双功率镇流器的设计.docx

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双功率镇流器的设计

双功率镇流器的设计

复旦大学电光源研究所刘跃群

1、双功率镇流器的运用原理

所谓双功率镇流器实际是一种节能型的电感镇流器，它的电感量可以进行变换，从而使灯的功率随之发生变化。

如果变化次序是根据照明环境的需要而设定，即在正常情况下，灯按设计要求在额定功率下运行；在一些特殊情况下（例如道路照明的深夜；火车站无火车通过时；亮化工程的非重大节日时等等），灯不能熄灭，但不必照度很大，而且又要兼顾均匀性，这时可以使灯降功率运行。

具体方法是变换镇流器的电感量，增大电感量能使灯功率下降。

这种镇流器称之为双功率镇流器。

考虑技术工艺和市场等因素，一般而言，双功率镇流器的变换设为两挡，即满功率与降功率。

换档通过机电器件或电子电路来实现。

具体电路分为三种，其原理图如下（图1图2图3）。

图4是常规的灯电路。

图1双铁心并联型双功率镇流器电路

图2双铁心串联型双功率镇流器电路

图3单铁心串联型双功率镇流器电路

图4常规镇流器电路

常用的电路为单铁心串联型双功率镇流器电路，如图3。

双功率镇流器的功率变换时间可以通过简单的时基电路实现，也可以通过智能化集中控制系统实现。

由于节能效果明显（30%以上），又能有效地延长灯与电器的寿命（两倍以上），所以双功率镇流器是一种市场前景很好的产品。

2、双功率镇流器的设计

假如满功率时的灯的功率为P灯1，降功率时的功率为P灯2，双功率镇流器的结构如图5，设计可分为四个步骤：

●满功率镇流器的设计

●根据降功率的幅度作线圈修正

●几何尺寸的确定

●镇流器自身能耗的计算

图5双功率镇流器结构示意

以下逐一介绍之。

1）满功率镇流器的设计

A.求镇流器工作电压：

镇流器电压对荧光灯可用公式

计算，对高强度气体放电灯来说，镇流器的电压用公式

计算。

式中：

V镇为镇流器电压（V）；

V为电源电压（V）；

V灯为灯管电压（V）.

B.选择铁芯截面：

，

式中：

S为铁芯截面（cm2）；

P灯1为灯管满功率时的功率（W）；

KS为铁芯截面系数可选0.5~0.7之间。

系数取得大，铁芯温升较低，但体积大、料费。

C.计算线圈匝数：

根据硅钢片质量的好坏，选择磁感应强度B的大小，黑铁皮取6000GS，一般取11000～13000GS，冷轧硅钢片可取15000～17000GS。

，

式中：

N为线圈匝数（匝）；

Bm为硅钢片最大磁感应强度（GS）；

S为铁芯截面积（cm2）；

V镇为镇流器电压有效值（V）。

D.计算所需导线直径为：

，

式中：

D1为N1的导线直径（mm）

I1为灯管满功率时的工作电流（A）；

J1为导线满功率时的电流密度（A/mm2）

电流密度J1一般取2.5A/mm2，散热条件良好可以取3~4A/mm2，散热条件差的可以取3~4A/mm2。

2）根据降功率的幅度作线圈修正

A.计算降功率时的线圈圈数N

B.需要增加的线圈圈数N2

N2=N1—N

C.计算所需导线直径为：

D2为N2的导线直径（mm）

I2为灯管降功率时的工作电流（A）；

J2为导线降功率时的电流密度（A/mm2）

同样道理，电流密度J2一般取2.5A/mm2，散热条件良好可以取3~4A/mm2，散热条件差的可以取3~4A/mm2。

3）几何尺寸的确定

A.计算线圈厚度：

选择线圈骨架高度H，线圈厚度C’为：

图6线圈厚度示意图

B.铁心窗口尺寸：

铁心窗口宽度为：

铁心窗口高度为

C.铁心迭厚：

D.空气隙长度：

不考虑磁路上铁心的磁压降，空气隙长度的最大值为：

4）镇流器自身能耗的计算

镇流器的自身能耗包括铁耗与铜耗两部分，由硅钢片的单位重量的能耗计算铁耗，由

公式计算铜耗。

A.铁耗：

铁心损耗主要由涡流损耗与磁滞损耗构成，分别计算比较麻烦，可以由硅钢片的比耗（W/kg）求出它们的总和：

硅钢片比耗可以查表获得。

B.铜耗：

由

公式计算。

3、双功率镇流器的设计举例

设计高压钠灯400W/250W双功率镇流器。

已知：

型号

电源电压（V）

功率（W）

灯管电压（V）

工作电流（A）

NG400

~22050Hz

400

110+20

3．00

NG250

~22050Hz

250

110+20

1．80

1）满功率镇流器的设计

A.求镇流器工作电压：

B.选择铁芯截面：

C.计算线圈匝数：

考虑是节能电感镇流器，取Bm=12000Gs,因此：

即每个线圈204匝。

D.线径D：

取J1=3.0A/mm2

2）根据降功率的幅度作线圈修正

A.计算降功率时的线圈圈数N

B.需要增加的线圈圈数N2

N2=N—N1=517—409=106

每个线圈增加53圈

C.计算所需导线直径为：

3）几何尺寸的确定：

A.计算线圈厚度：

选择线圈骨架高度H=80mm，线圈厚度C’为：

B.铁心窗口尺寸：

铁心窗口宽度为：

铁心窗口高度为

C.铁心迭厚：

D.空气隙长度：

不考虑磁路上铁心的磁压降，空气隙长度的最大值为：

4、镇流器自身能耗的计算

A.铁耗：

硅钢片比耗可以查表获得。

B.铜耗：

由

公式计算。

铜线电阻为2.7Ω。

总损耗为31.7W