светильника, размеров дросселя и др., поэтому он не является постоянной величиной и может быть определен только для конкретного типа ПРА при его работе в конкретном светильнике. Экспериментально установленные зависимости а, от различных факторов приведены в [6.9].

Перепад температуры внутри катушки А зависит от ее толщины, теплопроводности и выделяемой мопщости. Исследования [6.9] показали, что

Таблица 6.3. Коэффициент М для различных тпюв мягнитооровода

ATi = KrAT = Kr{AT + AT2),

(6.41)

где К. зависит только от 8. Для пропитанных катушек /С, = 0,1 0,2.

С учетом изложенного получаем

1-Кг ai(l-Kr)So,

(6.42)

Рассмотрим конструкцию дросселя, в котором катушка и магнитопровод помещены в корпус и залиты компаундом. В этом случае можно считать, что между катушкой и магнитопроводом происходит теплообмен, выравнивающий их температуры. Учитывая это, из (6.42) получим

М - 2 2 10 В К1К*М .

= 2,24-103

(6.43)

(6.44) (6.45) (6.46)

(6.47)

Для этой температуры берут соответствующие значения эф и Роб-

Для аварийного режима

А 3 об, доп = А Гав, Kj = Kj, Kjj = Ки ав- (6.48)

Для этой температуры берутся и р.

Значения коэффициента М для дросселей с различными типами магнитопровода рассчитываются по табл. 6.3. На рис. 6.5 показана замкнутая область, построенная в координатах B ,J по (6.43). Из (6.43) могут быть получены максимальные значения 132

Для рабочего режима

А 3 об, доп = А Граб, fl - fl раб> ~ раб-

Тип маг-витопро-вода

Сборно-стержневой

Коэффициевт М

.1/2

±+38.-lV+2(8?+28.-l)

+--+2(E.-l)(2e.+2)+-i-7--r

0,775 А Г

0,775 А 7i

(6.49)

При этом (6.43) в относительных величинах принимает вид

0,2 Ofi 0,6 0,8 1,0 1,гв .тл

Рис. 6.5. Область допустимых В и J Рис. 6.6. Область допустимых В и J при ограничении по температурному для дросселя люминесцентной лампы режиму для дросселя мощностью 40 Вт (?дрд п=вт;

АГ5=55С; АГ =150°С; /:, =1,7)

J=const

Рис. 6.7. Область допустимых 5 и У Рис. 6.8. Определение толщины а при заданных размерах магнито- при заданных размерах пластин провода магнитопровода;

/ - по (6.52); 2-по области допустимых В и J

{JUofViBJ B,Y + {BJ В ,У- I{JIJ,YI-=.\,A5. (6.50)

Уравнение (6.50) протабулировано в РТМ 16.682.043-74.

Максимум произведения BJ достигается на границе области в точке Е:

{B,nJUx = 0,652B J. (6.51)

При конструировании дросселя необходимо удовлетворить все рассмотренные вып1е ограничения. Для этого на плоскости В и J нанесем области допустимых fi и / по всем ограничениям и выделим область, в которой они выполняются. В этой области находим оптимальную точку, в которой произведение B J максимально. На рис. 6.6 в качестве примера показана область допустимых В и J для дросселя люминесцентной лампы мощностью 40 Вт. Из рис. 6.6 видно, что наиболее жесткими являются ограничения по нелинейности и по допустимым потерям. Максимум произведения соответствует точке Е. Однако с учетом сортамента провода обычно приходится несколько уменьшать плотность тока, что соответствует смещению оптимальной точки в точку Е. Далее по (6.7) - (6.17) могут быть рассчитаны геометрические размеры и экономические показатели дросселя.

6.5. РАСЧЕТ ДРОССЕЛЯ ПРИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОГРАНИЧЕНИЯХ

При расчете оптимального дросселя в соответствии с изложенным выше алгоритмом в какой-то мере произвольно выбирается только параметр минимизации X, а все остальные величины-геометрические размеры дросселя и его экономи-

ческие показатели - находятся расчетным путем. Это не позволяет использовать при разработке и производстве небольших партий ПРА имеющиеся штамп, оснастку или магнитопроводы типовых размеров.

Метод расчета оптимального дросселя может быть применен при следующих дополнительных ограничениях:

1) применение магнитопровода с определенными (заданными) размерами;

2) применение в магнитопроводе пластин определенных размеров (при заданных размерах штампа). Эта задача имеет место при разработке серий дросселей с унифицированным размером пластин магнитопровода;

3) применение магнитопровода с заданным поперечным сечением, что обеспечивает удобную компоновку дросселя в светильнике.

Рассмотрим случай, когда дополнительные ограничения наиболее жесткие, т. е. заданы все размеры магнитопровода (а, А, Ь, h, t). При этих ограничениях непосредственно по размерам магнитопровода, используя (6.7) - (6.9), можно найти коэффициенты т, п, 8 и произведение (B J):

fi /=12,5-

, . - (6.52)

KJ-Aat(h-A)K

Для найденных т, п, 8 на плоскости В , J могут быть построены ограничения по допустимым потерям, температуре, нелинейности характеристики и гипербола (6.52) (рис. 6.7). Множество В и /, лежащих на отрезке гиперболы MN, удовлетворяет поставленным ограничениям по потерям, тепловому режиму и т. д. и определяет магнитопровод с заданными размерами а. А, Ь, h, t. Из рис. 6.7 следует, что гипербола в общем случае не проходит через точку Е, и поэтому рассчитанный дроссель не является оптимальным. Чем меньше расстояние между гиперболой и точкой Е, тем меньше дроссель отличается от оптимального. Для того чтобы рассчитанный дроссель обладал минимальными потерями, необходимо выбрать В и / в точке L на пересечении гиперболы с линией минимальных потерь, на которой Роб = Рег- Целесообразно рабочую точку выбирать вблизи центра отрезка кривой MN так, чтобы запас по различным ограничениям был приблизительно равным. Если гипербола не пересекается с областью допустимых В и /, то спроектировать дроссель с заданными параметрами с таким магнитопроводом нельзя.

Для второго дополнительного ограничения при заданных размерах пластин магнитопровода (заданных размерах штампа) известны А, Ь, h, t, а толщину а можно выбрать произвольно. Проведя серию расчетов, варьируя а, находим т, п, 8 по (6.7) -(6.9) и произведение B J по (6.52). Для найденных

значений m и и ограничениям но допустимым потерям, тепловому режиму и другим строим область допустимых В и J. Производя такие построения для нескольких значений а, получим зависимосгь {В У) а=f{(i). Используя (6.52), найдем значения а и произведения B J, при которых экономические показатели дросселя будут наилучшими (рис. 6.8). /

Для третьего дополнительного ограничения при заданных размерах поперечного магнитопровода сечения и коэффициенты и 8, связаны следующими соотношениями [5.2]:

для магнитопроводов типов П1 и Ш

2[8,(i2/il-l)+>]

а для магнитопровода типа П2

wi =--,--:-:

€.(22/-1-1)+1

Для дросселя со сборно-стержневым магнитопроводом

[(2s.-l)L,/ii-2(e.-l)]

5 7= 25,2-10

,4Г/др/(2е.-1)%.т;

(6.53)

(6.54)

(6.55)

(6.56)

(6.57)

Расчет ведется следующим образом. Выбираем по зависимостям п,от=f{X) (см. рис. 6.1) в соответствии с параметром минимизаций X. Задаем ряд произвольных значений и по (6.53) и (6.54) находим соответствующие значения т а по (6.55) определяем значение произведения {B J). Далее находим значение этого произведения по допустимой области в соответствии с поставленными ограничениями. Совместное решение B J=f{e) дает значения и (BJ) (рис. 6.9). При

Рис. 6.9. Определение коэффициента е, при ограничении поперечного сечения дросселя (спецификация по рнс.6.8)

необходимости расчет может быть повторен для ряда значений и что позволяет определить оптимальные зйачения т, и е, B ,J при наличии ограничений по поперечному сечению.

6.6. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МАЛОГАБАРИТНЫХ ДРОССЕЛЕЙ

Несмотря на известные экономические преимущества люминесцентных ламп, их массовое применение в быту сдерживается из-за большой длины и соответственно громоздкости светильников. В связи с этим в конце 70-х годов возникла потребность создать компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), для чего было необходимо резко уменьшить диаметр и длину трубки. Первая задача была решена с появлением

Рис. 6.10. Компактная люминесцентная лампа типа SL: 1-стеклянный рассеиватель; 2-{/-образная разрядная трубка; 3-стартер; 4 - дроссель; 5-монтажная панель; 6 - контактная система; 7-корпус; 8-цоколь типа Е27

Рис. 6.12. Зависимость удельных потерь от амплитуды магнитной индукции сплава марки 50Н для частоты и толщины ленты:

/-4,8 кГц, 0,1 мм; 2-4,8 кГц, 0,05 мм; 5-2,4 кГц, 0,1 мм; 4-2,4 кГц, 0,05 мм; 5-1,0 кГц, 0,1мм; б-1,0 кГц, 0,05 мм

Рис. 6.11. Компактная люминесцентная лампа типа .