Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện cán thép Tân Định

iện, nơi công cộng . Đặc điểm của một số loại đèn CFL thông dụng: Tính đa dạng của đèn huỳnh quang compact (đèn CF) và ballast cúa nó hiện nay đã được mở rộng trên thị trường chiếu sáng. Các loại đèn CF có thể thay đổi theo kiểu dáng, kích thước, công suất, quang thông màu sắc, loại có chụp kính hoặc để trần… Ballast sử dụng cho đèn CF có thể : + Loại điện từ bình thường + Loại điện từ hiệu suất cao + Ballast điện tử Các ballast đèn CFL được gắn trực tiếp vào đế đèn có dạng ốc vít để vặn hoặc gắn vào đế đèn tách rời với bóng có chấu hoặc có thể gắn vào bộ phận điều khiển của đèn. Chúng có thể hiệu chỉnh hệ số công suất, giảm nhiễu sóng radio và các đặc tính khác không có trong lĩnh vực chiếu sáng bằng đèn nung sáng. a) b) c) d) Hình. Các dạng đèn huỳnh quang compact tiêu biểu a) Đèn trần bóng thẳng b) Đèn trần bóng hình xoắn ốc c) Đèn có chụp kính d) Đèn làm việc với ballast rời Bên cạnh đó những loại đèn tiêu biểu trên. Còn có nhiều loại đèn khác như : Đèn LLC: Chi phí năng lượng điện của đèn LLC ít hơn gấp 5 lần so với đèn nung sáng (LI). - Đèn LCC bao gồm phần balllast (AE) và bóng đèn (SI). - Viện nghiên cứu khoa học “ELIRI”nghiên cứu và sản xuất phần ballast AE thay thế vào đui đèn E 27 của đèn nung sáng. Phần bóng đèn SI có các mẩu để có thể lắp vào AE. Với cách lắp ráp như vậy ta có thể thay 2 bóng đèn tuổi thọ 10.000 giờ vào phần ballast có tuổi thọ 20.000 giờ Þ tăng thêm phần tiết kiệm. Ngoài ra ta có thể dễ dàng sửa chữa AE. - Ballast điện tử làm việc với điện áp tần số cao ( đến 40 kHz) dẫn đến tăng thêm phần tiết kiệm của đèn LLC và chất lượng chiếu sáng. Đèn LLC tạo ánh sáng dễ chịu, không nhấp nháy ( như ở đèn làm việc ở điện áp tần số 50 Hz ), ánh sáng gần giống với ánh sáng ban ngày, ấm áp, mồi sáng nhanh (1,5s), ít bị ảnh hưởng khi điện áp nguồn thay đổi trong khoảng 180 – 240V. - Một trong những hãng nổi tiếng của Đức “ELIRI” S.A sản xuất đèn LLC. - TIẾT KIỆM = tiền điện ( 1 LI trong 10.000h) + giá tiền LI - tiền điện ( 1 LLC trong 10.000h) + giá tiền LLC Đèn Compact HQ loại KJI: Đèn CP được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Đèn có quang hiệu cao, ánh sáng ấm áp. - Đèn loại КЛ có 2 chấu kèm theo staster và tụ. - Đèn loại КЛУ có 4 chấu dùng trong mạch đèn có staster và ballast thông thường hoặc ballast điện tử. Hai loại trên được sử dụng để chiếu sáng sự cố trong giao thông… - Loại đèn КЛЭ dùng với đui đèn E 27 và ballast điện tử Þ cho phép thay thế tại các đèn nung sáng, tiêu thụ năng lượng điện bằng 80% và tuổi thọ gấp 10 lần so với đèn nung sáng ( với cùng một lượng quang thông) Loại U(V) Công suất Quang thông (lm) Tuổi thọ (h) Kích thước (mm) Đui đèn Hình L D КЛ 7/К-1 45 7 300 1000 135,5 13 G23 196 КЛ 7/С-1 45 7 65 1000 135,5 13 G23 196 КЛ 9/З-1 60 9 650 1000 167 13 G23 196 КЛ 9/К-1 60 9 400 1000 167 13 G23 196 КЛ 9/С-1 60 9 96 1000 167 13 G23 196 КЛ 11/З-1 90 11 1000 1000 235 13 G23 196 КЛ 11/К-1 90 11 500 1000 235 13 G23 196 КЛ 11/С-1 90 11 150 1000 235 13 G23 196 КЛ 18/ТБЦ-1 60 18 1200 6000 225 17,5 2G11 200 КЛ 24/ТБЦ-1 89 24 1800 6000 320 17,5 2G11 200 КЛ 36/ТБЦ-1 109 36 2900 6000 415 17,5 2G11 200 Đèn compact huỳnh quang 15W: -Đèn compact tiêu thụ năng lượng điện ít hơn 5 lần so với đèn nung sáng. Ví dụ: đèn compact 15w phát ra ánh sáng tương đương với đèn nung sáng 75w. - Tuổi thọ đèn nung sáng 1.000 giờ, còn đèn compact 15.000 giờ. - Đèn compact huỳnh quang nhờ có các linh kiện điện tử bật sáng tức thời và làm việc không nhấp nháy. Hơi thủy ngân trong đèn dưới tác dụng điện trường giữa các điện cực bức xạ các tia cực tím. Nhờ lớp bột huỳnh quang biến tia cực tím thành ánh sáng nhìn thấy. Thay đổi lớp bột huỳnh quang, có thể thay đổi màu sắc ánh sáng đèn. - So sánh kinh tế đèn compact và đèn nung sáng: 2 đèn có cùng độ chói, đèn compact 11w và đèn nung sáng 60w làm việc 2 giờ buổi sáng và 4 giờ buổi chiều ( 6 giờ). - Đèn nung sáng 60w giá 10 rup. Tuổi thọ1.000 ngày. Số ngày: 1.000 /6 = 166 ngày(gần nửa năm). Giá tiền điện 1 giờ: 0,63 xu. Giá tiền điện trong thời gian 15.000 giờ: 0,6 kw* 15.000giờ*0,63 = 567 rup - Đèn compact 11w giá 350 rup. Tuổi thọ 15.000 giờà. Số ngày: 15.000/6=2.500 ngày (6,8 năm) Giá tiền điện trong thời gian 15.000 giờ: 0,011 kw* 15.000giờ*0,63=130 rup - Như vậy sau khoảng 7 năm ta sử dụng 14 đèn nung sáng : 14* 10= 140 rup hoặc 1 đèn compact huỳnh quang 350 rup. - Chi phí tổng cộâng: Đèn nung sáng: 567 + 140 = 707 rup Đèn compact: 130 + 350 = 453 rup Phân loại đèn CFL : Có nhiều cách phân loại đèn CFL, ta có thể phân loại đèn theo hãng sản xuất, phân loại theo kiểu dáng và kích thước đèn, phân loại theo công suất tiêu thụ, phân loại theo balast sử dụng… Sau đây là cách phân loại đèn CFL theo hình dạng đế đèn. - Đèn CFL mắc trực tiếp vào mạng điện có ballast trong đế đèn + Đèn CFL với đế đèn E14: Loại này được gắn lên tường hoặc trần dùng để chiếu sáng trong nhà và những nơi đòi hỏi tiết kiệm năng lượng điện, có thể gắn vào đèn bàn với đui đèn tương ứng đế đèn E14. Hình 3.11. Đèn huỳnh quang compact với đế đèn E14 + Đèn CFL với đế đèn E27: So với đèn CFL đế E14, đèn CFL đế E27 có một số loại công suất lớn hơn, chúng có thể dùng trong các loại choá bất kì có đui đèn tương ứng đế E27. Đèn CFL đế E27 được sử dụng chiếu sáng cho nhà ở, nơi công cộng… Hình 3.12. Đèn CF với đế đèn E27 - Đèn CFL làm việc với ballast rời Các đèn CFL loại này có đế và bóng rời nhau có thể lắp ghép thông qua các chấu tiếp xúc. Khi bóng đèn bị hỏng có thể tái sử dụng các ballast trong đế rời mà không cần thay thế. Loại này thường được sử dụng vì tiết kiệm được tiền bảo trì đèn. + Đèn dạng một chữ U đui hai chấu G23: Hình 3.13. Đèn dạng một chữ U đui hai chấu G23 + Đèn dạng một chữ U đui bốn chấu 2G11: Hình 3.14. Đèn dạng một chữ U đui bốn chấu 2G11 + Đèn dạng hai chữ U (2U): Hình 3.15. Đèn dạng hai chữ U (2U) + Đèn dạng ba chữ U (3U): Hình 3.16. Đèn dạng ba chữ U (3U) Cấu tạo và nguyên lí hoạt động: Hình. Cấu tạo đèn huỳnh quang compact mẫu Một đèn CFL bao gồm các phần sau: + Phần bóng: gồm có ống thủy tinh trong suốt có đường kính tương đối nhỏ, bên trong chứa đầy khí. Hỗn hợp khí bên trong ống gồm khí Argon, hơi thuỷ ngân và thuỷ ngân lỏng ở áp suất thấp. Thành trong của ống thuỷ tinh phủ một lớp mỏng hỗn hợp ba loại bột huỳnh quang khác nhau (tri-phosphor coating). + Phần đế: gồm các điện cực ở đầu gắn bóng vào cung cấp dòng electron chạy xuyên qua bóng đèn. Ballast bên trong đế điều khiển dòng điện và điện áp vào các cực của bóng đèn. Tuy nhiên, ballast cũng có thể gắn ở bộ phận điều khiển đèn. Aùnh sáng nhìn thấy được từ một đèn CFL được tạo ra từ hỗn hợp ba loại bột huỳnh quang phủ bề mặt bên trong của bóng đèn. Chúng phát ra ánh sáng nhìn thấy được khi bị kích thích bởi các tia bức xạ cực tím thoát ra từ nguyên tử hơi thủy ngân bị bắn phá do các điện tử chuyển động với vận tốc lớn. Dòng chảy của các điện tử được tạo ra bởi tia hồ quang giữa hai điện cực ở hai đầu bóng. Khi khởi động đèn, một điện áp nhỏ đốt nóng một đầu cực của đèn để ion hóa các nguyên tử hơi thủy ngân, phần lớn điện áp dùng để tạo tia hồ quang giữa hai cực điện. Các đèn CFL có nhiệt độ màu từ 2.700oK đến 6.400oK, dựa vào biểu đồ Kruithof ta thấy có thể chọn đèn CFL để chiếu sáng cho nhiều yêu cầu độ rọi khác nhau. Điều này cho thấy đèn CFL có thể ứng dụng chiếu sáng cho rất nhiều lĩnh vực khác nhau (phòng tiếp tân, khách sạn, nhà hàng, bệnh viện, nơi công cộng…). So với các bộ đèn huỳnh quang thường, các đèn CFL có công suất nhỏ hơn nhiều, mặc dù hiệu quả chiếu sáng có thể xem như nhau. Nhưng nếu dùng đèn CFL thay thế đèn ống huỳnh quang chiếu sáng cho những nơi có độ rọi cao thì hệ thống dây dẫn và bố trí đèn trở nên phức tạp hơn, do số lượng đèn nhiều hơn. Vì thế người ta ít khi áp dụng đèn CFL chiếu sáng chung cho các xí nghiệp sản xuất, hiệu quả tiết kiệm điện do đèn CFL mang lại so với đèn ống huỳnh quang không đáng kể. Tuy nhiên, lợi thế của đèn CFL là nhỏ gọn, tiện lợi và tạo vẻ mỹ quan cao hơn so với đèn ống huỳnh quang nên thường được chiếu sáng cho nhứng nơi không có yêu cầu độ rọi nghiêm ngặt như chiếu sáng sinh hoạt, chiếu sáng trang trí… Hiện nay, người ta đã sản xuất ra nhiều bộ đèn CFL có công suất lớn, thậm chí công suất còn lớn hơn các bộ đèn ống huỳnh quang mà kích thước vẫn nhỏ hơn. Các bộ đèn này được dùng chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu độ rọi cao. Các bộ đèn CFL công suất lớn khắc phục được tính phức tạp khi nối dây dẫn cho nhiều đèn CFL có công suất nhỏ áp dụng chiếu sáng cho nơi có yêu cầu độ rọi cao. So với đèn ống huỳnh quang, các bộ đèn CFL công suất lớn có các ưu điểm sau: + Nhỏ gọn hơn. + Kiểu dáng đẹp hơn. + Vận hành linh hoạt hơn. + Khi có một bóng đèn bị hư hỏng không gây ra sự cố mất nguồn sáng như đèn ống huỳnh quang. Nơi được chiếu sáng trong trường hợp này vẫn có thể tiếp tục làm việc bình thường cho đèn khi bóng bị hỏng được thay thế. Vì khi một bóng bị hỏng trong bộ đèn CFL nhiều bóng, sự suy giảm độ rọi không lớn, ánh sáng vẫn đủ để người công nhân làm việc. + Bảo trì, thay thế dễ dàng. So sánh đèn CFL với đèn nung sáng thì đèn CFL có các ưu điểm như sau: + Quang hiệu lớn ( H = 20 ¸ 90 lm/W), trong khi đèn nung sáng có quang hiệu nhỏ hơn nhiều lần (H = 5¸20 lm/W). Đặc tính này cho thấy đèn CFL có thể tiết kiệm một lượng điện rất lớn. Đèn CFL được sử dụng với số lượng lớn có thể làm giảm phụ tải cho hệ thống điện, giảm mức đầu tư cho các nhà máy điện khi phụ tải gia tăng. + Tuổi thọ lâu hơn (T = 8.000 ¸15.000 giờ), trong khi đèn nung sáng chỉ có tuổi thọ khoảng 1.000 giờ. Như vậy, tuổi thọ đèn CFL lâu hơn từ 8 đến 15 lần. Điều này có thể làm giảm được chi phí bảo trì và thay thế đèn cho hệ thống chiếu sáng, người sử dụng ít bận tâm hơn. Đèn CFL là đèn hiện đại nhất, có những ưu điểm của đèn ống huỳnh quang và khắc phục các nhược điểm mắc phải của đèn ống huỳnh quang. Với công nghệ sản xuất mới, đường kính ống đèn giảm đi nhiều (đường kính ống của đèn CFL có thể nhỏ đêùn khoảng 7mm, trong khi đèn huỳnh quang ống thẳng có đường kính ống đèn là 26 mm), kích thước nhỏ với đui có chấu ghép hay ở dạng vặn xoắn giúp cho đèn CFL linh hoạt trong sử dụng. Khả năng tiết kiệm năng lượng của đèn CFL không còn nghi ngờ gì nữa. Chi phí ban đầu cao trong việc đầu tư mua đèn CFL (bao gồm ballast) thường có thể bù đắp trong một thời gian ngắn do giảm tiền mặt chi trả cho lượng điện tiêu thụ. Tuổi thọ của đèn CFL cao làm cho giá bảo trì của đèn CFL thấp hơn nhiều so với đèn nung sáng. Lời giới Thiệu về Ballast điện tử : Ngày nay, balat điện tử tần số cao được dùng rộng rãi cho những đèn huỳnh quang trong những hệ thống chiếu sáng bởi những ưu điểm: Kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ. Hiệu suất phát sáng cao hơn (30% ÷50% so với ballast điện từ) Mồi sáng tức thời và ổn định chế độ làm việc. Loại trừ nhiểu sóng Radio, giảm tiếng ồn, loại trừ hiệu ứng nhấp nháy. Tăng tuổi thọ đèn 30 ÷ 50% so với ballast điện từ Giảm công suất tiêu thụ (20÷40%)so với ballast điện từ. Hệ số công suất cao >0,95 Giới thiệu một số mạch ballast điện tử thông dụng hiện nay : Ballast điện tử không có bộ hiệu chỉnh hệ số công suất: Những hình dưới đây đưa ra một số Ballast điện tử. a)Ballast điện tử với bộ tụ lọc CB và bộ điều khiển IR2151: Hình 1. Ballast điện tử với bộ tụ lọc CB và bộ điều khiển IR2151 Mạch ballast điện tử với tụ lọc CB và bộ điều khiển IR2151 với các thông số : Nguồn Ung=220V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 tụ lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=25.64W, Pđèn=23.59W Hệ số công suất =0.585 Hiệu suất Ballast η= 92% Tổn hao trong Ballast Pballast=5,12% Độ méo dạng nguồn THD=125% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=20.3o Không xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.44 b) Ballast điện tử với bộ tụ lọc CB và bộđiều khiển tự dao động: Hình 2. Ballast điện tử với bộ tụ lọc CB và bộđiều khiển tự dao động. Mạch ballast điện tử với tụ lọc CB và bộ điều khiển tự dao động với các thông số : Nguồn Ung=220V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 tụ lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=26.6W, Pđèn=24.5W Hệ số công suất =0.556 Hiệu suất Ballast η= 92.1% Tổn hao trong Ballast Pballast=4.81% Độ méo dạng nguồn THD=135% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=20.5o Không xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.51 Ballast điện tử với bộ hiệu chỉnh hệ số công suất thụ động (passive power factor correction) Những hình dưới đây đưa ra một số Ballast điện tử. c ) Ballast điện tử không có tụ lọc với bộ điều khiển IR2151 Hình 3. Ballast điện tử không có tụ lọc với bộ điều khiển IR2151 Mạch ballast điện tử không có tụ lọc CF với bộ điều khiển IR2151 với các thông số: Nguồn Ung=220V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 cuộn dây LF nắn dòng, 1 tụ lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=22.36W, Pđèn=20.15W Hệ số công suất =0.846 Hiệu suất Ballast η= 90% Tổn hao trong Ballast Pballast=6.56% Độ méo dạng nguồn THD=51% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=7.5o Có xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.91 d) Ballast không có tụ lọc với mạch điều khiển tự dao động: Hình 4. Ballast không có tụ lọc với mạch điều khiển tự dao động. Mạch ballast điện tử không có tụ lọc CF với mạch điều khiển tự dao động các thông số: Nguồn Ung=220V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 cuộn dây LF nắn dòng, 1 tụ lọc , bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=21.30W, Pđèn=19.37W Hệ số công suất =0.73 Hiệu suất Ballast η= 90.9% Tổn hao trong Ballast Pballast=8.03% Độ méo dạng nguồn THD=61% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=20o Có xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=2.04 e) Ballast điện tử với khe lọc(Valley fill filter ) và bộ điều khiển IR2151: Hình 5.Ballast điện tử với khe lọc(Valley fill filter ) và bộ điều khiển IR2151 Mạch ballast điện tử với khe lọc và bộ điều khiển IR2151có các thông số: Nguồn Ung=220V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 cuộn dây LF nắn dòng, 1 tụ lọc, bộ khe lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=23.1W, Pđèn=20.89W Hệ số công suất =0.926 Hiệu suất Ballast η= 90% Tổn hao trong Ballast Pballast=6.5% Độ méo dạng nguồn THD=39% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=5.9o Có xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.75 f) Ballast với khe lọc (Valley fill filter )và bộ điều khiển tự dao động: Hình 6.Ballast với khe lọc (Valley fill filter )và bộ điều khiển tự dao động Mạch ballast điện tử với khe lọc và bộ điều khiển tự dao động có các thông số: Nguồn Ung=220V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 cuộn dây LF nắn dòng, 1 tụ lọc, bộ khe lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=22.9W, Pđèn=20.82W Hệ số công suất =0.924 Hiệu suất Ballast η= 90.9% Tổn hao trong Ballast Pballast=6.6% Độ méo dạng nguồn THD=40% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=6o Có xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.82 Ballast điện tử với bộ hiệu chỉnh hệ số công suất tích cực (Active power factor correction) g) Ballast với bộ biến đổi tăng áp (Boots converter )và bộ điều khiển IR2151: Hình 7. Ballast với bộ biến đổi tăng áp (Boots converter)và bộ điều khiển IR2151: Mạch ballast điện tử với bộ biến đổi tăng áp và bộ điều khiển IR2151có các thông số: Nguồn Ung=110V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 cuộn dây LF nắn dòng, 1 tụ lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=29.2W, Pđèn=25.06W Hệ số công suất =0.996 Hiệu suất Ballast η= 86% Tổn hao trong Ballast Pballast=6.76% Độ méo dạng nguồn THD=10% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=0o Không Có xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.404 h) Ballast với bộ biến đổi tăng áp (Boots converter ) và mạch điều khiển tự dao động: Hình 8. Ballast với bộ biến đổi tăng áp (Boots converter)và mạch điều khiển tự dao động. Mạch ballast điện tử với bộ biến đổi tăng áp và bộ điều khiển tự dao động có các thông số: Nguồn Ung=110V, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển, 1 cuộn dây LF nắn dòng, 1 tụ lọc, bộ nghịch lưu bán cầu và đèn compact. Các kết quả nhận được :Pđầu vào=30.5W, Pđèn=25.94W Hệ số công suất =0.996 Hiệu suất Ballast η= 85% Tổn hao trong Ballast Pballast=7.53% Độ méo dạng nguồn THD=9% Góc lệch pha giữa áp và dòng nguồn:φ=0o Không Có xung động ánh sáng Hệ số đỉnh(Crest Factor):CF=1.466 Sau khi tìm hiểu những mạch trên, ta thấy rằng cần đặt 1 tụ nhỏ vào trong 2 ballast ở H.3 và H.4 (nơi không có tụ lọc) . Vì ở giai đoạn cộng hưởng sẽ có dòng phản hồi lại về phía nguồn. Nếu không có tụ sẽ gây nên quá áp khi đóng ngắt các công tắc. Bảng1:Giá trị các phần tử trong các mạch Ballast . Bảng 2:Các thông số của các mạch ballast Ballast (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Ung(V) 220 220 220 220 220 220 110 110 Pin(W) 25.64 26.60 22.36 21.30 23.1 22.90 29.02 30.5 Pđèn(W) 23.59 24.50 20.15 19.37 20.89 20.82 25.06 25.94 Cos 0.585 0.556 0.846 0.73 0.926 0.924 0.995 0.996 ηballast(%) 92 92.1 90 90.9 90 90.9 86 85 Phân tích các tổn hao trong ballast điện tử : Chúng ta tìm thấy những kết quả của sự tổn hao trong ballast điện tử được phân tích dựa vào kết quả những thí nghiệm. Bảng 3 :các công suất tổn hao trong các mạch ballast: Losses(W) (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Drive Circuit 0.90 0.85 0.95 0.90 0.93 0.87 1.1 1.2 Switches 0.33 0.37 0.45 0.42 0.39 0.37 0.78 0.82 Rectifier Bridge 0.25 0.23 0.35 0.31 0.30 0.28 0.54 0.60 Joule Effect 0.57 0.65 0.46 0.30 0.59 0.56 1.54 1.94 Lamp Filament 3.07 2.71 4.35 6.1 4.29 4.52 2.8 2.97 Tổng 5.12 4.81 6.56 8.03 6.5 6.6 6.76 7.53 Chúng ta phân tích những sự tổn hao trên những mạch kích (IR2151 và mạch tự dao động) , sự đóng ngắt (M1 và M2), cầu chỉnh lưu đi-ốt(D1-D4 ), hiệu ứng Joule, và dây tóc của bóng đèn. Tổn hao trong bộ đều khiển IR2151: PIR2151= (IRQ)2.RQ (W) Để giảm bớt cộng suất tổn hao này cần chọn các công tắc có giá trị điện dung giữa cổng (gate) và đầu ra (Source) nhỏ, vì dòng IRQ phụ thuộc vào gái trị điện dung này. Tổn hao trong bộ điều khiển tự dao động: Sự tổn hao công suất trong bộ điều khiển tự dao động có thể giảm bằng cách bỏ điện trở làm dẩn đến sự tồn tại một thời gian chết . Tổn hao trên các công tắc : Những tổn hao trên các công tắc gồm tổn hao khi dẫn và tổn hao khi chuyển mạch. Những tổn hao khi chuyển mạch có thể giảm bới bằng cách thiết kế ballast dùng sự chuyển mạch ZVS. Tổn hao công suất khi dẫn phụ thuộc vào RDSON của các MOSFETS. Tổn hao trong bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển: Những tổn hao của cầu chỉnh lưu không điều khiển có thể xác định bằng cách đo dòng vào (Iin), con diode 1N4007 có độ sụt áp 0.5V giữa hai đầu cực của nó. Như vậy này có thể được tính toán bằng công thức dưới đây: Pbridge=2.Iin.0,5=Iin (W) Tổn hao nhiệt : Gây ra bởi hiệu ứng Joule trên các dây dẫn của mạch. Do đó tổn hao này có thể giảm nếu ta chọn dây dẫn có điện trở nhỏ nhỏ hơn. Tổn hao trên các điện cực đèn : Xảy ra tương đối lớn vào thời điểm dòng phóng điện đi qua đèn. Những kết quả thí nghiệm: Các dạng sóng nhận được khi tiến hành thí nghiệm được giới thiệu để giải thích kết quả sự tổn hao công suất và hiệu suất của ballast . Sau đây là những sơ đồ biểu diển đặc tuyến ,biên độ ,tần số ,chu kỳ ballat thông dụng thông qua những kết quả thí nghiệm : a) Dạng sóng điện áp trên bộ điều khiển IR2151, tần số ngắt f=32.028Khz, (2.5/div) b) Dạng sóng áp trên bộ điều khiển tự dao động, tần số dao động f=44.7Khz, (2.5V/div) c)Dạng áp và dòng nguồn của mạch ballast điện tử không có bộ hiệu chỉnh hệ số công suất (100V/div, 500mA/div) d) Dạng áp và dòng nguồn của mạch ballast điện tử không có tụ lọc CB (100V/div, 500mA/div) e) Dạng áp và dòng nguồn của mạch ballast điện tử với khe lọc (100V/div, 500mA/div) f ) Dạng áp và dòng nguồn của mạch ballast với bộ tăng áp (100V/div, 200mA/div) g ) Dạng điện áp đèn và dòng đèn trong mạch ballast điện tử thông thường với tụ lọc lớn (100V/div, 500mA/div) h) Dạng điện áp đèn và dòng đèn trong ballast điện tử không có tụ lọc CB(100V/div, 500mA/div) i) Dạng áp đèn và dòng đèn với ballast điện tử có khe lọc (100V/div, 500mA/div) j ) Dạng áp đèn và dòng đèn với ballast với bộ tăng áp (100V/div, 200mA/div) Như vậy các dạng sóng trên biểu diển cho từng mạch của ballast ở trên: a) Bộ điều khiển dùng IC IR2151 b)Bộ điều khiển mạch dao động c)Mạch với bộ tụ lọc lớn d)Mạch không có tụ lọc CB e)Mạch với khe lọc f)Mạch với bộ biến đổi tăng áp Điện áp và dòng của đèn : (g)Mạch với một tụ lớn (h)Mạch không có tụ CB (i) Mạch với khe lọc (j) Mạch với bộ biến đổi tăng áp cho PFC Dạng điện áp và dòng nguồn chỉ ra hệ số công suất và độ méo dạng THD dòng nguồn. Dạng sóng điện áp và dòng đèn cho thấy sự xung động ánh sáng. Khi sự xung động này cao thì sự tổn hao trên điện cực cũng cao và tuổi thọ của đèn cũng bị giảm đi. VII.Hiệu suất của Ballast điện tử: Như vậy, một số kết quả được xác định như : hệ số công suất (PF), độ méo dạng(THD), góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện nguồn (φ), sự xung động ánh sáng , hệ số đỉnh (CF) của các ballast điện tử được nêu ở phần trên . Những kết quả này được giới thiệu trong bảng 4 dưới đây: PF THD(%) φ(O) Flicker CF (a) 0.585 125 20.3 no 1.44 (b) 0.556 135 20.5 no 1.51 (c) 0.846 51 7.5 yes 1.91 (d) 0.741 61 20 yes 2.04 (e) 0.926 39 5.9 yes 1.75 (f) 0.924 40 6 yes 1.82 (g) 0.995 10 0 no 1.404 (h) 0.996 9 0 no 1.466 Những kết quả trên được giới thiệu, chứng minh và phân tích trên những sóng được biểu diển ở phần trên . Các dạng sóng điện áp và dòng cho thấy sự điều chỉnh hệ số công suất, dòng điện hài bị méo dạng(THD), và góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Dạng sóng dòng điện của đèn và điện áp có thể chứng minh những kết quả của sự xung động và hệ số đỉnh. Nhận xét: Ballast điện tử với mạch điều khiển tự dao động có hiệu suất thấp hơn so với ballast điện tử dùng bộ điều khiển IR2151, đó là vì trong ballast điện tử với mạch điều khiển tự dao động có sử dụng điện trở có giá trị lớn gây nên thời gian chết của mạch nghịch lưu bán cầu. Khi chúng ta bỏ điện trở đó thì hiệu suất ballast này tăng lên từ 0.85 đến 0.9 Các kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng : Nếu ta cải thiện phần tải (hệ số đỉnh tốt hơn, không có xung động ánh sáng èmạch với tụ lọc CB lớn ), thì phần phiùa nguồn trở nên xấu đi (hệ số công suất, THD và góc lệch pha φ ) Còn nếu ta cải thiện phần nguồn tốt hơn(ballast điện tử không có tụ lọc và ballast với khe lọc) thì phần phía tải trở nên xấu đi. Nếu ta cải thiện cả 2 phía (ballast điện tử với bộ tăng áp) thì tổn hao và số lượng các phần tử tăng lên. Khi điện áp đèn và dòng đèn có sự gợn sống rộng (ballast điện tử không có tụ và ballast với khe lọc ), tổn hao trên các điện cực lớn vì đèn phải mồi lại (re-starting). Kết quả tổn hao trên các điện cực không được tính trong phần xác định hiệu suất ballast, vì các điện cực thuộc bóng đèn. Ballast với bộ tăng áp có sự tổn hao trong bộ chỉnh lưu cầu và tổn hao nhiệt Joule cao hơn, vì nó được cung cấp từ nguồn 110V, do đó dòng sẽ cao hơn. Hơn nữa tổn hao nhiệt Joule cũng cao hơn do ballast có 2 cuộn dây LS và LB. Các tổn hao khi đóng ngắt cũng nhỏ hơn, do ballast được thiết kế làm việc ở ZVS và tổn hao khi dẫn cũng nhỏ vì dòng đi qua có giá trị nhỏ. Kết luận: Những kết quả nhận được cho phép ta có khái niệm lựa chọn ballast điện tử có hiệu suất cao, độ méo dạng thấp, và tìm cách giảm tổn hao trong mạch ballast. Tài liệu tham Khảo : IR WORLD HEADQUARTERS: 233 Kansas St., El Segundo, California 90245 M. A. Dalla Costa, R. N. Do Prado, A. R. Seidel and F. E. Bisogno Universidade Federal de Santa Maria PPGEE – DELC – NUPEDEE – GEDRE 97105900 - Santa Maria - RS – Brasil . ._.