超高效镇流器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN86101777

申请日:

1986.03.21

公开号:

CN86101777A

公开日:

1987.04.15

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开|||

IPC分类号:

H05B41/14

主分类号:

H05B41/14

申请人:

王一况; 程苑

发明人:

王一况; 程苑

地址:

北京市新街口三条15号(或西三环北路北京计算机学院院办公室程苑

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

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。

权利要求书

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C 1 作主限流,之后经全波整流,再用电容C 3 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O 3 。
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。

说明书


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C1≈Ib2 π fOU2O- (UP+ 2Ud+ UL)]]>

    (式中UL是电感上的直流压降,Ud是整流管正向压降,UD是灯管电压,ID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=(2UO- UD) ·C1C1+ C3]]>

    ,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/(2πf2OC3) 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=2ID·Ud+I2D·RL+PSC1,PSC1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PS=40-50W节省了80%以上(图1中,ID=2.63A,Ud=0.7V,RL=0.2Ω,PSC1=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,Ps=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地预热。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PS=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。

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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。。

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