CN86101777A

CN86101777A - 超高效镇流器

Info

Publication number: CN86101777A
Application number: CN 86101777
Authority: CN
Inventors: 王一况; 程苑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-21
Filing date: 1986-03-21
Publication date: 1987-04-15

Abstract

本镇流器适用于高压钠、汞灯，日光灯及其它气体放电灯，比电感镇流器省电70％-90％，延长日光灯寿命数倍，亮度增加。可提高电网的功率因数，使无功补偿工作易于普及。与在电感负载上直接并联电容相比，不易出现并联谐振，加之限流电容工作电压降低，所以功耗低、寿命长、故障少、易维护。

在全国推广可节省数十万瓩电力和近百万千乏无功功率，每年产生数亿元收益。

Description

目前，在国内外，用于气体放电的镇流器，效果较好的都是电感式的。有人曾用电容串联电阻作镇流器，但其功耗大，发光差，灯管寿命短，效果不太好。

本发明利用电容作主限流元件，缓冲电容与电感配合作进一步的稳流，用于各种气体放电灯，功耗很小、发光好、延长灯管寿命，还能兼负无功功率补偿、减少电源波形失真等功能，效果很好。

图1是适用高压钠、汞灯及其他自启动气体放电灯的电路。C₁作主限流，其值为

C_{1} \approx \frac{I_{b}}{{2 π f}_{O} \sqrt{U^{2}_{O} {- (U}_{P} {+ 2U}_{d} {+ U}_{L})}}

（式中U_L是电感上的直流压降，U_d是整流管正向压降，U_D是灯管电压，I_D是灯管电流）。在桥式整流器之后，用C₃对浪涌电流进行缓冲，其容量越大效果越佳，一般C₂/C₁在5-20之间，为此C₃可选用电解电容器，此时电压波动幅度降为△U₂＝

(\sqrt{2} U_{O} - U_{D}) · \frac{C_{1}}{C_{1} {+ C}_{3}}

，只要再用较小的电感稳流，就可使灯管进入良好的工作状态。电感量取为L＝（0.3-1.0）· 1/(2πf² _OC₃) 即可不发生谐振，L选值的另一必要条件是应满足灯管的启动电压，可按此式核算：U＝L· (di)/(dt) ;由于电感量小，又工作于直流状态，所以铜损、铁损都极低，注意要留有磁隙，以避免磁饱和。这种镇流电路的总损耗功率大约是P＝2I_D·U_d+I² _D·R_L+P_SC1，P_SC1是电容上的功耗，按图1所示电路P₅＝7·5W，这比电感镇流器的P_S＝40-50W节省了80%以上（图1中，I_D＝2.63A，U_d＝0.7V，R_L＝0.2Ω，P_SC1＝2.4W）。

图2是未用C₃滤波的电路，更适于严寒地区使用，因为电解电容使用温度往往在-40C以上。由于电感上通过的电流脉动成份大，必须紧固良好，否则铁心振动声音较大，好在路灯线路对此要求不高。图中继电器J的作用是给外启动灯提供开启电压，其线圈吸合功率要控制在0.5W以下。因为C与L配合有本身固有谐振频率，所以应通过选择L的方法避免产生振荡，这点十分重要。

二、图3-5是适用于日光灯的镇流-启动电路。C₁、C₃选用原则同图1，电感的选择还应满足日光灯启动高压之需。因为日光灯是热阴极电灯，为了避免冷启动对阴极发射材料的破坏，必须使其在启动之前预热。另外，为了延长灯丝寿命，加强阴极发射电子的能力，减少在灯丝上的无效损耗功率。图3-5都采用了阴、阳极灯丝并联技术，这样即使灯管超额定功率20%-30%也不易损坏，还可以降低日光灯灯丝区域功率损耗75%（此值往往可达1-1.5W），所以灯管亮度增加，光线更平稳，对收音机、电视机无干扰，而且即使灯管一端灯丝烧断，也能正常工作。

图3是手启动电路，按下按钮开关AN，使灯丝经电感L、电阻R、常开触点得到预热。松开AN电感L产生瞬间高压，灯管就亮了。电阻R是限制C₃上欲释放的大电流，保护阴极灯丝之用。常闭触点可使阴极灯丝并联工作。此图适于台灯、柜台灯、工作灯等场合。此镇流器在20W日光灯上，P_s＝1W。

图4利用与继电器J串联的电阻，与C₄构成RC延时电路，使灯丝获得数百毫秒的预热。其中有一组常开触点可使继电器线圈上串联的电阻短路，以免损耗功率。继电器线圈的吸合功率要求小些，一般可做到0.3W以下。在15W日光灯上P_S＝1.3W。

图5是把电感L与继电器J的功能合而为一的设想，LJ有一般铁心是可动的，其上连接着阻尼活塞，活塞行程的起始部分浸在机油中，待活塞行进了一段时间后脱离了油面，阻尼大幅度减少，铁心急速冲向终点，在终点之前带动常开、常闭触点，完成了继电器的功能，此后就作为电感继续工作。电阻R可限制LJ产生的高压、大电流，灯管亮后常开触点就将R短路。LJ的线圈绕制，除需满足日光灯启动电压之外，还应满足动铁心吸合之条件。

以20W日光灯为例，电容镇流器耗电量在1-1.3W之间，电感镇流器耗电量则近8W，前者比后者省电83%-87%，如果再考虑灯管内部功耗的下降，节电幅度更大。图3-5用废日光灯进行了实验，启动迅速，工作良好，使用数月还能再用。

三、前面介绍了（超高效镇流器）节电、使用效果好的特点，在提高电网功率因数方面，它更具特色。因为伴随着它的使用，就自动为电感性负载提供了无功功率补偿，肯定易于推广。另外限流电容C上的电压往往只有电源电压的70%-90%，所以寿命长，不易损坏，万一坏了，可直接看出来，便于维修。相比之下，在电感性负载上直接并联电容，寿命较短，较易损坏，坏了往往不能直接看出来，难于维修。

把（超高效镇流器）用于无功补偿的较好方式是;将其与电感镇流器灯具按近乎于1∶1的比例配合使用，这样至少可以节省50%的补偿电容投资，新、旧两种镇流器的价格大体相当，可以抵销掉。

如果这种镇流器能在全国推广，估计可节省几十万瓩的电力和近百万千乏的无功功率，相当于一个大型发电厂的容量。这不仅可以帮助克服当前电力供应紧张的局面，每年还可产生数亿元的收益。

从国外看，类似的技术似乎还没有面世。此项技术的出现，将为减少全球的能源消耗，改善生态环境作出贡献。

附：北京市路灯队（路灯交流电容器）一文。

补充：图6是利用日光灯启辉泡与继电器配合的启动电路。

Claims

1、用较平稳的直流电为各种气体放电灯供电的装置。其特征是：

用低功耗元件如交流电容C₁作主限流，之后经全波整流，再用电容C₃和电感L作低功耗的稳流，启动电压由直流电感L提供，灯接在L之后。

2、根据权利要求1所述装置，在严寒地区、低成本电路及有内启动功能的灯中，可采取以下特征措施：即不接入O₃。

3、根据权利要求1、2所述装置，在热阴极气体放电灯中，采取了下述特征之措施：在对热阴极预热后，再由L提供启动电压。

4、根据权利要求3所述装置，为了进一步提高热阴极气体放电灯的效率。采取了下述特征之措施：阳极可直接并联，也可通过开关或是继电器J之触点并联，阴极在预热后再通过开关或是继电器J之触点并联。