1、前言

　　你是否遇到過(guò)這種情況?你完成了一項(xiàng)大型照明翻新改造工程的設(shè)計(jì)，在工程中你用先進(jìn)的電子鎮(zhèn)流器取代上千個(gè)熒光燈燈具中的舊式磁性鎮(zhèn)流器?？蛻魸M懷期望通過(guò)這一改造節(jié)省能源，降低維修成本，并得到較好的照明效果。不幸的是，電器承包商卻發(fā)現(xiàn)了你設(shè)計(jì)中明顯的問(wèn)題，因?yàn)檎彰骺刂葡到y(tǒng)的元件在安裝期間已經(jīng)開(kāi)始損壞。

　　很快人們發(fā)現(xiàn)機(jī)械繼電器觸點(diǎn)被熔在了一起，但是為什么會(huì)發(fā)生這種情況?電路是根據(jù)國(guó)家電器法規(guī)(NEC)的需要設(shè)計(jì)的，承包商按照工程師的圖紙施工，電子鎮(zhèn)流器是列入U(xiǎn)L認(rèn)證目錄(UL-listed)中的產(chǎn)品，而照明控制繼電器的額定負(fù)載的最值設(shè)計(jì)是合理。那么為什么繼電器的觸點(diǎn)會(huì)熔在一起呢?

　　最合理的答案是：這是由電子鎮(zhèn)流器的浪涌電流造成的。

　　2.什么是浪涌電流

　　浪涌電流對(duì)于照明設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)不是一個(gè)新的問(wèn)題，在IES照明手冊(cè)上可以迅速查到白熾燈的鎢絲在冷卻狀態(tài)下存在相當(dāng)?shù)偷碾娮瑁?dāng)首次提供電能時(shí)，通過(guò)鎢絲的電流量要比當(dāng)鎢絲達(dá)到正常工作溫度時(shí)通過(guò)的電流量大20～25倍。幸運(yùn)的是，這種情況通常發(fā)生在零點(diǎn)幾毫秒之內(nèi)。因此為白熾燈負(fù)載設(shè)計(jì)的機(jī)械繼電器通常具有超尺寸的觸點(diǎn)以便處理這種電流的初始沖擊。

　　浪涌電流對(duì)用于熒光燈的磁芯和線圈鎮(zhèn)流器影響不大。流向燈內(nèi)的電流由一個(gè)電感器來(lái)控制，當(dāng)首次提供電能時(shí)電感器具有較高的阻抗。通?？稍诓坏?0毫秒的時(shí)間內(nèi)將浪涌電流量限制在10倍或限制在工作電流值上。因此，為白熾燈負(fù)載設(shè)計(jì)的電路也適用于處理由熒光燈普通鎮(zhèn)流器負(fù)載引起的浪涌電流。

　　然而時(shí)代已經(jīng)變了。作為設(shè)計(jì)選擇，國(guó)家器具能源保護(hù)條例幾乎取消了常規(guī)磁性鎮(zhèn)流器，最新的設(shè)計(jì)是電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流器具有體積小、輕便、低能耗、消除頻閃，能為先進(jìn)的燈提供調(diào)光特性等優(yōu)點(diǎn)。電子鎮(zhèn)流器的可靠性問(wèn)題在早期的設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到解決，而遺留下來(lái)的唯一的缺陷就是浪涌電流問(wèn)題。

　　3.簡(jiǎn)單的電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)概念

　　電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)概念比較簡(jiǎn)單。在這種簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)中有兩個(gè)主要問(wèn)題。首先，只有當(dāng)來(lái)自整流器的輸入電壓大于電容器的電壓時(shí)電流才能流入電容器。在每次AC周期的峰值上電容器都有被充滿電的情況發(fā)生，其結(jié)果是輸入電流不是正弦波，從而使轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)大量的諧波失真。這可以造成電源線路過(guò)熱，給公用事業(yè)公司造成很大的麻煩。

　　鎮(zhèn)流器的制造商在處理這個(gè)問(wèn)題上有兩個(gè)設(shè)計(jì)上的選擇。首先，他們可以安裝一個(gè)由電感器、電容器和電阻組成的被動(dòng)濾波器，在電路中放置在AC-DC轉(zhuǎn)換器之前。這個(gè)濾波器使電流平穩(wěn)地流入橋式全波整流器，以產(chǎn)生諧波失真(THD)總量被控制在20%～30%之間的正弦波(這同樣有助于提高鎮(zhèn)流器的功率因數(shù))。

　　第二個(gè)設(shè)計(jì)選擇是采用一個(gè)主動(dòng)濾波器，將其安裝在橋式全波整流器之后。這實(shí)際上是一個(gè)既可以過(guò)濾流入電容器的電流又可為電子鎮(zhèn)流器提供一個(gè)高功率因數(shù)的電子開(kāi)關(guān)。

　　鎮(zhèn)流器的制造商們通常愿意選擇主動(dòng)濾波器，這有幾個(gè)理由：主動(dòng)濾波器能將諧波失真控制得比被動(dòng)濾波器低，一般低于10%。更重要的是采用電子元件的主動(dòng)濾波器具有比被動(dòng)濾波器便宜、體積小、重量輕和節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)。

　　4.短路問(wèn)題

　　由于電感元件的作用，被動(dòng)濾波器通?？蓪⒗擞侩娏飨拗圃诤侠碇瞪?。一般最大值是工作電流的30倍，并持續(xù)5毫秒。而另一方面，主動(dòng)濾波器就無(wú)法提供這樣的內(nèi)在利益。在浪涌電流100倍于工作電流的情況下，一個(gè)裝在20A電路上的16A電子鎮(zhèn)流器轉(zhuǎn)換為一個(gè)1600A振蕩器作為照明控制繼電器和電路自動(dòng)斷路器!這就大大超過(guò)了最大電路自動(dòng)斷路器和繼電器的設(shè)計(jì)限制。裝置在墻上的開(kāi)關(guān)和照明控制元件(特別是固態(tài)裝置)同樣有損壞的危險(xiǎn)。

　　大流涌電流的兩個(gè)附帶的影響是電壓降低和瞬時(shí)諧波失真。假設(shè)一座大型辦公樓的一整層的電器設(shè)備同時(shí)開(kāi)啟，在上千安培電流中測(cè)量到的電流波的影響將可能是一個(gè)整個(gè)建筑電源供應(yīng)瞬息電位差和嚴(yán)重的諧波失真。造成的不良結(jié)果可能包括計(jì)算機(jī)和辦公設(shè)備的重新啟動(dòng)，同時(shí)可能造成探測(cè)器和火警傳感器錯(cuò)誤發(fā)出警報(bào)。

　　你可能認(rèn)為對(duì)于鎮(zhèn)流器制造商來(lái)說(shuō)這是一個(gè)重要問(wèn)題。但問(wèn)題是他們中的大多數(shù)并不重視這個(gè)問(wèn)題。幾乎沒(méi)有制造商在產(chǎn)品目錄中公布詳細(xì)的浪涌電流數(shù)據(jù)，并且從他們那里獲取特殊鎮(zhèn)流器的數(shù)據(jù)也常常是很困難的。