环形HID灯镇流器的设计与应用

   摘 要：介绍了新型环形HID灯电感镇流器的设计思想，计算公式和样品测试结果。关键词：环形镇流器；设计；计算；测试随着我国城市建设事业的迅速发展，城市的路灯总数几乎以每年百分之二十的平均速度递增。

    截止2004年全国城市路灯总数已超过1000万盏，随着路灯总数的递增，电网的负荷也在逐年的增加。因此，路灯的节电问题早已引起政府相关部门的关注。由于节电意识加强，作为路灯光源均以发光效率高、使用寿命长的HID灯（高强度气体发光光源，如高压钠灯，金卤灯）为主，使我国的路灯技术进步的水平上了一个新台阶，但在与HID灯配套的镇流器由于沿袭了传统电感镇流器的设计理论，使得体积大，重量大，更重要的是其自身功耗高，部分镇流器的自身功耗占灯泡额定功率的百分之三十以上，使得电网上大量的宝贵的电能白白的浪费在镇流器的自身功耗上，显然与新型光源不相适应，有必要进行改型设计工作。

    分析传统的电感镇流器的自身功耗、体积大、重量重的原因不难发现，传统的电感镇流器通常采用E形硅钢片，叠制成铁芯并于其上套以绕制成的漆包线圈制作而成，由于E形硅钢片工作时在铁片的平面上磁力线排布不均，尤其是内转角处密度最高，而周边的四个转角处磁力线密度较小。加之E形硅钢片受到本身机械性能的限制，磁通密度不可能提高，因此，为了减少E形硅钢片的涡流损耗，往往将硅钢片片厚度做得很薄，每片的硅钢片之间加以绝缘，这样使铁芯的占空比上升，设计时需要增大铁芯面积来补偿，使得每匝漆包线的周长相应增加，无疑除增加硅钢片和漆包线的材料损耗外，镇流器体积和质量均增加，此外还增大镇流器的自身的铜损和铁损，即增加了自身的损耗。传统E形铁芯镇流器是由于其自身结构的原理导致其体积大，重量重，线圈内阻高和工作效率低。而在当今的城乡道路照明中，绝大多数采用的是发光效率较高的高压钠灯和金卤灯，与其相配套的镇流器的工作效率的高低，运行的可靠性，寿命及其综合经济指标具有及其重要的作用。

    针对传统的E形结构镇流器的特点，改形后的镇流器如何缩短磁路，减小铁芯体积，减少线圈长度，紧密结构，缩小空间，减小镇流器自身损耗，提高效率，改善散热能力是我们的设计指导思想。镇流器总的损耗与铁芯截面积的形状、大小，窗口尺寸、磁通密度、硅钢片的厚度，电源频率等诸多因素有关。即损耗是铁芯截面积，片宽，窗口面积，窗口宽度及最大磁通密度的函数，通过计算和试验可求得在损耗最小时的一系列数据，这样就从降低镇流器损耗的角度来确定镇流器铁芯的尺寸形状，使其铁损降至最小，而且当电压变化时不会出现铁芯饱和现象。镇流器的铁损还与镇流器铁芯的体积成正比。当 值和铁芯截面积取定之后，应尽可能的将铁芯体积设计得最小，体积越小，铁损相应也越小。铁芯的体积可近似看成是铁芯截面积与磁路长度L的乘积。设计理论和实践都证明，如果窗口面积允许做成圆形，即可做成环形铁芯镇流器。当环形铁芯的内外径达到比例满足一定条件时即可做到有最少的镇流器损耗和最低的温升，达到安全可靠节能的目的。

    二、 关于HID灯环形镇流器的实用设计公式现以400W金卤灯为例，从金卤灯主要技术参数中可查得：路灯的工作电流为3.15A，灯管电压为133V，工作于220V/50Hz电源上，求环形镇流器铁芯的截面积，线圈匝数和漆包线的直径及平均气隙。