關(guān)鍵詞:環(huán)形鎮(zhèn)流器;設(shè)計(jì);計(jì)算;測試
隨著我國城市建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展,城市的路燈總數(shù)幾乎以每年百分之二十的平均速度遞增。截止2004年全國城市路燈總數(shù)已超過1000萬盞,隨著路燈總數(shù)的遞增,電網(wǎng)的負(fù)荷也在逐年的增加。因此,路燈的節(jié)電問題早已引起政府相關(guān)部門的關(guān)注。
由于節(jié)電意識(shí)加強(qiáng),作為路燈光源均以發(fā)光效率高、使用壽命長的HID燈(高強(qiáng)度氣體發(fā)光光源,如高壓鈉燈,金鹵燈)為主,使我國的路燈技術(shù)進(jìn)步的水平上了一個(gè)新臺(tái)階,但在與HID燈配套的鎮(zhèn)流器由于沿襲了傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)理論,使得體積大,重量大,更重要的是其自身功耗高,部分鎮(zhèn)流器的自身功耗占燈泡額定功率的百分之三十以上,使得電網(wǎng)上大量的寶貴的電能白白的浪費(fèi)在鎮(zhèn)流器的自身功耗上,顯然與新型光源不相適應(yīng),有必要進(jìn)行改型設(shè)計(jì)工作。
分析傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器的自身功耗、體積大、重量重的原因不難發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器通常采用E形硅鋼片,疊制成鐵芯并于其上套以繞制成的漆包線圈制作而成,由于E形硅鋼片工作時(shí)在鐵片的平面上磁力線排布不均,尤其是內(nèi)轉(zhuǎn)角處密度最高,而周邊的四個(gè)轉(zhuǎn)角處磁力線密度較小。加之E形硅鋼片受到本身機(jī)械性能的限制,磁通密度不可能提高,因此,為了減少E形硅鋼片的渦流損耗,往往將硅鋼片片厚度做得很薄,每片的硅鋼片之間加以絕緣,這樣使鐵芯的占空比上升,設(shè)計(jì)時(shí)需要增大鐵芯面積來補(bǔ)償,使得每匝漆包線的周長相應(yīng)增加,無疑除增加硅鋼片和漆包線的材料損耗外,鎮(zhèn)流器體積和質(zhì)量均增加,此外還增大鎮(zhèn)流器的自身的銅損和鐵損,即增加了自身的損耗。傳統(tǒng)E形鐵芯鎮(zhèn)流器是由于其自身結(jié)構(gòu)的原理導(dǎo)致其體積大,重量重,線圈內(nèi)阻高和工作效率低。
而在當(dāng)今的城鄉(xiāng)道路照明中,絕大多數(shù)采用的是發(fā)光效率較高的高壓鈉燈和金鹵燈,與其相配套的鎮(zhèn)流器的工作效率的高低,運(yùn)行的可靠性,壽命及其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有及其重要的作用。針對(duì)傳統(tǒng)的E形結(jié)構(gòu)鎮(zhèn)流器的特點(diǎn),改形后的鎮(zhèn)流器如何縮短磁路,減小鐵芯體積,減少線圈長度,緊密結(jié)構(gòu),縮小空間,減小鎮(zhèn)流器自身損耗,提高效率,改善散熱能力是我們的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。
鎮(zhèn)流器總的損耗與鐵芯截面積的形狀、大小,窗口尺寸、磁通密度、硅鋼片的厚度,電源頻率等諸多因素有關(guān)。即損耗是鐵芯截面積,片寬,窗口面積,窗口寬度及最大磁通密度的函數(shù),通過計(jì)算和試驗(yàn)可求得在損耗最小時(shí)的一系列數(shù)據(jù),這樣就從降低鎮(zhèn)流器損耗的角度來確定鎮(zhèn)流器鐵芯的尺寸形狀,使其鐵損降至最小,而且當(dāng)電壓變化時(shí)不會(huì)出現(xiàn)鐵芯飽和現(xiàn)象。
鎮(zhèn)流器的鐵損還與鎮(zhèn)流器鐵芯的體積成正比。當(dāng) 值和鐵芯截面積取定之后,應(yīng)盡可能的將鐵芯體積設(shè)計(jì)得最小,體積越小,鐵損相應(yīng)也越小。鐵芯的體積可近似看成是鐵芯截面積與磁路長度L的乘積。
設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐都證明,如果窗口面積允許做成圓形,即可做成環(huán)形鐵芯鎮(zhèn)流器。當(dāng)環(huán)形鐵芯的內(nèi)外徑達(dá)到比例滿足一定條件時(shí)即可做到有最少的鎮(zhèn)流器損耗和最低的溫升,達(dá)到安全可靠節(jié)能的目的。