怎樣計(jì)算電子鎮(zhèn)流器扼流圈的參數(shù)--實(shí)例分析

英文介紹：
In the development of electronic ballasts and electronic ballasts and energy-saving lamps inductance inductive energy-saving lamps, often encountered in ballast inductor and filter inductance value of the computational problems.

Inductance value of the formula, but more cumbersome, and lack of the necessary magnetic material parameters of the case of measuring instruments should be strictly in accordance with formula is difficult, if there are design and simulation software, of course, easy.
  在電子鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器和能源開發(fā)節(jié)能燈電感電感節(jié)能節(jié)能燈，鎮(zhèn)流器經(jīng)常遇到的感應(yīng)器和過濾器的電感值計(jì)算問題。

電感值的公式，但更多的麻煩，以及必要的儀器的測量參數(shù)的缺乏磁性材料，應(yīng)嚴(yán)格公式是困難的，有設(shè)計(jì)和仿真軟件，當(dāng)然，寬松的。
2傳統(tǒng)的程式設(shè)計(jì)
例如：要設(shè)計(jì)40W電子鎮(zhèn)流器，電路L=1.6mH的電感，試計(jì)算磁芯大小、繞線匝數(shù)、磁路氣隙長度。
首先，計(jì)算磁芯截面積，確定磁芯尺寸。
為此，可由式（1）計(jì)算出磁芯面積乘積Ap
Ap=(392L×Ip×D2)/ΔBm(1)
式中：Ap——磁芯面積乘積cm4
L——要求的電感值H
Ip——鎮(zhèn)流線圈通過的電流峰值A(chǔ)
ΔBm——脈沖磁感應(yīng)增量T
D——鎮(zhèn)流線圈導(dǎo)線直徑mm
根據(jù)磁芯面積乘積Ap的計(jì)算值在設(shè)計(jì)手冊中選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格磁芯或自行設(shè)計(jì)磁芯尺寸。 在此ΔBm取飽和磁感強(qiáng)度的1/2～2/3，即：ΔBm=（）Bs。
Bs在磁材手冊中都是給定的，可以查找出來，，說，由式（1）計(jì)算磁芯尺寸，并不是難事，難在磁材本身參數(shù)的分散性，同一爐磁芯的參數(shù)差別有時(shí)會很大，手冊中給出的Bs—H曲線和參數(shù)是統(tǒng)計(jì)平均值，依據(jù)式（1）算出的尺寸，還要在使用中反復(fù)檢驗(yàn)修正。
磁芯尺寸確定以后，計(jì)算空氣隙（對EI型磁芯夾多厚的墊片，對于環(huán)型鐵芯開多寬的間隙）是按式（2）計(jì)算：     lg=(2)
式中：lg——磁芯氣隙長度cm
L——所需的電感值H
Ip——線圈中通過的電流峰值A(chǔ)
ΔBm——脈沖磁感應(yīng)增量T
Sp——磁芯截面積cm2
地說，根據(jù)式（2）計(jì)算氣隙大小，也不會太困難。困難仍在于ΔBm值，僅是廠家的統(tǒng)計(jì)平均值，對于同一規(guī)格的磁芯，不同廠家也是不同的，，依據(jù)式（2）算出的lg，僅是個(gè)大概值，還須在中去反復(fù)修正，也再試湊。
磁芯尺寸確定了，氣隙長度也確定了，就可以確定需繞多少匝，才能達(dá)到所需的電感值L。
根據(jù)L=4μ•N2×10－9×A(3) 可得N=(4)
式中：N——為所需的繞組匝數(shù)
A——磁芯的幾何形狀參數(shù)
要根據(jù)式（4）算出匝數(shù)，關(guān)鍵是要知道導(dǎo)磁率μ為多少，從廠家給的磁材手冊上查，μ值也只是個(gè)范圍。例如R2K磁芯，其初始導(dǎo)磁率上是在1800～2600，具體值得靠測量。測量磁參數(shù)的儀器，工廠是不具備的，于是要根據(jù)式（4）計(jì)算匝數(shù)就比較困難。尤其是在有氣隙的條件下，導(dǎo)磁率比無氣隙時(shí)下降了多少也是未知數(shù)。依據(jù)式（4）計(jì)算就更困難。是先假設(shè)μ，進(jìn)行計(jì)算，算出匝數(shù)N，試?yán)@好后測量L能否達(dá)到設(shè)計(jì)值，通常很難達(dá)到，則再另設(shè)μ值，再計(jì)算，這樣反復(fù)試湊下去，直到接近預(yù)定的L值結(jié)束。
根據(jù)已知電感量L，求磁芯尺寸，氣隙及繞組匝數(shù)的通用方法。
，設(shè)計(jì)一種鎮(zhèn)流器只計(jì)算一個(gè)電感值L，采用這種試湊計(jì)算也就算了，現(xiàn)在要面對市場，種種規(guī)格的鎮(zhèn)流電感，再這樣試湊，不僅時(shí)間上拖延了新品的開發(fā)進(jìn)度，試制材料上也浪費(fèi)。當(dāng)然有電感值計(jì)算仿真軟件，就另當(dāng)別論。
3變通算法
根據(jù)前面計(jì)算出的磁芯尺寸、氣隙長度，先繞制一匝數(shù)為No的電感，其實(shí)測電感值為Lo，則有
Lo=4μN(yùn)o2×10－9×A(5)
令式（3）式（5）相除并整理后得：  N==No（6）
式中：L——為要求的電感值
No——為已知的匝數(shù)
Lo——為已知的匝數(shù)下的電感值
這樣，對同一參數(shù)的磁芯，只要知道L、No、Lo三個(gè)參數(shù)，求出匝數(shù)N。
制作時(shí)我們先在磁芯上繞（環(huán)形磁芯可以直接繞，EI型磁芯可在骨架上繞）No=20匝，在電感儀上測出Lo，將此值代入式（6），求出在該磁芯上應(yīng)繞的匝數(shù)N。
間隙的確定：
（1）間隙的作用
圖1及圖2中的曲線①為無間隙時(shí)磁芯的磁化曲線及導(dǎo)磁率μ與B的曲線，圖1及圖2中的曲線②為有氣隙時(shí)的相應(yīng)曲線。
從圖1及圖2的曲線可看出，同一磁芯開了氣隙后，可使B—H曲線斜率降低，使磁芯飽和點(diǎn)右移，從而了磁芯抗直流磁化的能力。但氣隙的加入，又使導(dǎo)磁率下降，氣隙有個(gè)最佳值，即在電感線圈通過最大峰值電流時(shí)，磁芯不進(jìn)入飽和，又不致使導(dǎo)磁率降得太低，從式（3）可知，在所需電感量時(shí)若導(dǎo)磁率降低勢必要線圈匝數(shù)，這是個(gè)矛盾。
（2）確定最佳氣隙
按該鎮(zhèn)流電感所通過的最大電流峰值Ip，直流磁化電源，和電感測試儀配套連接，使通入的直流電流達(dá)到Ip時(shí)，電感量下降不超過零電流時(shí)的10％，即認(rèn)為磁芯已經(jīng)到達(dá)最高Bm值，的間隙即為最佳氣隙長度。
通入Ip時(shí)，電感下降值超過10％，說明間隙小了些，可適當(dāng)再加大點(diǎn)，在Ip時(shí)，電感不下降，說明間隙片大了點(diǎn)，應(yīng)適當(dāng)減小點(diǎn)，這樣，邊測邊改，十幾分鐘就確定了最佳氣隙長度，避免了式（2）計(jì)算氣隙時(shí)因Bm值不確定帶來的反復(fù)試湊的麻煩。
根據(jù)上述可歸結(jié)出電感值計(jì)算三步法，即在根據(jù)電路要求或燈電參數(shù)確定了鎮(zhèn)流電感值L后，可按下述三步進(jìn)行：
①式（1）確定磁芯尺寸；
②用直流磁化電源和電感測試儀確定氣隙；
③公式（6）計(jì)算所需的匝數(shù)。
當(dāng)然，這樣確定的鎮(zhèn)流電感值還要裝到電路里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。只需作簡單的匝數(shù)修正滿足設(shè)計(jì)要求，用這種變通法設(shè)計(jì)鎮(zhèn)流電感，繞開了對磁材磁性能指標(biāo)如μ及Bs的準(zhǔn)確了解，而能順利設(shè)計(jì)出的電感值。
4應(yīng)用效果
（1）我們在開發(fā)研制出的許多系列節(jié)能燈產(chǎn)
品中所用的鎮(zhèn)流器電感，都是按上述三步法設(shè)計(jì)的，效果。
（2）變通計(jì)算法在已知產(chǎn)品的電感值，磁芯
尺寸及間隙厚度條件下，反求其繞線的匝數(shù)。
當(dāng)有的電感繞組不能用測圈儀測量其匝數(shù)時(shí)，只好一圈一圈拆計(jì)數(shù)，對EI型磁芯還好拆，對于環(huán)形鐵芯拆起來較困難，尤其是小環(huán)、線細(xì)、匝數(shù)多的，現(xiàn)在變通算法，只要設(shè)法在原電感上繞20～30匝線，再測出新繞電感值Lo代入式（6）求出該電感的匝數(shù)。
（3）變通計(jì)算法控制環(huán)形鐵芯電感量的一致性。
在鐵芯卷繞及加工間隙時(shí)，操作工藝上的問題，會造成間隙厚度和形狀不一致，這樣，如按固定的匝數(shù)進(jìn)行繞制，勢必造成各個(gè)環(huán)形電感值的很大差異，不符合設(shè)計(jì)要求。

為問題，采用寧肯多繞幾圈的辦法，在測量電感值時(shí)，再把多余的圈數(shù)拆掉（當(dāng)然拆幾圈比幾圈簡單）
我們在開始生產(chǎn)250W鈉燈鎮(zhèn)流器時(shí)，唯恐繞好后有的電感量不夠，就寧肯多繞十幾匝，結(jié)果逐個(gè)檢測電感量時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的電感量基本接近設(shè)計(jì)值，而有的多繞了十幾匝，只好一個(gè)個(gè)地拆掉多余的匝數(shù)，浪費(fèi)了銅線也費(fèi)了工時(shí)。
為此，我們專門設(shè)計(jì)了一個(gè)工裝，用此工裝結(jié)合LCR測試儀可直接對每個(gè)鐵芯進(jìn)行Lo的測量，并用標(biāo)簽貼在鐵芯上。工裝的No為30匝，測量一個(gè)批量后，用公式（6）計(jì)算，即知同一L值的鐵芯上應(yīng)繞的匝數(shù)。  
對于某一功率的鎮(zhèn)流器，L是已知的，如250W鈉燈鎮(zhèn)流電感，L為190mH左右，則：這就把一個(gè)較的計(jì)算問題簡化，交由生產(chǎn)線工人來操作。
   結(jié)束語：在開發(fā)電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈電感鎮(zhèn)流器及電感式節(jié)能燈中，常常遇到鎮(zhèn)流電感及濾波電感值的計(jì)算問題。
但是電感值的計(jì)算程式比較繁瑣，并且在缺乏必要的磁材參數(shù)測量儀器的下，要嚴(yán)格按程式計(jì)算也是困難的，有設(shè)計(jì)仿真軟件當(dāng)然就了。 在生產(chǎn)過程中，只要掌握了重點(diǎn)，相信你要生產(chǎn)出合格的鎮(zhèn)流器是沒有問題的。