узкополосных люминофоров, активированных редкоземельными элементами, а вторая в основном технологическая задача решалась разделением разрядной трубки на несколько прямых частей, последовательно переходящих одна в другую и соединенных дугообразными участками.

В последние годы в ряде стран (в Нидерландах, ФРГ, Франции, США и др.) появились КЛЛ различной формы и конструкции, которые можно объединить в две группы [6.10].

Первая группа - КЛЛ с внешней оболочкой и встроенным индуктивным ПРА (рис. 6.10). Они состоят из дважды [/-образно изогнутой разрядной трубки, которая смонтирована на верхней части круглой металлической панели, вводы которой припаяны к схемным проводам. В средней части панели находится прямоугольное отверстие, в которое вмонтирован индуктивный дроссель, расположенный между изгибами разрядной трубки. Рядом с дросселем установлен бескорпусной стартер. Панель размещена в полом пластмассовом коническом корпусе, на котором закреплен стандартный резьбовой цоколь типа Е27. Со стороны разрядной трубки корпус КЛЛ закрыт стеклянным рассеивателем цилиндрической формы (прозрачным или опаловым). В настоящее время выпускаются КЛЛ типа SL мощностью 11, 13, 18 и 25 Вт, эквивалентные по световому потоку лампам накаливания мощностью 40, 60, 75 и 100 Вт соответственно. Световой поток КЛЛ типа SL примерно в 4 раза, а срок службы в 6 раз выше, чем у ламп накаливания, что приводит к существенной экономии электроэнергии.

В связи с малыми размерами КЛЛ при расчете дросселя следует учитывать соображения, приведенные в § 6.5, в части ограничения его поперечного сечения и превышения температуры. При определении значения произведения [BJ) по допустимой области в соответствии с поставленными ограничениями наиболее жестким является ограничение по допустимому превышению температуры, а значения fi и / выбираются на оси симметрии кривой Рдр.доп (см. рис. 6.5), где произведение {B J) имеет максимальное значение.

Вторая группа - КЛЛ без внешней оболочки и с выносным ПРА (рис. 6.11). Такая КЛЛ представляет собой разрядную трубку, которая состоит из двух расположенных параллельно с зазором 2-3 мм прямых частей, соединенных у запаянных концов полым стеклянным каналом. Противоположные концы частей, в которых находятся электродные узлы, смонтированы в специальном двухштырьковом цоколе. Индуктивные дроссели для этих КЛЛ можно устанавливать независимо от них или выполнять в врще адаптера со стандартным ламповым цоколем на одном конце и специальным патроном на другом. Лампы типа PL используются в специально разработанных особо компактных светильниках, их также можно устанавливать во

Рис. 6.13. Кривые намагничивания никель-цинковых ферритов марок: 2000НН; 2-600НН; i-200НН

О 700 200 ЗаО т 500 Н,А/м

многих светильниках вместо ламп накаливания. Компактные люминесцентные лампы типа PL выпускаются мопщостью 7 и 9 Вт для сети напряжением 120 или 220 В, И Вт-для сети напряжением 220 В, укороченная КЛЛ мощностью 13 Вт предназначена для сети напряжением 120 В. Разработанный унифицированный дроссель для ламп мопщостью 7, 9 и И Вт имеет потери 3-4 Вт. Его рассчитывают с учетом дополнительных ограничений по поперечному сечению и минимуму потерь.

В последние годы появились КЛЛ со встроенным электронным балластом, а также конструкции полупроводниковых ПРА, работающих на повышенных частотах (20-30 кГц). На таких частотах необходимо использовать материалы, обладающие большим электрическим сопротивлением, в целях уменьшения потерь на вихревые токи и установления намагниченности с наибольшей скоростью, так как на высоких частотах резко возрастают удельные потери в стали [6.11] (табл. 6.4).

На рис. 6.12 для примера показана зависимость удельных потерь от амплитуды магнитной индукции железоникелевого сплава марки 50Н при различной частоте [6.11].

Поэтому на частотах порядка десятков килогерц применяются неметаллические магнитные материалы-ферриты, удельное сопротивление которых составляет (5 10 -10) Омм, что в 10-10 раз больше удельного электрического сопротивления железа. На рис. 6.13 приведены кривые намагничивания никель-цинковых ферритов различных марок [6.11].

При расчете высокочастотных дросселей для полупроводниковых ПРА следует учитывать, что расположение воздушного зазора в дросселе должно быть таким, чтобы его поле выпучивания не создавало дополнительных потерь от вихревых токов в обмоточном проводе.

6.7. МЕТОД КОНСТРУКТИВНОГО РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ С РАССЕЯНИЕМ

Широкое распространение, для включения разрядных ламп, имеющих повышенное напряжение зажигания, получили транс-

10,/2

<1>

Рис. 6.14. Магнитная система трансформатора с рассеянием на стержневом магнитопроводе с двумя катушками (МШ-магнитный шунт)

Рис. 6.15. Магнитная система трансформатора с рассеянием на броневом магнитопроводе

форматбры и автотрансформаторы с рассеянием, в оторых с помощью магнитных щунтов ослабляют магнитную связь между обмотками. Трансформаторы и автотрансформаторы с магнитным щунтом иногда применяются для включения ламп типа ДРЛ и люминесцентных ламп в условиях низких температур. На практике наибольщее распространение получили два варианта конструкции: стержневого типа (П2) с обмотками, имеющими по две катушки, включенные согласно (рис. 6.14), и броневого типа (Ш) с обмотками, расположенными на среднем стержне (рис. 6.15). Первичная обмотка в таком трансформаторе подключается к питающей цепи, а ко вторичной обмотке подключается разрядная лампа.

Для получения оптимальной конструкции трансформатора необходимо минимизировать целевую функцию (массу, стоимость и др.). При этом трансформатор должен удовлетворять следующим ограничениям, определяемым условиями работы ПРА с разрядными лампами.

1. Потери в трансформаторе не должны превышать допустимого значения Ртр<тр,доп-

2. Превышение температуры обмоток и магнитопровода трансформатора (на высокой частоте) не должно быть больше допустимого значения: АГ= АГоб.дош АТ;,.: АГс.доп.

3. Для обеспечения надежного зажигания и горения разрядной лампы необходимо, чтобы напряжение холостого хода вторичной обмотки трансформатора было больше напряжения зажигания лампы Фгх, а ток вторичной обмотки в рабочем режиме должен быть равен рабочему току лампы

(2ном л.ном)-140

4. Для предотвращения превышения температуры обмоток и магнитопровода в пусковом режиме необходимо обеспечить допустимую кратность тока вторичной обмотки трансформатора при ее коротком замыкании:

2ic/л,ном = /2к/2к,доп= 1,6-ь2,0.

5. Для обеспечения стабильности и надежности работы лампы при колебаниях напряжения источника питания следует ввести ограничение по нестабильности тока первичной обмотки трансформатора в рабочем режиме при допустимых изменениях напряжения источника питания:

А / Аном = Л Лдоп= 1,2-Н 1,5

при и, / c/i =/i:,! /i:,!,д =0,9 -1,1.

в пусковом режиме трансформатор создает на электродах лампы зажигающее напряжение С/2х> после зажигания лампы вторичное напряжение U2 = U. Выбирая в рабочем режиме равные значения максимальной индукции В в магнитопроводе первичной и вторичной обмоток Bi - B2 и равные значения плотности тока обеих обмоток Л =/2 получаем для площадей окон первичной и вторичной обмоток:

5 ,1 = 5 ,2. (6.58)

Таким образом, количество независимых параметров, характеризующих конструкцию трансформатора, сокращается до пяти.

По аналогии с дросселем при выполнении заданных ограничений минимум целевой функции обеспечивается выбором оптимальных значений 5 , / и трех безразмерных геометрических коэффициентов, характеризующих соотношение размеров магнитопровода. Тогда все остальные размеры и количество витков могут быть выражены через пять независимых параметров:

w,=mUJ4KB AfK,;

W2=jAKJ2mnJ;

b = eA;

,=Л(г,-1)/2;

A = A[l i: m(e,-l)+l].

(6.59)

К этим уравнениям добавляются еще два-для магнитного сопротивления шунта

(6.60)

и коэффициента связи

(6.61)

где Рст-удельное магнитное сопротивление стали; ст-функция геометрических параметров магнитопровода трансформатора.

Из совместного решения (6.60) и (6.61) при Асв=1 можно найти приближенное значение А, которое обычно близко к истинному:

А = .

(6.62)

Таким образом, все размеры магнитопровода и катушки можно выразить через пять независимых параметров (т, п, е, В , J), и поэтому все экономические показатели трансформатора- объем, масса и стоимость активных материалов - могут быть представлены в виде

3 = KAiB J)g{m n B,). (6.63)

Для трансформатора, так же как для дросселя, были рассчитаны [6. 2 оптимальные значения коэффициентов т, п, 8 при фиксированных значениях Ви J для различных значений

Рис. 6.16. Зависимость коэффициента т. от параметра минимизации X для трансформатора с рассеянием (магнитопрювод типа П2):

1-К = 0А, K = 0,S; 2~К=0,3, А: = 0,8; 3~~К = 0,2, ш=0,8; 4~К=0А K = lfi; 5 -*:=0,3, К=1,0; 6-К=0,2, К =\,<); 7-К=0А, К =1Л 8-~К=0,3, K =U2;

9-К=0,2, К = 1,2

Рис. 6.17. Зависимость коэффициента и, от параметра минимизации X для трансформатора с рассеянием (магнитопровод типа П2):

1-~К =0,2, K=0,S; 2~К ,=0,4, А: = 1,2

об об

Рис. 6.18. Зависимость коэффициента 8. от параметра минимизации X для трансформатора с рассеянием (магнитопровод типа П2) (спецификация по рис. 6.16)

Ь2 1ВВ Тл

Рис. 6.19. Область допустимых В и J для трансформатора к лампе типа ДРИ400:

i~s =s,; 2-S =0,9

параметра минимизации X и при разных значениях К = Коб и K = S/Scr, где 5ш и S - сечения магнитного шунта и стержня магнитопровода (рис. 6.16-6.18).

Для построения области допустимых 5 и / в целях определения оптимальных параметров трансформатора с рассеянием были получены уравнения границ областей допустимых В и J для всех поставленных ограничений [(6.4) - (6.6)], которые показаны на рис. 6.19 для трансформатора к лампе ДРИ400. Из рис. 6.19 видно, что наиболее жесткими являются ограничения по допустимой температуре обмотки АГб и Ajpag. В то же время при SS (К=1) (рис. 6.19, кривая 1) ограничение по вторичному току короткого замыкания /г, менее жестко, чем ограничение по А/раб- Поэтому без ущерба для характеристик трансформатора возможно некоторое снижение сечения шунта (рис. 6.19, кривая 2). Оптимальное сечение шунта соответствует пересечению кривых, соответствующих ограничениям по к и K,ps в оптимальной точке Е.

Затем по коэффициентам т, п, и оптимальным значениям 5 и / рассчитывают все размеры трансформатора с рассеянием и его экономические параметры. На этом заключительном этапе определяют значение зазора в магнитном шунте, обеспечивающее заданный рабочий ток лампы. При расчете размеров воздушного зазора следует учитывать проводимости рассеяния и выпучивания магнитного потока в зоне шунта,