1、前言

　　你是否遇到過這種情況?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)流器取代上千個熒光燈燈具中的舊式磁性鎮(zhèn)流器?？蛻魸M懷期望通過這一改造節(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)中明顯的問題，因?yàn)檎彰骺刂葡到y(tǒng)的元件在安裝期間已經(jīng)開始損壞。

　　很快人們發(fā)現(xiàn)機(jī)械繼電器觸點(diǎn)被熔在了一起，但是為什么會發(fā)生這種情況?電路是根據(jù)國家電器法規(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

　　浪涌電流對于照明設(shè)計(jì)者來說不是一個新的問題，在IES照明手冊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?，?dāng)首次提供電能時，通過鎢絲的電流量要比當(dāng)鎢絲達(dá)到正常工作溫度時通過的電流量大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)的電流由一個電感器來控制，當(dāng)首次提供電能時電感器具有較高的阻抗。通?？稍诓坏?0毫秒的時間內(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。

　　然而時代已經(jīng)變了。作為設(shè)計(jì)選擇，國家器具能源保護(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)流器的可靠性問題在早期的設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到解決，而遺留下來的唯一的缺陷就是浪涌電流問題。

　　3.簡單的電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)概念

　　電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)概念比較簡單。在這種簡單設(shè)計(jì)中有兩個主要問題。首先，只有當(dāng)來自整流器的輸入電壓大于電容器的電壓時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問題上有兩個設(shè)計(jì)上的選擇。首先，他們可以安裝一個由電感器、電容器和電阻組成的被動濾波器，在電路中放置在AC-DC轉(zhuǎn)換器之前。這個濾波器使電流平穩(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))。

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

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

　　4.短路問題

　　由于電感元件的作用，被動濾波器通常可將浪涌電流限制在合理值上。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，主動濾波器就無法提供這樣的內(nèi)在利益。在浪涌電流100倍于工作電流的情況下，一個裝在20A電路上的16A電子鎮(zhèn)流器轉(zhuǎn)換為一個1600A振蕩器作為照明控制繼電器和電路自動斷路器!這就大大超過了最大電路自動斷路器和繼電器的設(shè)計(jì)限制。裝置在墻上的開關(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)。

　　大流涌電流的兩個附帶的影響是電壓降低和瞬時諧波失真。假設(shè)一座大型辦公樓的一整層的電器設(shè)備同時開啟，在上千安培電流中測量到的電流波的影響將可能是一個整個建筑電源供應(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，同時可能造成探測器和火警傳感器錯誤發(fā)出警報(bào)。

　　你可能認(rèn)為對于鎮(zhèn)流器制造商來說這是一個重要問題。但問題是他們中的大多數(shù)并不重視這個問題。幾乎沒有制造商在產(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。