镇流器的一般工作原理

镇流器的一般工作原理和功能、性能及使用条件的简介1 名词解释1．1电光源将电能转换成光学辐射能的器件（有时也用于某些类型的照明器）。

1．2放电灯由气体、金属蒸气或几种气体与金属蒸气的混合放电而发光的灯。

1．3金属蒸气（放电）灯由金属蒸气放电而发光的灯，如汞（蒸气）灯、钠（蒸气）灯等等。

1．4汞（蒸气）灯由汞蒸气放电而发光的灯。

1．5高压汞（蒸气）灯放电稳定时，汞蒸气的分压强达到或大于10000Pa的汞（蒸气）灯。

1．6钠（蒸气）灯主要由钠蒸气放电而发光的灯。

1．7高压钠（蒸气）灯放电稳定时，灯内钠蒸气的分压强达到或大于10000Pa的钠（蒸气）灯。

1．8金属卤化物灯由金属蒸气与金属卤化物分解物的混合物放电而发光的放电灯。

1．9镇流器稳定放电灯放电的器件。

2 放电灯的主要性能及参数名词2．1启动时间接通放电灯的电源开关至灯能开展工作所需的时间。

2．2再启动时间放电灯稳定工作后断开电源，从再次接通电源到灯重新开始启动工作所需的时间。

2．3启动电压放电灯开始持续放电时，电极之间所需的最低电压。

2．4灯电流光源稳定工作时，通过光源灯头触点上的电流。

2．5额定电压灯的设计工作电压（直流或交流的有效值）。

2．6额定电流灯在额定电压下的设计电流。

2．7额定功率灯的设计功率。

3 镇流器3．1镇流器的功能3．1．1将灯的启动电流限制在合适的范围内启动电流是指灯在接通电源启动后的30秒内或灯预热过程中通过灯的电流。

一般情况（尤其在最低温度状态）下，启动电流远大于灯的工作电流，所以每种灯都规定了启动电流的最大值。

如果启动电流过大将会缩短灯的使用寿命：电流过小则不能使灯预热至正常的启动状态或完成由辉光放电向弧光放电过程。

镇流器提供灯的启动电流就应该既能在较短的时间内启动灯，又不至于影响灯的正常使用寿命。

3．1．2提供的开路电压足以使灯顺利的启动镇流器的开路峰值电压作为灯的启动电压时，必须足以电离气体放电灯中的气体，即产生峰值电流使电极之间产生辉光至弧光过度的放电，这样才能使灯启动工作。

高压汞灯、金属卤化物灯在低温时比较难于启动，由镇流器提供的开路峰值电压必须足够的高。

3．1．3使灯的功率不发生较大幅度的变化尽管灯在设计和出厂时对灯管的电压有一定范围的规定值，但在实际使用及整个寿命过程中灯管电压值却是变化的，这就需要由配套的镇流器在一定的范围内进行调整，不使灯管功率发生较大幅度的变化。

理想的镇流器就应该使新近刚使用的灯和已经接近寿命终端的灯其灯管的功率不至于相差太大。

3．1．4自动控制灯的工作电流在一定电压范围内的稳定阻抗，是阻抗式镇流器能控制灯的工作电流的基本条件。

镇流器是利用电压正比于电流的时间变化率来调节灯的工作电流的。

当某个周期中的开路电压导致灯工作电流增大时，镇流器的电感作用就会限制电流的增大速率：当电流开始减少时电感作用就会阻止电流减少的速率。

3．2 镇流器的主要性能指标3．2．1电源电压和频率每个镇流器都标明了使用的电源电压和频率，应该严格按规定进行安装、使用。

否则，灯不能运行在设计点上，严重时直接损坏镇流器和灯。

3．2．2电源电压的允差电网的电压值是随着用电的高峰和低谷的状态而变化的。

一般情况下，镇流器能在额定电源电压偏差±8％的范围内均能使灯启动。

但用户所在的具体地点不同，其配电系统的输出电压相差较大，如电源电压的变化范围大于镇流器允许变化的范围，就会导致灯不能启动、启动后不稳定、达不到预定的光通量以及电压过于超高而损坏镇流器和灯。

3．2．3功率因数具有较高线路功率因数的镇流器能使配电系统降低配置和运行费用。

≥0.85功率因数的镇流器被称为高功率因数镇流器，而一般的镇流器（如阻抗式镇流器）只能达到0.5左右，应在安装使用时配接补偿电容。

3．2．4启动电流气体放电灯在启动时由辉光放电至弧光放电的过程，其开始启动时的电流比较大，在设计、制造、检验时应严格按技术指标进行控制。

3．2．5工作电流镇流器工作电流是依据灯的工作电流而设计的，考虑到铁芯片性能的离散性及生产过程中工艺控制的能力，产品标准中给出了允许的偏差以适应稳定灯工作电流的需要。

（一般是标准电流的±5％）。

3．2．6短路电流镇流器是与灯配套工作的，当灯头发生短路时电网电压会全部加在镇流器上，因此镇流器在额定电源电压106％时的短路电流是应该加以限制的，设计时应充分考虑，否则就会发生烧毁镇流器的严重后果。

3．2．7电流波形因子镇流器与灯配套工作时的电流波形因子过大时会造成灯电极发射材料过快的蒸发、光通量输出的稳定性恶化、阳极寿命相应缩短。

在镇流器的标准中规定了波形因子的极限值：汞灯镇流器的波形因子不大于2，钠灯镇流器的不大于1.8，金卤灯镇流器的不大于2.2。

3．2．8镇流器的功耗组成镇流器的主要材料为铁芯片、漆包线，前者表现为铁损耗，后者表现为铜损耗。

当设计时选材不当或过于扣刻都会造成损耗过大，若镇流器体积确定时，损耗过大还会导致温升过高而影响镇流器的使用寿命。

3．2．9镇流器的匝间绝缘镇流器线圈的层匝绝缘是由漆包线的漆膜绝缘性能来保证的，当漆包线的漆膜不均匀、脱落或在绕制过程中遭到磨损时，就会在通电工作时或工作一段时间后产生短路直至烧毁，因此在生产过程中进行检测是有效的控制方法。

3．2．10镇流器的抗电强度和绝缘电阻镇流器在通电的瞬间会在绕组产生数倍或数十倍电源电压的暂态过冲电压，同时镇流器在工作和待机状态的转换过程中所经受的高、低温冲击，都会使线圈绕组与铁芯之间的绝缘材料劣化而导致绝缘性能的衰变。

由于镇流器的绕组是与电网连接的，因此对绕组与铁芯间进行抗电强度检验和绝缘电阻的测试是非常必要的。

3．2．11镇流器的温升镇流器通电后，在空载或是与灯配套工作时都会产生一定的损耗（统称为功耗）。

其损耗由铜耗、铁耗组成，前者是由组成绕组的导线材料产生，后者由铁芯材料的硅钢片产生。

当镇流器与灯配套工作时，绕组流过工作电流，电流的平方绕组的铜组的乘积就是铜损耗功率（简称铜耗）；同时铁芯受绕组的感应电动势作用产生较高的磁通密度，在铁芯中产生涡流损耗和磁滞损耗（简称铁损），这两种损耗产生的热量使得镇流器发热而温度升高，即称为温升。

镇流器的工作寿命取决于绝缘材料的寿命，镇流器的工作寿命与镇流器的工作温度成反比。

镇流器的工作温度等于环境温度和镇流器的温升之和，当镇流器的绝缘材料确定时，较低的温升才能使镇流器工作于较高的环境温度。

因此，将镇流器的温升尽可能地降低对镇流器的适用性及使用寿命是有益的。

3．3镇流器的分类3．3．1镇流器分为二大类：电子镇流器、电感镇流器。

电子镇流器：由电子元器件转换电网能量，以交流或直流的电能满足配套灯所需的电压和电流。

电感镇流器：由铁芯片和线圈转换电网能量，以交流的电能满足配套所需的电压和电流。

3．3．2电感镇流器的分类：阻抗式镇流器、漏磁式镇流器。

阻抗式镇流器：由主磁路全气隙的铁芯片和单个绕组的线圈，以线形感应阻抗的原理使配套灯的启动电流、工作电流限制在稳定工作范围内。

漏磁式镇流器：主要由主磁路部分形状气隙的铁芯片和两个绕组的线圈加分磁路片所组成，初级绕组从电网获取电能，初级绕组的抽头与次级绕组连接，通过电磁感应原理，在次级绕组与启动电容端感应出电能，满足配套灯所需的启动电压和稳定工作的电流。

该镇流器的升压、漏磁两大特性，形成了不同于阻抗式镇流器的许多特点。

阻抗式镇流器电原理图漏磁式镇流器电原理图4 阻抗式和漏磁式镇流器的特点4．1阻抗式镇流器阻抗式电感镇流器是一种阻抗的扼流线圈，是与HID光源串联使用，其作用是在一定电压下限制在一定的电流里，使光源启动时保证光源在安全范围的启动电流内，待光源正常发光后保持在一定的工作电流里，是一种恒流组件。

其优点1、线路简单易于检修，由补偿电容器、电子触发器及阻抗式镇流器组成，功率因数≥0.85的电路。

2、性能可靠、稳定，在串联电路中，阻抗式镇流器起着如心脏一样的作用，其余补偿电容器及电子触发器为辅助工作的组件，因镇流器在130℃的线圈温度中可以连续工作十年（通过在德国TUV实验认证），那么光源在不损坏的情况下，镇流器基本不会损坏。

3、适用范围广，可在温度较高的环境下使用，不受补偿电容器的失效而影响工作，在一体化灯具里尤其突出其可靠性。

4、线路工作时，镇流器自身的功耗小，也是一种节能的产品。

其弱点：1、启动电流大，启动电流约是工作电流的1.5倍，由于启动电流大，在线路设计时，线路容量要加大1.5倍，这也是很大的成本投入。

2、光源工作时，灯功率受电源电压升幅影响较大，基本上电源电压变化10％时灯功率变化在±30％以上，这样会影响光源的寿命。

3、在灯管压较高的光源中，未能完全满足光源的最大使用寿命，因为管电压在220V的线路电压中超过154V就会自熄，而且灯管压会随着使用灯管使用的年限而不断上升。

当然影响光源寿命的因素很多，有灯管自身的质量；有镇流器的设计参数与光源的适配性。

总之，使用阻抗式也是对光源最大寿命保障的一个弱点。

4、在异常条件下，灯头两线短路后，镇流器的电流很大，发热量也很大，长时间会造成电路损坏。

4．2漏磁式镇流器漏磁式镇流器是一种LC超前顶峰式的电路，通过自耦升压和局部磁饱和使基波变异，再与工作电容谐振获得较高的开路电压及能量较为持久的灯工作电流，是一种高功率因数的点灯电路，线路功率因数达0.90~0.97，对于点HID光源有着其独特的优势。

其优点：1、启动电流小，启动电流小于工作电流，在线路设计中不用考虑加大线路容量，可减小很大的投入。

2、电压波动但灯功率恒定。

在电压波动±10％，其灯功率变化可在10％以内，使光源的寿命延长。

3、较高的开路电压，可延长光源的寿命，漏磁式镇流器的一般开路电压都在300V 以上（特别是金卤灯），可提供比阻抗式高的开路电压，这种大大满足了开路电压×70％≥管电压的要求。

4、线路功率因数比较高，一般可设计到0.9~0.97之间，是一种高功率因数绿色照明产品。

5、在灯头两线短路的异常条件下，反而进线电流较少，不会对整个系统造成影响。

其弱点：1、体积较阻抗式大，而且成本较阻抗式的要高。

2、其输出靠串联启动电容器来启动点灯，电容器起着非常重要的作用，若电容器的容量有较大变化时，会直接影响灯泡的流明输出，但由于电容量受温度影响存在很大的局限性，故对电容的性能和耐温要求很高。

3、由于电容的温度有局限性，所以使用的环境较阻抗式镇流器差。

“日升牌”镇流器的优点1、材料的使用：“日升牌”镇流器的全部材料都是使用H级（180℃）的；包括绕组的漆包线、绕线骨架、绝缘材料、浸渍油漆和配套件等等；使用高等级的材料以及合理的产品设计，确保镇流器能在极其恶劣的环境温度下使用而不容易损毁。