照明节电器及其应用new!
2004-11-3
杨 光
摘要：针对照明节电器的日益广泛使用，在介绍其工作原理的基础上，着重分析了在实际使用中的节电效果和应用的技术条件，并给出了综合评价。

1 引言
当前，随着国民经济的高速发展，电力作为一种清洁、方便的二次能源，供求矛盾日趋紧张，许多地方都采取了拉闸、限电的措施。为了解决这种矛盾，照明节电器应运而生，并在一定程度上缓解了局部供电的紧张态势，为降低日趋高涨的电费支出起到了一定的积极作用。
2 照明节电器的构成与工作原理
2．1 照明节电器的构成
针对不同的工作场合，照明节电器分为单相和三相两种类型。为方便起见，下面分析以单相照明节电器为主(见图1)，同时给出三相照明节电器的原理框图(见图2)，其工作原理可以由单相照明节电器类推而出。
由图1可见，单相照明节电器的构成主要分为三大部分：
(1)补偿变压器B 起到改变一、二次侧交流电压和隔离的作用，即将一次侧的可变电压耦合到二次侧形成△U，并与输入电压Ui叠加，来调整输出电压U0的大小。
(2)单相固态正弦波电压调整器 在控制信号的作用下，产生与交流电网同步的正弦波补偿电压，并将此电压提供给补偿变压器B。
(3)单片机控制、保护电路 单片机按照预先设计好的运行模式来控制照明节电器的正常运行；在线检测外部输入、输出的相关信号(电压、电流、功率、元器件温度等)，在异常状态下进行安全保护。
2．2 照明节电器的工作原理
2．2．1 电压调整主回路
由图1可见，输入电压Ui、输出电压U0和补偿电压△U三者的向量关系如下
Ui=△U+U0
理论上，当改变△U的大小和方向时，就可以调整U0的大小。由于照明节电器在节能运行时，输出电压U0的值总是低于输入电压Ui的值(降压型输出)，按照图1中的接线和B的相位关系，△U的值只要作大小的改变即可。
即 U0=Ui-△U
通过改变电压补偿变压器B的一次电压及其与控制电路的配合，就能按图3所示的模式运行，即一开始全压启动照明光源，经过一定时间(一般为15min)延时后，输出电压U0缓慢地由初始电压U0l下降到一定值U02(预先在控制软件中设置好)后进人到节能运行的模式。
2．2．2 单片机控制、保护回路
(1)单片机控制部分主要是按照预先设置好的照明节电器运行的模式曲线来控制单相固态正弦波电压调整器的工作，并稳定在设定的电压U02上。
(2)保护回路的作用是将实时检测到的启动、延时、输出I0、U0、P0的值与事先的设定值进行比较、分析，一旦出现工作异常就发出事故告警信号，并将旁路开关自动投入。
3 照明节电器的类型、特点及适用范围
照明节电器是基于大功率电子元件的成熟和现代微电子技术的发展，特别是单片机技术的广泛应用而出现的一种高技术产品。
3．1 照明节电器的类型
照明节电器类型主要分为：①电感式日光灯节电器(单相)。②电子式节能灯节电器(单相)。③路灯节电器(单相、三相)。
3．2 照明节电器的特点
(1)整个设备没有需要维护的调整部件（如电机、炭刷等)，几乎可以做到免维护。
(2)完善的动态检测功能，具有输入、输出、电压、电流、功率等异常保护功能，可以延长灯管的使用寿命，且不增加交流电网总的谐波含量。
(3)设有独立的旁路开关，故障时能及时退出运行，保证照明灯具仍然能够使用。
(4)具有良好的节能效果，根据电网供电电压的高低不同，但一般大于10％。
(5)安装方便，无需更改原有的照明配电线路。
(6)用途广泛，寿命长。
3．3 照明节电器的适用范围
(1)电感式日光灯节电器 用于最常见的普通电感式日光灯，特别是用途最广泛的40W(36W)日光灯。适用于对室内照度要求较高的场合，如工厂、学校、办公大楼、大厦、医院、超市、展览馆、大型灯箱等。
(2)电子式节能灯节电器 配合电子式节能灯的广泛使用，主要是基于电子节能灯工作时的自身特性，广泛地应用于节能灯使用较多的场合，如服装店、大卖场、超市、地下通道、展览馆等。
(3)单(三)相路灯节电器 由于室外路灯广泛使用的是高压或低压纳灯、汞灯和金属卤素灯等气体放电光源。加之同时点亮的数量较多，耗电量较大，因此根据现有路灯的供电情况，具体选用单相或三相型路灯节电器。此外可以根据用户的需要，随时自动调整路灯的开、关时间。广泛适用于道路、街道、单位内部道路等所有室外照明场合。
4 照明节电器使用
4．重 照明节电器的接入方式
照明节电器的安装相当方便，一般无需更改用户的原有线路，只需根据现场的供电情况(单相或三相)将照明节电器按图4接入即可。
4．2 节电原理分析
由于照明节电器是通过降低输出电压U0来达到节电目的的，因此在分析具体的节电效果时，首先就必须参考下表提供的数据，即电压的降低对照明光源的参数影响。
假定分析条件：有一台单相电感式日光灯节电器，负荷为100支36W日光灯，供电电压为
220V，节电器的输出电压为稳定的198V即220

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