节能电感镇流器的设计原理.ppt
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1、1,节能电感镇流器的设计原理,复旦大学光源与照明工程系 国际铜业协会(中国),2,一、前言,在绿色照明工程中,镇流器是一个极为重要的光源电器配件。它的发展受到许多方面的关注。 是电子镇流器还是电感镇流器?这是各方面人士存在较大分歧的一个问题。我们认为:根据这两类镇流器的原理、技术依据、历史发展和使用统计来看,小功率气体放电光源(40W以下)应该坚持以电子镇流器为主,因为它节能效果明显,一体化程度高;而对于高强度气体放电光源(100W以上)目前还是应该以电感镇流器为主,因为它节能效果与电子镇流器相当,电路可靠度高。,3,电感镇流器必须是节能型的。即节能型电感镇流器。,4,各类镇流器的能耗比较,5
2、,国内大量的电感镇流器仍是传统型老产品,其性能稳定,价格便宜,但功率损耗大。从我国的国情出发,如果把传统电感镇流器更新为节能型的,将会取得可观的节能效果,而且在技术上、经济上皆是可行的。根据预测,如果将目前中国传统电感镇流器年产量100%转为节能电感镇流器,每年可以节电9亿千瓦小时。这相当于节省11.16亿元新建电厂投资,减排100万吨二氧化碳。,6,二、节能型电感镇流器的技术特性,节能电感镇流器与一般传统电感镇流器的区别在于三个基本参数: 镇流器功耗限定的上限值, 系统功率因素的最小值 最大启动电流。,7,节能要求,8,电感镇流器与灯配套工作时系统基波功率因数较低,一般在0.430.55之间
3、,如果考虑到高次谐波,则总功率因素则更低。 节能电感镇流器将系统功率补偿到0.85以上,有如下参考数据。 荧光灯每瓦大约需补偿0.10.12F; 高压汞灯每瓦大约需补偿0.10. 12F ; 高压钠灯每瓦大约需补偿0.120.13F :,9,灯预热电流与灯标称工作电流之比,优质品 一等品 合格品 30W 1.6 1.8 2.1 30W 1.45 1. 55 2.1,10,能效因数 Ballast EfficatyFactorBEF,是综合性评价镇流器能源利用效率的指标。 镇流器能效因数(BEF)的定义: 镇流器能效因数(BEF) 流明系数(BF):,11,三、Bm与节能电感镇流器技术特性的关系
4、,1. 电感镇流器铁心材料的能耗 电感镇流器铁心材料的能耗有以下形式: l 磁滞损耗 l 涡流损耗 l 铜阻损耗 l 漏磁损耗 l 介质损耗 l 延迟损耗,12,其中磁滞损耗,涡流损耗称为铁耗,是铁心材料的主要损耗。其值为: 可以看出,铁损与峰值磁感强度Bm的平方成正比,降低铁芯中的峰值磁感强度Bm对于降低功耗效果十分显著。,13,2、Bm与电流波形因子,高Bm值可以减小铁心截面,降低成本,但使镇流器工作于饱和区,结果使电流波形出现尖峰,造成电流波形因子变大,这对灯管的损害很大,因为灯管的寿命直接与电流波形因子有关。,14,降低Bm值,虽然增加了少量铁磁材料,但使镇流器工作于线性区,结果使电流
5、波形基本呈正弦型,电流波形因子接近1.41,这对灯管的寿命益处很大。,结论:节能镇流器能有效防止波形失真,提高灯的寿命。,15,电流波形因子与灯寿命的关系,16,以电容镇流为例说明:电流谐波总值太大使灯的寿命缩短。,17,3.Bm与功率因子,设线路的供电电压为理想的正弦波,无电压谐波。如果这时电流为非正弦信号,功率因子为:,18,两种不同Bm取值的镇流器功率因子示意图,结论:由于节能镇流器的电流波形失真小,功率因子补偿很容易补偿至最大值。,19,4、Bm与电压异常保护,对镇流器的技术要求分为正常使用与非正常使用两种:其中非正常使用主要是在电压异常时,即电源电压提高10%(243V)时,电流有规
6、定值。由于节能型电感镇流器与传统型电感镇流器在电压异常时,铁心呈现的饱和程度不一样,故电流的增加值相差很大。节能型电感镇流器更为安全一些。,20,两类电感镇流器的电压异常时比较,结论:在异常情况下,传统镇流器电流增幅极大,容易引起事故,而节能镇流器不存在这个问题。,21,镇流器寿命比较,镇流器寿命取决于镇流器的温度。 温度与寿命的关系呈对数关系,温度低10度,寿命增加一倍。 节能镇流器的温度比传统镇流器低40度左右,因此它的寿命是传统镇流器的16倍,理论寿命可以达到50年。,22,节能型电感镇流器铁心材料的形状,23,设计方法,引入铁芯的占空系数kc和铜线的占空系数km,得:,24,镇流器铁芯
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