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电感镇流器与电子镇流器的区别

2020-8-23 19:31| 发布者: admin| 查看: 88| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要: 电感镇流器是利用电感的感抗和自感电动势来点亮气体放电灯具的,自感电动势“击穿”灯管的气体启动灯管,电感限制灯管电流不使其烧毁。电子镇流器是用电子器件产生高频电振荡并限制灯管电流,利用高频电流来点亮灯具 ...
电感镇流器是利用电感的感抗和自感电动势来点亮气体放电灯具的,自感电动势“击穿”灯管的气体启动灯管,电感限制灯管电流不使其烧毁。
电子镇流器是用电子器件产生高频电振荡并限制灯管电流,利用高频电流来点亮灯具的,气体放电的灯管在高频电流作用下不须高压启辉就能放电而发光,且点亮的灯管没有闪烁感。

一、电感镇流器

1、电感镇流器的结构
电感镇流器是一个铁芯电感线圈,电感的性质是当线圈中的电流发生变化时,则在线圈中将引起磁通的变化,从而产生感应电动势,其方向与电流的方向相反,因而阻碍着电流变化,起到限制电流的作用。
2、电感镇流器是产生高电压的理论依据
电感镇流器是产生高电压的理论依据来自于线圈的自感现象,即当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感生电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象,在自感现象中产生的感生电动势,叫做自感电动势。线圈自感电动势的大小与自感系数有关,线圈越长,单位上的匝数越多,截面积越大,自感系数就越大。有铁芯的线圈的自感系数,比没有铁芯时要大的多。由上可知,我们就知道了电感式镇流器为了获得一个瞬时的高电压而做得笨重的道理了。
3、电感镇流器与日光灯管的接线
如图 02


4、工作原理
起辉器在电路中起开关作用,它由一个氖气放电管与一个电容并联而成,电容的作用为消除对电源的电磁的干扰并与镇流器形成振荡回路,增加启动脉冲电压幅度。放电管中一个电极用双金属片组成,利用氖泡放电加热,使双金属片在开闭时,引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。
当日光灯接入电路以后,起辉器两个电极间开始辉光放电,使双金属片受热膨胀而与静触极接触,于是电源、镇流器、灯丝和起辉器构成一个闭合回路,电流使灯丝预热,当受热时间1-3秒后,起辉器的两个电极间的辉光放电熄灭,随之双金属片冷却而与静触极断开,当两个电极断开的瞬间,电路中的电流突然消失,于是镇流器产生一个瞬时高电压(自感电动势),它与电源叠加后,加到灯管两端,使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电。在日光灯正常发光过程中,由于交流电不断地通过镇流器的线圈,线圈中就有自感电动势,它总是阻碍着电流的变化,这是镇流器起着降压限流的作用,保证日光灯的正常工作。
5、电感镇流器的缺点
1、功率因数低,损耗大,有电网污染;
2、输入电压范围小,低电难以启动,启动时间长;
3、系统本身无稳压/稳功率措施,造成亮度不稳定;
4、较低的功率因数导致配电变压器和配线的容量增大,初装费用高;
5、由于铁芯片在电磁场力的作用下发生震动而产生噪声;
6、结构笨重。
6、常见故障检修
一般故障处理遵循由易到难的原则。
故障一:启辉器无任何动作,灯管不亮。
处理:1、灯开关坏;2、启辉器坏;3、灯管断丝;4、镇流器坏。
故障二:启辉器频繁动作,无法点亮灯管
处理:灯管性能下降,更换灯管。
故障三:灯管两头发红,无法点亮。
处理:启辉器电容击穿,或是双金属片失效,更换启辉器。

二、 电子镇流器

现在的荧光灯越来越多的采用电子镇流器。
荧光灯电子镇流器问世于八十年代初,由荷兰飞利浦公司首先研制成功。由于它与传统的电感式镇流器相比,特别在电性能上更有独特之处。实际上是一个高频谐振逆变器,它体积小,重量轻,能耗低,低电压下仍能起动和工作,无频闪和噪声。但是,该电路的工作频率高达20~30kHz,因此有较严重的射频干扰和电磁辐射干扰,影响其他电子仪器的正常工作,还容易对电网造成污染,对人体造成伤害。经过实际使用,它的寿命(和对灯管寿命的影响),都不如电感式流器,更有“省电不省钱”的说法,这些说法,主要是针对劣质的镇流器而言。

1、节能灯与电子镇流器
财政部、国家发改委联合发布了《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》,提出通过财政补贴的方式来重点支持高效照明产品。高效照明除了使用节能灯外,还包括配套的电子镇流器。
目前,品牌企业纷纷推出了更环保的电子镇流器。什么才是优质的电子镇流器呢?专家提出,不仅要安全、可靠,还要高效节能和环保。飞利浦公司曾做过一个对比实验,把自家生产的新型直管荧光灯电子镇流器与电感镇流器两种产品进行对比,电子镇流器节能量超过了20% 。尤其在需要长时间照明的空间,节电效果更明显。
强化安全性也是新型电子镇流器的一个优势。当使用中遇到灯管漏气、不激活、不启动、灯丝断裂等“红色状况”时,传统镇流器很容易损坏,而优质镇流器应具有非常态保护功能,在检测到灯管发生异常情况时会自动断电。
另外,随着室内电器种类的增多,潜在的电磁干扰也在增加,因此,能否减少对电子系统比如电视、手机等的干扰,电子镇流器的低电磁干扰性能就成为衡量其安全性的新标准。同时,宽电压范围还可保证在电压不稳定时的安全使用。

照明光源、日光灯管、电子镇流器

2、电子镇流器相对于代传统电感镇流器的优点
用电子镇流器来取代传统电感镇流器是绿色照明工程的一个重要措施。因为电子镇流器与电感镇流器相比,有以下优点:
    1、高功率因数:功率因数(cosΦ)是衡量发电利用率的一个重要指标,cosΦ越低,无功电流越大,能供给用户的实际功率越低。普通电感镇流器cosΦ在0.5左右,而电子镇流器可达到0.96,其电能利用率比电感镇流几乎提高了一倍,在同样的输出功率下,发电容量可降低一半。
    2、发光效率高:因为电子镇流器是高频激励,使荧光灯的发光效率比使用电感镇流器时高很多。一般电子镇流器为68.9Lm/W,而电感镇流器只有50Lm/W。
    3、无频闪:电感镇流器供电的日光灯有50Hz闪烁,严重影响作工者的视力。而电子镇流器在超音频下工作(人的耳朵能听到的频率范围为20Hz-20kHz),没有噪音,提高了环境的舒适感。
    4、无噪声:因电感镇流器有铁芯,如工艺不当会发生50周交流蜂音,噪声刺耳,而电子镇流器在超音频下工作,就消除了频闪效应。
    5、起动快速可靠:电感镇流器用双金属片启动,有触点接触火花及接触不良现象,且往往受气温和电网电压的影响,冬天气温低,启辉器不易起跳,用电高峰电网电压低时,也难起跳。因此使荧光灯多次启跳闪烁,造成灯管灯丝频繁受到冲击而过早损坏,而电子镇流器是用高频高电压使气体产生辉光放电,即使在-25℃的低温,120V的低压下,也能使灯管点燃,而且可一次性快速可靠地启动。
    6、体积小、重量轻:电子镇流器因为没有铁芯和线圈,其重量只有电感镇流器的十分之一;体积也小,使整套灯具轻量化。
    7、节电效果显著:一只40W荧光灯的电感镇流器,由于自身铁芯和线圈物铁损和铜损占总功率的30%,其功率可达8~9W左右。而电子镇流器自身仅耗1~2W,加上荧光物质在高频下工作发光效率的提高,故采用电子镇流器可为用户节电30%左右。以节电30%计,一只40W荧光灯每天点灯6小时,一天可节电0.09度,一年节约电费可回收投资20元,其比电感镇流器所高出的投资一年后可回收。
如上所述,由于电子镇流器提高了功率因数和节电,降低了发电量,减少废气烟尘的排放量,改善了环境污染。同时因不用电感镇流器,就减少了矽钢片和铜线的消耗量,也就可减少钢铁和铜的冶炼量,又可节约能源和消除冶炼过程中的废气烟尘的排放。不难设想,如果用荧光灯作为主光源,全部采用电子镇流器作为其附件,那么它为人类所营造绿色环境的滚动效应是十分可观的。

3、电子镇流器原理图
由于生产厂家不同,不同品牌的电子镇流器的设计、制造工艺和质量也各不同,以下的原理图是日常生活中常见到的,如图03、04

图03
  照明光源、日光灯管、电子镇流器 - aaafk - aaafk 沈阳 综合电工
  
图04

   照明光源、日光灯管、电子镇流器 - aaafk - aaafk 沈阳 综合电工

图03的工作原理
该电子镇流器是双向二极管出发式,串联推挽开关振荡电路。开关管采用两只大功率塑封晶体三极管DK55。图中,VD1-VD4(常用IN4007)四只小型塑封晶体二极管构成桥式整流电路。交流市电经桥式整流后,在滤波电解电容C1两端得到208V的直流电压,该电压加至VT1与VT2的E极之间,该直流电压同时经过电阻R1对电容C2充电,当C2的电压上升到DB3双向二极管的转折电压16V-25V时,双向二极管被触发导通,触发二极管输出一锯齿波脉冲触发电压,这一触发脉冲电压加至VT2的基极,VT2导通,此时,C1上的280V直流电压经隔直电容C4、荧光灯管上端灯丝、串联谐振电容C5、灯管下端灯丝、镇流电感线圈L、震荡变压器的n1绕组、三极管VT2的CE极构成回路,开始对C4、C5充电,由于震荡变压器T的n2、n3绕组相位相反,此时VT2呈正向偏置而导通,VT1呈反向偏置而截止。当C4、C5充电结束时,回路的电流减小。当电路的电流达到零时(电容器放完电时,由于线圈的自感作用,电路里的电流并不停止而是保持原来的方向继续流动),即n2、n3感应电势的极性反向,在正反馈的作用下,电路翻转,变为VT1导通、VT2截止,电容器C4、C5上储存的电能通过VT1的CE极放电,其回路为VT1的C极、隔直电容C4、荧光灯管上端灯丝、串联谐振电容C5、灯管下端灯丝、镇流电感线圈L、震荡变压器的n1绕组、三极管VT1的E极构成回路。C4、C5放电完毕后,电路又恢复振荡初始状态,VT2又导通、VT1又截止,C4、C5又开始充电,电路形成自激振荡。其振荡频率取决于C5的容量与L的电感量(振荡电路的频率取决于谐振电路的谐振频率)。该镇流器初始振荡频率为30-40KHz,VT1和VT2交替导通,以给荧光灯管提供高频振荡能量。荧光灯管的灯丝串联在振荡电路中,在电路振荡的初始阶段,灯丝获得预热电能。灯管点燃前,电容器C5与电感L是一个串联谐振电路,在振荡电路振荡时,其输出的高频高压加于串联谐振电路,电路在达到谐振的情况下,镇流电感线圈L和谐振电容两端的电压比加入到串联谐振电路的电压要高,可达300伏以上,高频高压加于灯管两端使灯管迅速启辉点燃。灯管点燃后,灯管内阻降低,由于灯管并联在谐振电容C5的两端,随着荧光灯管的导通点燃,使串联谐振回路的Q值迅速下降,破坏了谐振(电路失谐),本振频率降低,振荡频率由30Hz降至15Hz左右,灯管两端电压随之降到100V左右。非饱和漏磁镇流电感线圈L此时只起到镇流的作用,维持灯管点燃。
其他元件作用:
C2 锯齿波形成电容;
C3 振荡电流相位差校正电容,避免VT1、VT2出现共同导通状态;泄放电容,泄放VT2截止期的浪涌电压,保护VT2不被击穿;
C4 隔直电容;
C5 串联谐波电容;
R4、5 起阻尼、缓冲作用,防止VT1、VT2呗浪涌电流击穿;
VD5 起到嵌位作用;
VD6、7 保护VT2、VT3的BE极在截止是不被反向高压击穿,同时也起到稳定VT2、VT3基极电位的作用。
图04的工作原理
该电路与图03相比只是一些元件的规格稍有变化。
R1:增加的R1是一只泄放电阻,它的作用是当灯具切断电源后,C1上储存的较高的直流电压能通过R1迅速地放电,同时还起到对电子镇流器直流供电电路的稳压、稳流作用,能降低部分浪涌电流的冲击,起到保护电子镇流器的作用。
C2:容量增大约10倍,一方面可以提高脉冲触发电压,使灯具易于启辉;另一方面,由于C2的容量增大,相应的其充电时间要延长,这样可以给荧光灯管一个延时启动时间(0.4-1.5S),使灯管灯丝得到充分的预热,以延长灯管的使用寿命,不过,这样的作用也是很有限。
n1:增加n1的匝数,可以进一步加大振荡变压器T初、次极的互感量,使振荡易于建立。
总之,电子镇流器的品种繁多,质量参差不积,有质量上乘的模块化电子镇流器,有分立元件构成的中低档电子镇流器,也有简易的几只元件组成的劣质电子镇流器,但在国内市场上用量最大的是分立元件构成的中低档电子镇流器,故障率居高。

4、电子镇流器的故障检修
故障一:通电灯管不亮
处理:把镇流器取下,打开镇流器铝壳,取出电路板。有保险的看保险是否烧毁,没有保险的看电路印刷板的铜箔是否有被烧毁的痕迹,剩下的是直接检查各元件的好坏了。(1)目测法。直接用目测,查看是否有元件在外观上是否有异常,例如电解电容是否有凸起或爆裂,电阻是否有被烧毁的痕迹;(2)用万用表检测。用万用表使我们最终也是我们必须使用的检测方法。
根据实践经验,如果保险烧毁或是电路印刷板的铜箔有被烧毁的痕迹,这样的故障一般是由整流二极管VD1-VD4、滤波电容C1、功率开关晶体管VT1和VT2、阻尼电阻损坏所致,而且不止是其中的一种元件损坏,是同时的几种元件损坏,但很少发现振荡线圈n1、n3损坏,偶尔也见到。这里不介绍元件的好坏判断检测方法。建议在检测功率开关晶体管好坏时,最好将其从电路板上焊下,这样判断更为准确;在更换功率开关晶体管时,应成对同型号更换,以保证其频率特性和工作的对称性。
烧毁功率开关晶体管VT1和VT2的原因有:
(1)外部原因。电网的供电电压过高,或是电网的浪涌脉冲电流的冲击,例如串入的雷电。
(2)内部原因。一是C1电解液干凅形成开路性故障。电解电容C1的容量在衰退的情况下,经桥式整流的直流电压不再是较平缓的直流电压,而是一个幅值相当高的脉动直流电压,这个脉动的直流电压作用于振荡电路中,使两只功率开关晶体管在交替导通与截止的过程中,形成“同时导通”的情况,由于两只功率开关晶体管的同时导通,使整个电路形成短路状态,因此流过功率开关晶体管的电流很大而烧毁。(http://www.diangon.com/版权所有)二是另一个不可忽视的因素就是相位差校正电容器C3的短路性故障。功率开关晶体管VT1和VT2在做推挽时要求VT1处于导通状态时,VT2必须处于截止状态,而当转换到VT2导通时VT1呈截止状态。由于两只管子振荡电流相位差的原因,两只管子在转换工作状态的过程中有可能出现“共同导通”的短路情况。电容C3是专门用来校正这种相位差的。电容C3失效,对电路的影响是不言而喻的。三是功率开关晶体管VT1和VT2自身质量低劣,这些管子大多来自国内一些小厂生产,管子上标明型号的字迹,似乎是随手拿笔写上去的。
功率开关晶体管VT1和VT2被击穿,它所引起的其他元件损坏就是整流二极管VD1-VD4和阻尼电阻被烧断,或VD1-VD4被烧短路。功率开关晶体管VT1和VT2被烧开路,则整流二极管VD1-VD4和阻尼电阻可能是好的。
故障二:通电后灯管发光闪烁
这种故障,对于应用时间较久的灯具,一般是荧光灯管衰老所致,例如灯管两端发黑,可通过先更换新的灯管试验。在排除不是灯管老化的因素后,引起灯管闪烁的大部分首要原因是C1容量开始下降,其次是VT1和VT2的性能下降。少见C2、C4变质、电阻R1阻值增大和线圈L漏电。这种故障的检修,可采用元件替换法,逐一替换试验。
故障三:灯管能启辉点燃,但发光弱
这种故障也多系荧光灯管衰老所致,可先更换新的灯管试验。其他故障有VT1和VT2的性能变劣;电阻R1-R5阻值增大;线圈L因某种原因电感量变大或接触电阻变大,例如虚焊。可采用元件替换法,逐一替换试验。
故障四:通电灯管后灯管不能启辉,两端发红
这种故障较为容易,一般只有两种情况。一是荧光灯管老化,无法启辉点燃。二是串联谐振电容C5击穿短路,可直接用万用电阻档表检测,电阻为零。在更换C5时,可选用耐压值为1000V-1200V的,以防止再次被击穿。实践证明,C5被击穿短路居多。

五、近两年来,人们的选择似乎又返璞归真了,电感式镇流器在市场上的销量越来越大,估计是它的“长寿命”又引起人们的关注!


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