文檔簡介

1、金鹵燈節(jié)能型鎮(zhèn)流器復(fù)旦大學(xué)劉躍群金鹵燈主要有Na-T1-In型、Sc-Na型,及稀土金屬(Dy,Ho,Tm)型等不同類型,它們分別具有不同的性能特點,并要求配用合適的鎮(zhèn)流器。本文對不同的鎮(zhèn)流器,并結(jié)合金鹵燈配用鎮(zhèn)流器進行具體分析。對鎮(zhèn)流器原理,結(jié)合具體的金鹵燈應(yīng)用加以具體說明。1、阻抗型鎮(zhèn)流器(Reactor)及工作電路(略)2、感抗型鎮(zhèn)流器(CHOKE)及工作電路3、高阻抗自耦升壓式鎮(zhèn)流器(HX)及工作電路4、恒功率升壓式鎮(zhèn)流器(CWA)及工作電路5、恒功率升壓式鎮(zhèn)流器(CWI)及工作電路6、調(diào)整式滯后型鎮(zhèn)流器(Regulated Lag或MagneticallyRegulated)及工作電

2、路7、脈沖啟動型工作電路及鎮(zhèn)流器8、LC型工作電路及鎮(zhèn)流器9、各類鎮(zhèn)流器及工作電路性能比較2、感抗型鎮(zhèn)流器(CHOKE)及工作電路這種鎮(zhèn)流器是所有電磁鎮(zhèn)流器電路中最簡單的一種。一個單端的電感線圈串接在燈上限制燈電流,起到鎮(zhèn)流的作用。由于沒有電壓轉(zhuǎn)換,鎮(zhèn)流器輸入電壓要和燈啟動電壓相同,甚至更高。雖然這輕微地限制了鎮(zhèn)流器一些特定的應(yīng)用,但是這種鎮(zhèn)流器比其他類型的鎮(zhèn)流器做得更小、更穩(wěn)定、更輕并且更加地高效率。這種鎮(zhèn)流器通常用一個電容并接在供電壓端來提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。由于其開路電壓即為電源電壓,所以需要借助于觸發(fā)器來啟動燈。工作電路的電壓峰值因數(shù)和電流峰值因數(shù)較低,對保護放電管極為有利,這種鎮(zhèn)流器的

3、成本較低,但在電源電壓波動較大的情況下,控制燈功率的波動和穩(wěn)定燈性能的能力較差。Na-TI-In型金鹵燈及鎮(zhèn)流器Na-T1-In型金鹵燈來自于歐洲的制造技術(shù),其燈的啟動性能優(yōu)良,配用一般的感抗型鎮(zhèn)流工作電路,只需要在電源電壓下(220V),加上較低峰值電壓(750V)的觸發(fā)器就能啟動燈工作。燈的光電性能參數(shù)穩(wěn)定,具有長壽命(平均壽命20000h),高光通維持率的特點。電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點:()鎮(zhèn)流器功耗小。電感鎮(zhèn)流器消耗的功率比電阻鎮(zhèn)流要小得多。()縮短燈電流為零的時間。因為在電感鎮(zhèn)流的電路里,當燈電流過零時,電源電壓或者鎮(zhèn)流器電壓全部加在燈管兩端,只要這個電壓大于就可以使燈管的熄滅時間為零。為了

4、使燈管熄滅時間為零,燈管電壓有效值與電源電壓有效值之比應(yīng)小于0.76.()功率波動小。圖所示是電感鎮(zhèn)流時,電源電壓波動對燈管功率影響的曲線。3、高阻抗自耦升壓式鎮(zhèn)流器(HX)及工作電路這是一個兩組線圈的變壓器,典型用在低功率(150W)的燈上。這種鎮(zhèn)流器和感抗型或HX類型的鎮(zhèn)流器顯著不同,需要特定的迭片結(jié)構(gòu)設(shè)計。另一個使CWA鎮(zhèn)流器不同于感抗型或HX 型鎮(zhèn)流器是鎮(zhèn)流器中電容和次級線圈串聯(lián)。在設(shè)計上,這種線路提供更好的燈功率調(diào)整,但缺點是它體積更大,更低效并且更加昂貴。和高阻抗型設(shè)計相似,這種鎮(zhèn)流器通常有多個抽頭以適用于不同的應(yīng)用。這種鎮(zhèn)流器由自耦漏磁升壓變壓器串聯(lián)電容器組成,稱為恒功率鎮(zhèn)流器,

5、也稱為超前頂峰式鎮(zhèn)流器。該鎮(zhèn)流器可獲得較高的開路電壓,線路功率因數(shù)可達90%。在電源電壓起伏較大情況下,對穩(wěn)定燈的功率,維護好燈的性能起到較好的調(diào)節(jié)作用。甚至在電源電壓跌落30-40%時還能使燈繼續(xù)工作。但線路的電流峰值因數(shù)較高,鎮(zhèn)流器的成本也相對較高。5、恒功率升壓式鎮(zhèn)流器(CWI)及工作電路和CWA設(shè)計相似,這種鎮(zhèn)流器和先前描述的一樣,除了它的主線圈和次級線圈是電氣隔離的。由于電氣隔離,它們體積更加大而且更低效率。6、調(diào)整式滯后型鎮(zhèn)流器(Regulated Lag或Magnetically Regulated)及工作電路最復(fù)雜的鎮(zhèn)流器設(shè)計,調(diào)整滯后型鎮(zhèn)流器如圖所示用三個線圈的設(shè)計方法和特定

6、的迭片結(jié)構(gòu)設(shè)計來提供最大程度的對燈的功率調(diào)整。除此之外,這種鎮(zhèn)流器提供的電流波型和持續(xù)的電壓對燈的壽命和流明維持都很有好處。和其他類型的鎮(zhèn)流器相比,它的體積更大,效率也低,但是當常有輸入電壓有顯著變化的情況下,用這種鎮(zhèn)流器是最好的方式。這種鎮(zhèn)流器實際上是一個穩(wěn)壓式電器,確保金鹵燈一直在穩(wěn)定的電源電壓下工作,可使燈獲得最長的壽命和最佳的燈性能參數(shù)的維護。成本較高,但對金鹵燈照明的長期運行成本來說卻是低的。在Sc-Na型金鹵燈的CWA型工作電路中,自耦漏磁升壓型鎮(zhèn)流器的性能對燈工作性能的穩(wěn)定性起著重要作用。要求在燈工作期間,鎮(zhèn)流器提供給燈并維持燈能連續(xù)工作的最低維持電壓Vss能達到以下值:Vss=

7、C1+C2(OT)-C3(didt) (175-1000W)Vss=Cl+C2(OT)-C3exp(-0.4didt) (1500W)Vss鎮(zhèn)流器對燈的最低維持電壓(V)OT 在燈電壓為零時的斷流時間(ms)didt 在燈電壓為零時的電流變化率(Ams)Cl,C2,C3為常數(shù),取決于燈的規(guī)格,見表。最低維持Vss也可在美標或國標的文件中查得。規(guī)格175W250W400W1000W1500WC127827824527859C2292924.727.644C311511518.74.15745鎮(zhèn)流器電容通常是作為整個系統(tǒng)的一個集成部分。它們的主要功能是增加系統(tǒng)功率因數(shù)使利用率超過90。在CWA和調(diào)

8、整式滯后型鎮(zhèn)流器中,電容也起著限流和調(diào)整鎮(zhèn)流器工作的作用。如果電容沒有用在鎮(zhèn)流器電路中,那么輸入電流會顯著高出很多,需要用斷路器和饋電線。電容有兩種基本的結(jié)構(gòu),浸油型的和干燥薄膜型的。所有的電容器都和放電機制配置以符合安全需求。7、脈沖啟動型工作電路及鎮(zhèn)流器脈沖激動型金鹵燈(Sc-Na)及其鎮(zhèn)流器傳統(tǒng)的Sc-Na金鹵燈采用CWA電路時有600V的峰值開路電壓加到放電管的啟動極上,并引起較高的峰值電流,這樣會影響等的性能。脈沖啟動型金鹵燈是從燈和鎮(zhèn)流器兩方面進行改進,使燈與鎮(zhèn)流器工作電路達到最佳的組合,以取得最佳的綜合結(jié)果。以反面改進放電管的結(jié)果,取消了啟動電極,如圖(4.7.1)。并改進化學(xué)配

9、方及其制造工藝,改善等的起動性能。另一方面改進鎮(zhèn)流器的工作電路,采用觸發(fā)器來啟動燈工作,從而可以降低鎮(zhèn)流器的開路電壓,即峰值電壓。因而峰值電流也得到降低。鎮(zhèn)流器的工作溫度也相應(yīng)降低,增加了鎮(zhèn)流器的壽命,減少維護成本。脈沖型金鹵燈工作電路如圖為CWA電路圖。燈和鎮(zhèn)流器工作電路改進的綜合效果,使脈沖啟動型金鹵燈與啟動極型金鹵燈相比,燈的光輸出提高25%-50%,光通維持率改善了15%-25%,燈的平均壽命提高50%。兩種電路的性能比較如表(1)和(2)脈沖啟動型金鹵燈(Sc-Na)燈也可以采用性能更好的(恒功率升壓式鎮(zhèn)流器)CWI和(調(diào)整式滯后型鎮(zhèn)流器)RegulatedLag,如圖8、LC型工作電路及鎮(zhèn)流器LC鎮(zhèn)流器的特性這種電路的優(yōu)點是具有很好的穩(wěn)流特性,而且由于短路電流小,燈管啟動時對電網(wǎng)的影響也比較小。功率因數(shù)比一般的電感鎮(zhèn)流器高。如果合理選擇LC的元件值,使電路處于準諧振狀態(tài),可以輸出較高的工作電壓,適合于燈管電壓較高的光源。缺點是重復(fù)啟動的能力較差,一次啟動時也必須設(shè)計專用的電子啟動器。電路原理如圖。LC鎮(zhèn)流電路的穩(wěn)流特性較好,當電源電壓增加10%時,W燈110/W燈比值與P有關(guān)。可以計算,以400瓦高壓汞燈為例:采用電阻鎮(zhèn)流時:W燈110/W燈=1.25采用電感鎮(zhèn)流時:W燈110/W燈=1.17采用LC鎮(zhèn)流時:W燈110/W燈=1.12LC鎮(zhèn)流電路的穩(wěn)流特性短路電

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