双功率镇流器的设计.docx

1、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

2、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

3、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0.50.7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6

4、000GS，一般取1100013000GS，冷轧硅钢片可取1500017000GS。， 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34A/mm2，散热条件差的可以取34A/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NB. 需要增加的线圈圈数N2N2=N1NC. 计算所需导线直径为：D2为

5、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34A/mm2，散热条件差的可以取34A/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

6、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)NG400220 50Hz400110+20300NG250220 50Hz250110+201801) 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/mm22) 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NB. 需要增加的线圈圈数N2N2=NN1=517409=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2.7。总损耗为31.7W