节能型电感镇流器的设计要点
电感镇流器的综合质量指标主要取决于良好的设计和合理的工艺.
为使节能电感镇流器具有良好的性能指标并获得最佳的性能价格比,应注意以下几方面: 电感镇流
器的形状尺寸的选取,在同样耗用材料的情况下直接关系到镇流器各项指标.根据数学极值理论可
知,在镇流器截面为矩形时,正方形具有最小的周长,而圆形截面在相同截面情况下周长最小,这
意味着可最大限度地减少铜电阻损耗.另外,如果镇流器磁路越短,则工作时相应的铁损耗也越
小.但是镇流器的形状和尺寸受到工艺可行性和灯具安装尺寸的限制,因此在可能的情况下应尽量
向上述目标靠拢. 管节能电感镇流器因自身功耗的减小使本身的发热大为减少,但仍需要注意镇流
器伏安特性问题.镇流器具有良好的伏安特性可使灯电流波峰比明显下降,从而保证灯的寿命.对
扼流圈型镇流器,良好的伏安特性能使进线电流诣波明显下降,还能使灯电流过零时光的频闪减
少,从而使灯对过零后的再启动电压的需求也减少;当电源电压升高时,能使灯的功率上升不至于
太多.合理地设计镇流器的铁芯截面积,保持足够的磁隙(磁隙长度L≥IN/1.10Bm)和绕组匝
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数,就能到良好的伏安特性. 镇流器是一种使用量大面广的产品,为了取得良好的生产经营效益和
社会效益,应使节能型电感镇流器具有上批量大规模生产的特点,因此在设计时应充分注意到生产
加工的效率和硅钢片的利用率,尽可能减少加工过程的费用,以提高节能电感镇流器的性能价格比
和市场竞争力. 解决好异常状态和故障状态的安全问题
镇流器在使用时都会承受高压脉冲的冲击.荧光灯镇流器需承受启辉器反复跳动时其本身自感
电动势的冲击,对高强度气体放电灯镇流器,对内触发型需承受自感电动势的冲击.对外触发型需
承受触发器的高压脉冲.每次灯的启动过程,镇流器绕组的层间和匝间均要承受远高于电源电压的
高压脉冲.小功率电感型荧光灯镇流器所用的漆包线线径较细且匝数较多.漆包线的漆膜厚度是与
线径成正比的,荧光灯镇流器采用的漆包线即使是Ⅱ型的话,漆膜厚度也仅为1-1.5丝米.并且我
国漆包线行业普遍存在铜线拉制时毛刺较大,铜线偏芯,单位厚度漆层耐电压较低等因素会使较细
漆包线表面的绝缘薄弱点(俗称针孔)很多.在镇流器绕组的绕制中又难免会产生拉伸和刮伤漆膜的
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现象.上述因素都是造成镇流器层间和匝间在瞬时高压作用下产生短路的隐患.如果绕组的短路圈
数较多时(俗称急性短路)往往会烧断灯管灯丝而不发生安全性故障.短路圈数较少时(俗称慢性短
路),镇流器能使灯启辉并工作,但短路圈内部由于其它电流较大会很快发热,使高分子漆膜的绝缘
下降从而使短路程度不断地扩大,形成恶性循环.这时由于已形成灯管内的电弧放电,尽管灯电流
已明显增大但也不会断路.这一现象作用的结果轻则因为镇流器过热而软化了注塑固定件,在较重
的电感镇流器作用下造成掉落现象、伤人伤物,重则会使镇流器以及周围的易燃物冒烟着火,形成
火警和火灾,严重危及安全.在企业生产的镇流器产品中,这一现象只要有千分之一的发生率就将
严重影响企业信誉和销路,如果发生率在百分之一的话,该企业产品质量定是声名狼籍.因此电感
型镇流器尽管故障率要明显小于电子镇流器,但一发生问题则往往是致命的.
要解决这一问题,建议采用以下两种方法.一是采用串入热熔断体的方法.根据变压器原理可
知,局部短路时尽管短路圈内的电流可达十几倍至几十倍的工作电流值,但进线处的电流值增加得
并不多,由于镇流器预热电流一般为工作电流的1.3-1.5倍,如要用电流保险丝无法用较小的动作
电流.因此在进线处串入电流保险丝的办法无法实现短路后可靠熔断和保护目的.由于短路后绕组
的温度较正常工作时温度有明显的上升,可采用在进线处串入热熔断体的办法.利用绕组短路后所
产生的热量来使热熔断体断路,从而达到使已短路的镇流器不产生安全性故障的目的.这种方法在
国外称之谓失效保护.在各种进口的家用电器内小功率的变压器中几乎都采用这一方法.采用这一
方法应注意以下几个方面:①选用的热熔断体允许通过的电流应可靠地大于实际通过它的电流,以
避免因通过电流太大所造成的附加热效应影响其动作温度.热熔断体的动作温度应选得明显高于镇
流器灯不启动异常工作状态时的热平衡温度,这样可避免镇流器绕组没有短路,但灯处于异常时的
误动作.建议选用180-195℃范围内动作的热熔断体.热熔断体在安装时除了电绝缘所必须的绝缘
介质外(一般厚0.03-0.05mm),应紧靠发热源(绕组),千万不可通过很厚的介质或是通过空气来传
递热量,否则极易造成热熔断体该动作时或动作离散性很大的毛病而起不到应有的保险作用.
解决镇流器短路的另一方法为对浸绝缘漆前的镇流器半成品采用5倍以上电源频率以及5倍电源
电压的冲击试验或具有连续脉冲发生的高压脉冲试验,剔除其中匝间层间绝缘不良的半成品,并且
最好能对试后的产品采用真空浸漆的方式.通过以上手段基本能保证成品镇流器不产生短路现象.
注意:上述的冲击试验不是传统的镇流器导电体和铁外壳之间的耐高压试验.它是把1100V左右的
高压直接加在镇流器绕组两端并且作用一段时间.如果直接把额定频率的高压加在镇流器两端,必
定会使流过它的电流太大而不符合模拟试验的目的,因此只有通过把高电压的频率升高到起码5倍于
电源的频率时才能实现模拟试验,实际使用中可采用逆变器的方法或用航空发电机发电的方法得到
这一试验用的合适的试验电源.
电感型镇流器的异常状态中,因启辉器短路而造成灯两端发红但不启动的现象以及灯管使用到
寿命终时某一阴极发射不足造成半波整流效应现象对镇流器的安全使用构成一定影响.前一种状态
时,镇流器老是处于通过预热电流的状态,而后一种则是因为启辉器的反复动作使镇流器间歇地处
于通过预热电流状态和通过半波单向脉动电流状态.这两种情况都会使镇流器的发热比正常工作时
高得多.因此,节能型电敢镇流器的设计以及灯具注塑件承受镇流器重量的构件均应考虑耐热性问
题,应保证镇流器长期处在异常状态并达到热平衡时所产生的热量不得使承重注塑件产生有损于安
全的热变型.企业在设计中选用注塑件材料时,应进行模拟试验以确保异常状态下的安全. 节能型
电感镇流器的生产工艺.应使产品加工过程的自动化程度尽可能的提高,以满足产品质量要求和环
保要求. 其生产工艺过程如下:
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