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

Phaàn B Nghieân Cöùu Veà Ñeøn Compact Huyønh Quang. Giôùi thieäu sô löôïc veà ñeøn compact huyønh quang(Compact Fluorescent Lamp →CFL): Ñeøn compact huyønh quang coøn goïi laø ñeøn tieát kieäm naêng löôïng ñieän. Ñeøn coù theå thay tröïc tieáp ñeøn nung saùng maø khoâng caàn phaûi thay ñui ñeøn . Ñeøn söû duïng kinh teá, tuoåi thoï cao, kích thöôùc nhoû, aùnh saùng deå chòu . Coâng suaát :P = 5 ÷ 40W Quang hieäu : H= 25 ÷ 81 lm/W Chæ soá maøu : CRI=80 Nhieät ñoä maøu : T = 2700oK÷6400oK Lónh vöïc söû duïng: phoøng tieáp taân, khaùch saïn, beänh vieän, nôi coâng coäng . Ñaëc ñieåm cuûa moät soá loaïi ñeøn CFL thoâng duïng: Tính ña daïng cuûa ñeøn huyønh quang compact (ñeøn CF) vaø ballast cuùa noù hieän nay ñaõ ñöôïc môû roäng treân thò tröôøng chieáu saùng. Caùc loaïi ñeøn CF coù theå thay ñoåi theo kieåu daùng, kích thöôùc, coâng suaát, quang thoâng maøu saéc, loaïi coù chuïp kính hoaëc ñeå traàn… Ballast söû duïng cho ñeøn CF coù theå : + Loaïi ñieän töø bình thöôøng + Loaïi ñieän töø hieäu suaát cao + Ballast ñieän töû Caùc ballast ñeøn CFL ñöôïc gaén tröïc tieáp vaøo ñeá ñeøn coù daïng oác vít ñeå vaën hoaëc gaén vaøo ñeá ñeøn taùch rôøi vôùi boùng coù chaáu hoaëc coù theå gaén vaøo boä phaän ñieàu khieån cuûa ñeøn. Chuùng coù theå hieäu chænh heä soá coâng suaát, giaûm nhieãu soùng radio vaø caùc ñaëc tính khaùc khoâng coù trong lónh vöïc chieáu saùng baèng ñeøn nung saùng. a) b) c) d) Hình. Caùc daïng ñeøn huyønh quang compact tieâu bieåu a) Ñeøn traàn boùng thaúng b) Ñeøn traàn boùng hình xoaén oác c) Ñeøn coù chuïp kính d) Ñeøn laøm vieäc vôùi ballast rôøi Beân caïnh ñoù nhöõng loaïi ñeøn tieâu bieåu treân. Coøn coù nhieàu loaïi ñeøn khaùc nhö : Ñeøn LLC: Chi phí naêng löôïng ñieän cuûa ñeøn LLC ít hôn gaáp 5 laàn so vôùi ñeøn nung saùng (LI). - Ñeøn LCC bao goàm phaàn balllast (AE) vaø boùng ñeøn (SI). - Vieän nghieân cöùu khoa hoïc “ELIRI”nghieân cöùu vaø saûn xuaát phaàn ballast AE thay theá vaøo ñui ñeøn E 27 cuûa ñeøn nung saùng. Phaàn boùng ñeøn SI coù caùc maåu ñeå coù theå laép vaøo AE. Vôùi caùch laép raùp nhö vaäy ta coù theå thay 2 boùng ñeøn tuoåi thoï 10.000 giôø vaøo phaàn ballast coù tuoåi thoï 20.000 giôø Þ taêng theâm phaàn tieát kieäm. Ngoaøi ra ta coù theå deã daøng söûa chöõa AE. - Ballast ñieän töû laøm vieäc vôùi ñieän aùp taàn soá cao ( ñeán 40 kHz) daãn ñeán taêng theâm phaàn tieát kieäm cuûa ñeøn LLC vaø chaát löôïng chieáu saùng. Ñeøn LLC taïo aùnh saùng deã chòu, khoâng nhaáp nhaùy ( nhö ôû ñeøn laøm vieäc ôû ñieän aùp taàn soá 50 Hz ), aùnh saùng gaàn gioáng vôùi aùnh saùng ban ngaøy, aám aùp, moài saùng nhanh (1,5s), ít bò aûnh höôûng khi ñieän aùp nguoàn thay ñoåi trong khoaûng 180 – 240V. - Moät trong nhöõng haõng noåi tieáng cuûa Ñöùc “ELIRI” S.A saûn xuaát ñeøn LLC. - TIEÁT KIEÄM = tieàn ñieän ( 1 LI trong 10.000h) + giaù tieàn LI - tieàn ñieän ( 1 LLC trong 10.000h) + giaù tieàn LLC Ñeøn Compact HQ loaïi KJI: Ñeøn CP ñöôïc söû duïng roäng raõi trong nhieàu lónh vöïc. Ñeøn coù quang hieäu cao, aùnh saùng aám aùp. - Ñeøn loaïi КЛ coù 2 chaáu keøm theo staster vaø tuï. - Ñeøn loaïi КЛУ coù 4 chaáu duøng trong maïch ñeøn coù staster vaø ballast thoâng thöôøng hoaëc ballast ñieän töû. Hai loaïi treân ñöôïc söû duïng ñeå chieáu saùng söï coá trong giao thoâng… - Loaïi ñeøn КЛЭ duøng vôùi ñui ñeøn E 27 vaø ballast ñieän töû Þ cho pheùp thay theá taïi caùc ñeøn nung saùng, tieâu thuï naêng löôïng ñieän baèng 80% vaø tuoåi thoï gaáp 10 laàn so vôùi ñeøn nung saùng ( vôùi cuøng moät löôïng quang thoâng) Loaïi U(V) Coâng suaát Quang thoâng (lm) Tuoåi thoï (h) Kích thöôùc (mm) Ñui ñeøn 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 Ñeøn compact huyønh quang 15W: -Ñeøn compact tieâu thuï naêng löôïng ñieän ít hôn 5 laàn so vôùi ñeøn nung saùng. Ví duï: ñeøn compact 15w phaùt ra aùnh saùng töông ñöông vôùi ñeøn nung saùng 75w. - Tuoåi thoï ñeøn nung saùng 1.000 giôø, coøn ñeøn compact 15.000 giôø. - Ñeøn compact huyønh quang nhôø coù caùc linh kieän ñieän töû baät saùng töùc thôøi vaø laøm vieäc khoâng nhaáp nhaùy. Hôi thuûy ngaân trong ñeøn döôùi taùc duïng ñieän tröôøng giöõa caùc ñieän cöïc böùc xaï caùc tia cöïc tím. Nhôø lôùp boät huyønh quang bieán tia cöïc tím thaønh aùnh saùng nhìn thaáy. Thay ñoåi lôùp boät huyønh quang, coù theå thay ñoåi maøu saéc aùnh saùng ñeøn. - So saùnh kinh teá ñeøn compact vaø ñeøn nung saùng: 2 ñeøn coù cuøng ñoä choùi, ñeøn compact 11w vaø ñeøn nung saùng 60w laøm vieäc 2 giôø buoåi saùng vaø 4 giôø buoåi chieàu ( 6 giôø). - Ñeøn nung saùng 60w giaù 10 rup. Tuoåi thoï1.000 ngaøy. Soá ngaøy: 1.000 /6 = 166 ngaøy(gaàn nöûa naêm). Giaù tieàn ñieän 1 giôø: 0,63 xu. Giaù tieàn ñieän trong thôøi gian 15.000 giôø: 0,6 kw* 15.000giôø*0,63 = 567 rup - Ñeøn compact 11w giaù 350 rup. Tuoåi thoï 15.000 giôøà. Soá ngaøy: 15.000/6=2.500 ngaøy (6,8 naêm) Giaù tieàn ñieän trong thôøi gian 15.000 giôø: 0,011 kw* 15.000giôø*0,63=130 rup - Nhö vaäy sau khoaûng 7 naêm ta söû duïng 14 ñeøn nung saùng : 14* 10= 140 rup hoaëc 1 ñeøn compact huyønh quang 350 rup. - Chi phí toång coäâng: Ñeøn nung saùng: 567 + 140 = 707 rup Ñeøn compact: 130 + 350 = 453 rup Phaân loaïi ñeøn CFL : Coù nhieàu caùch phaân loaïi ñeøn CFL, ta coù theå phaân loaïi ñeøn theo haõng saûn xuaát, phaân loaïi theo kieåu daùng vaø kích thöôùc ñeøn, phaân loaïi theo coâng suaát tieâu thuï, phaân loaïi theo balast söû duïng… Sau ñaây laø caùch phaân loaïi ñeøn CFL theo hình daïng ñeá ñeøn. - Ñeøn CFL maéc tröïc tieáp vaøo maïng ñieän coù ballast trong ñeá ñeøn + Ñeøn CFL vôùi ñeá ñeøn E14: Loaïi naøy ñöôïc gaén leân töôøng hoaëc traàn duøng ñeå chieáu saùng trong nhaø vaø nhöõng nôi ñoøi hoûi tieát kieäm naêng löôïng ñieän, coù theå gaén vaøo ñeøn baøn vôùi ñui ñeøn töông öùng ñeá ñeøn E14. Hình 3.11. Ñeøn huyønh quang compact vôùi ñeá ñeøn E14 + Ñeøn CFL vôùi ñeá ñeøn E27: So vôùi ñeøn CFL ñeá E14, ñeøn CFL ñeá E27 coù moät soá loaïi coâng suaát lôùn hôn, chuùng coù theå duøng trong caùc loaïi choaù baát kì coù ñui ñeøn töông öùng ñeá E27. Ñeøn CFL ñeá E27 ñöôïc söû duïng chieáu saùng cho nhaø ôû, nôi coâng coäng… Hình 3.12. Ñeøn CF vôùi ñeá ñeøn E27 - Ñeøn CFL laøm vieäc vôùi ballast rôøi Caùc ñeøn CFL loaïi naøy coù ñeá vaø boùng rôøi nhau coù theå laép gheùp thoâng qua caùc chaáu tieáp xuùc. Khi boùng ñeøn bò hoûng coù theå taùi söû duïng caùc ballast trong ñeá rôøi maø khoâng caàn thay theá. Loaïi naøy thöôøng ñöôïc söû duïng vì tieát kieäm ñöôïc tieàn baûo trì ñeøn. + Ñeøn daïng moät chöõ U ñui hai chaáu G23: Hình 3.13. Ñeøn daïng moät chöõ U ñui hai chaáu G23 + Ñeøn daïng moät chöõ U ñui boán chaáu 2G11: Hình 3.14. Ñeøn daïng moät chöõ U ñui boán chaáu 2G11 + Ñeøn daïng hai chöõ U (2U): Hình 3.15. Ñeøn daïng hai chöõ U (2U) + Ñeøn daïng ba chöõ U (3U): Hình 3.16. Ñeøn daïng ba chöõ U (3U) Caáu taïo vaø nguyeân lí hoaït ñoäng: Hình. Caáu taïo ñeøn huyønh quang compact maãu Moät ñeøn CFL bao goàm caùc phaàn sau: + Phaàn boùng: goàm coù oáng thuûy tinh trong suoát coù ñöôøng kính töông ñoái nhoû, beân trong chöùa ñaày khí. Hoãn hôïp khí beân trong oáng goàm khí Argon, hôi thuyû ngaân vaø thuyû ngaân loûng ôû aùp suaát thaáp. Thaønh trong cuûa oáng thuyû tinh phuû moät lôùp moûng hoãn hôïp ba loaïi boät huyønh quang khaùc nhau (tri-phosphor coating). + Phaàn ñeá: goàm caùc ñieän cöïc ôû ñaàu gaén boùng vaøo cung caáp doøng electron chaïy xuyeân qua boùng ñeøn. Ballast beân trong ñeá ñieàu khieån doøng ñieän vaø ñieän aùp vaøo caùc cöïc cuûa boùng ñeøn. Tuy nhieân, ballast cuõng coù theå gaén ôû boä phaän ñieàu khieån ñeøn. Aùnh saùng nhìn thaáy ñöôïc töø moät ñeøn CFL ñöôïc taïo ra töø hoãn hôïp ba loaïi boät huyønh quang phuû beà maët beân trong cuûa boùng ñeøn. Chuùng phaùt ra aùnh saùng nhìn thaáy ñöôïc khi bò kích thích bôûi caùc tia böùc xaï cöïc tím thoaùt ra töø nguyeân töû hôi thuûy ngaân bò baén phaù do caùc ñieän töû chuyeån ñoäng vôùi vaän toác lôùn. Doøng chaûy cuûa caùc ñieän töû ñöôïc taïo ra bôûi tia hoà quang giöõa hai ñieän cöïc ôû hai ñaàu boùng. Khi khôûi ñoäng ñeøn, moät ñieän aùp nhoû ñoát noùng moät ñaàu cöïc cuûa ñeøn ñeå ion hoùa caùc nguyeân töû hôi thuûy ngaân, phaàn lôùn ñieän aùp duøng ñeå taïo tia hoà quang giöõa hai cöïc ñieän. Caùc ñeøn CFL coù nhieät ñoä maøu töø 2.700oK ñeán 6.400oK, döïa vaøo bieåu ñoà Kruithof ta thaáy coù theå choïn ñeøn CFL ñeå chieáu saùng cho nhieàu yeâu caàu ñoä roïi khaùc nhau. Ñieàu naøy cho thaáy ñeøn CFL coù theå öùng duïng chieáu saùng cho raát nhieàu lónh vöïc khaùc nhau (phoøng tieáp taân, khaùch saïn, nhaø haøng, beänh vieän, nôi coâng coäng…). So vôùi caùc boä ñeøn huyønh quang thöôøng, caùc ñeøn CFL coù coâng suaát nhoû hôn nhieàu, maëc duø hieäu quaû chieáu saùng coù theå xem nhö nhau. Nhöng neáu duøng ñeøn CFL thay theá ñeøn oáng huyønh quang chieáu saùng cho nhöõng nôi coù ñoä roïi cao thì heä thoáng daây daãn vaø boá trí ñeøn trôû neân phöùc taïp hôn, do soá löôïng ñeøn nhieàu hôn. Vì theá ngöôøi ta ít khi aùp duïng ñeøn CFL chieáu saùng chung cho caùc xí nghieäp saûn xuaát, hieäu quaû tieát kieäm ñieän do ñeøn CFL mang laïi so vôùi ñeøn oáng huyønh quang khoâng ñaùng keå. Tuy nhieân, lôïi theá cuûa ñeøn CFL laø nhoû goïn, tieän lôïi vaø taïo veû myõ quan cao hôn so vôùi ñeøn oáng huyønh quang neân thöôøng ñöôïc chieáu saùng cho nhöùng nôi khoâng coù yeâu caàu ñoä roïi nghieâm ngaët nhö chieáu saùng sinh hoaït, chieáu saùng trang trí… Hieän nay, ngöôøi ta ñaõ saûn xuaát ra nhieàu boä ñeøn CFL coù coâng suaát lôùn, thaäm chí coâng suaát coøn lôùn hôn caùc boä ñeøn oáng huyønh quang maø kích thöôùc vaãn nhoû hôn. Caùc boä ñeøn naøy ñöôïc duøng chieáu saùng cho nhöõng nôi coù yeâu caàu ñoä roïi cao. Caùc boä ñeøn CFL coâng suaát lôùn khaéc phuïc ñöôïc tính phöùc taïp khi noái daây daãn cho nhieàu ñeøn CFL coù coâng suaát nhoû aùp duïng chieáu saùng cho nôi coù yeâu caàu ñoä roïi cao. So vôùi ñeøn oáng huyønh quang, caùc boä ñeøn CFL coâng suaát lôùn coù caùc öu ñieåm sau: + Nhoû goïn hôn. + Kieåu daùng ñeïp hôn. + Vaän haønh linh hoaït hôn. + Khi coù moät boùng ñeøn bò hö hoûng khoâng gaây ra söï coá maát nguoàn saùng nhö ñeøn oáng huyønh quang. Nôi ñöôïc chieáu saùng trong tröôøng hôïp naøy vaãn coù theå tieáp tuïc laøm vieäc bình thöôøng cho ñeøn khi boùng bò hoûng ñöôïc thay theá. Vì khi moät boùng bò hoûng trong boä ñeøn CFL nhieàu boùng, söï suy giaûm ñoä roïi khoâng lôùn, aùnh saùng vaãn ñuû ñeå ngöôøi coâng nhaân laøm vieäc. + Baûo trì, thay theá deã daøng. So saùnh ñeøn CFL vôùi ñeøn nung saùng thì ñeøn CFL coù caùc öu ñieåm nhö sau: + Quang hieäu lôùn ( H = 20 ¸ 90 lm/W), trong khi ñeøn nung saùng coù quang hieäu nhoû hôn nhieàu laàn (H = 5¸20 lm/W). Ñaëc tính naøy cho thaáy ñeøn CFL coù theå tieát kieäm moät löôïng ñieän raát lôùn. Ñeøn CFL ñöôïc söû duïng vôùi soá löôïng lôùn coù theå laøm giaûm phuï taûi cho heä thoáng ñieän, giaûm möùc ñaàu tö cho caùc nhaø maùy ñieän khi phuï taûi gia taêng. + Tuoåi thoï laâu hôn (T = 8.000 ¸15.000 giôø), trong khi ñeøn nung saùng chæ coù tuoåi thoï khoaûng 1.000 giôø. Nhö vaäy, tuoåi thoï ñeøn CFL laâu hôn töø 8 ñeán 15 laàn. Ñieàu naøy coù theå laøm giaûm ñöôïc chi phí baûo trì vaø thay theá ñeøn cho heä thoáng chieáu saùng, ngöôøi söû duïng ít baän taâm hôn. Ñeøn CFL laø ñeøn hieän ñaïi nhaát, coù nhöõng öu ñieåm cuûa ñeøn oáng huyønh quang vaø khaéc phuïc caùc nhöôïc ñieåm maéc phaûi cuûa ñeøn oáng huyønh quang. Vôùi coâng ngheä saûn xuaát môùi, ñöôøng kính oáng ñeøn giaûm ñi nhieàu (ñöôøng kính oáng cuûa ñeøn CFL coù theå nhoû ñeâùn khoaûng 7mm, trong khi ñeøn huyønh quang oáng thaúng coù ñöôøng kính oáng ñeøn laø 26 mm), kích thöôùc nhoû vôùi ñui coù chaáu gheùp hay ôû daïng vaën xoaén giuùp cho ñeøn CFL linh hoaït trong söû duïng. Khaû naêng tieát kieäm naêng löôïng cuûa ñeøn CFL khoâng coøn nghi ngôø gì nöõa. Chi phí ban ñaàu cao trong vieäc ñaàu tö mua ñeøn CFL (bao goàm ballast) thöôøng coù theå buø ñaép trong moät thôøi gian ngaén do giaûm tieàn maët chi traû cho löôïng ñieän tieâu thuï. Tuoåi thoï cuûa ñeøn CFL cao laøm cho giaù baûo trì cuûa ñeøn CFL thaáp hôn nhieàu so vôùi ñeøn nung saùng. Lôøi giôùi Thieäu veà Ballast ñieän töû : Ngaøy nay, balat ñieän töû taàn soá cao ñöôïc duøng roäng raõi cho nhöõng ñeøn huyønh quang trong nhöõng heä thoáng chieáu saùng bôûi nhöõng öu ñieåm: Kích thöôùc nhoû, troïng löôïng nheï. Hieäu suaát phaùt saùng cao hôn (30% ÷50% so vôùi ballast ñieän töø) Moài saùng töùc thôøi vaø oån ñònh cheá ñoä laøm vieäc. Loaïi tröø nhieåu soùng Radio, giaûm tieáng oàn, loaïi tröø hieäu öùng nhaáp nhaùy. Taêng tuoåi thoï ñeøn 30 ÷ 50% so vôùi ballast ñieän töø Giaûm coâng suaát tieâu thuï (20÷40%)so vôùi ballast ñieän töø. Heä soá coâng suaát cao >0,95 Giôùi thieäu moät soá maïch ballast ñieän töû thoâng duïng hieän nay : Ballast ñieän töû khoâng coù boä hieäu chænh heä soá coâng suaát: Nhöõng hình döôùi ñaây ñöa ra moät soá Ballast ñieän töû. a)Ballast ñieän töû vôùi boä tuï loïc CB vaø boä ñieàu khieån IR2151: Hình 1. Ballast ñieän töû vôùi boä tuï loïc CB vaø boä ñieàu khieån IR2151 Maïch ballast ñieän töû vôùi tuï loïc CB vaø boä ñieàu khieån IR2151 vôùi caùc thoâng soá : Nguoàn Ung=220V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 tuï loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=25.64W, Pñeøn=23.59W Heä soá coâng suaát =0.585 Hieäu suaát Ballast η= 92% Toån hao trong Ballast Pballast=5,12% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=125% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=20.3o Khoâng xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.44 b) Ballast ñieän töû vôùi boä tuï loïc CB vaø boäñieàu khieån töï dao ñoäng: Hình 2. Ballast ñieän töû vôùi boä tuï loïc CB vaø boäñieàu khieån töï dao ñoäng. Maïch ballast ñieän töû vôùi tuï loïc CB vaø boä ñieàu khieån töï dao ñoäng vôùi caùc thoâng soá : Nguoàn Ung=220V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 tuï loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=26.6W, Pñeøn=24.5W Heä soá coâng suaát =0.556 Hieäu suaát Ballast η= 92.1% Toån hao trong Ballast Pballast=4.81% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=135% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=20.5o Khoâng xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.51 Ballast ñieän töû vôùi boä hieäu chænh heä soá coâng suaát thuï ñoäng (passive power factor correction) Nhöõng hình döôùi ñaây ñöa ra moät soá Ballast ñieän töû. c ) Ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc vôùi boä ñieàu khieån IR2151 Hình 3. Ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc vôùi boä ñieàu khieån IR2151 Maïch ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc CF vôùi boä ñieàu khieån IR2151 vôùi caùc thoâng soá: Nguoàn Ung=220V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 cuoän daây LF naén doøng, 1 tuï loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=22.36W, Pñeøn=20.15W Heä soá coâng suaát =0.846 Hieäu suaát Ballast η= 90% Toån hao trong Ballast Pballast=6.56% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=51% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=7.5o Coù xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.91 d) Ballast khoâng coù tuï loïc vôùi maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng: Hình 4. Ballast khoâng coù tuï loïc vôùi maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng. Maïch ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc CF vôùi maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng caùc thoâng soá: Nguoàn Ung=220V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 cuoän daây LF naén doøng, 1 tuï loïc , boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=21.30W, Pñeøn=19.37W Heä soá coâng suaát =0.73 Hieäu suaát Ballast η= 90.9% Toån hao trong Ballast Pballast=8.03% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=61% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=20o Coù xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=2.04 e) Ballast ñieän töû vôùi khe loïc(Valley fill filter ) vaø boä ñieàu khieån IR2151: Hình 5.Ballast ñieän töû vôùi khe loïc(Valley fill filter ) vaø boä ñieàu khieån IR2151 Maïch ballast ñieän töû vôùi khe loïc vaø boä ñieàu khieån IR2151coù caùc thoâng soá: Nguoàn Ung=220V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 cuoän daây LF naén doøng, 1 tuï loïc, boä khe loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=23.1W, Pñeøn=20.89W Heä soá coâng suaát =0.926 Hieäu suaát Ballast η= 90% Toån hao trong Ballast Pballast=6.5% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=39% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=5.9o Coù xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.75 f) Ballast vôùi khe loïc (Valley fill filter )vaø boä ñieàu khieån töï dao ñoäng: Hình 6.Ballast vôùi khe loïc (Valley fill filter )vaø boä ñieàu khieån töï dao ñoäng Maïch ballast ñieän töû vôùi khe loïc vaø boä ñieàu khieån töï dao ñoäng coù caùc thoâng soá: Nguoàn Ung=220V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 cuoän daây LF naén doøng, 1 tuï loïc, boä khe loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=22.9W, Pñeøn=20.82W Heä soá coâng suaát =0.924 Hieäu suaát Ballast η= 90.9% Toån hao trong Ballast Pballast=6.6% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=40% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=6o Coù xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.82 Ballast ñieän töû vôùi boä hieäu chænh heä soá coâng suaát tích cöïc (Active power factor correction) g) Ballast vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp (Boots converter )vaø boä ñieàu khieån IR2151: Hình 7. Ballast vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp (Boots converter)vaø boä ñieàu khieån IR2151: Maïch ballast ñieän töû vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp vaø boä ñieàu khieån IR2151coù caùc thoâng soá: Nguoàn Ung=110V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 cuoän daây LF naén doøng, 1 tuï loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=29.2W, Pñeøn=25.06W Heä soá coâng suaát =0.996 Hieäu suaát Ballast η= 86% Toån hao trong Ballast Pballast=6.76% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=10% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=0o Khoâng Coù xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.404 h) Ballast vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp (Boots converter ) vaø maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng: Hình 8. Ballast vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp (Boots converter)vaø maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng. Maïch ballast ñieän töû vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp vaø boä ñieàu khieån töï dao ñoäng coù caùc thoâng soá: Nguoàn Ung=110V, boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån, 1 cuoän daây LF naén doøng, 1 tuï loïc, boä nghòch löu baùn caàu vaø ñeøn compact. Caùc keát quaû nhaän ñöôïc :Pñaàu vaøo=30.5W, Pñeøn=25.94W Heä soá coâng suaát =0.996 Hieäu suaát Ballast η= 85% Toån hao trong Ballast Pballast=7.53% Ñoä meùo daïng nguoàn THD=9% Goùc leäch pha giöõa aùp vaø doøng nguoàn:φ=0o Khoâng Coù xung ñoäng aùnh saùng Heä soá ñænh(Crest Factor):CF=1.466 Sau khi tìm hieåu nhöõng maïch treân, ta thaáy raèng caàn ñaët 1 tuï nhoû vaøo trong 2 ballast ôû H.3 vaø H.4 (nôi khoâng coù tuï loïc) . Vì ôû giai ñoaïn coäng höôûng seõ coù doøng phaûn hoài laïi veà phía nguoàn. Neáu khoâng coù tuï seõ gaây neân quaù aùp khi ñoùng ngaét caùc coâng taéc. Baûng1:Giaù trò caùc phaàn töû trong caùc maïch Ballast . Baûng 2:Caùc thoâng soá cuûa caùc maïch 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 Pñeøn(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 Phaân tích caùc toån hao trong ballast ñieän töû : Chuùng ta tìm thaáy nhöõng keát quaû cuûa söï toån hao trong ballast ñieän töû ñöôïc phaân tích döïa vaøo keát quaû nhöõng thí nghieäm. Baûng 3 :caùc coâng suaát toån hao trong caùc maïch 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 Toång 5.12 4.81 6.56 8.03 6.5 6.6 6.76 7.53 Chuùng ta phaân tích nhöõng söï toån hao treân nhöõng maïch kích (IR2151 vaø maïch töï dao ñoäng) , söï ñoùng ngaét (M1 vaø M2), caàu chænh löu ñi-oát(D1-D4 ), hieäu öùng Joule, vaø daây toùc cuûa boùng ñeøn. Toån hao trong boä ñeàu khieån IR2151: PIR2151= (IRQ)2.RQ (W) Ñeå giaûm bôùt coäng suaát toån hao naøy caàn choïn caùc coâng taéc coù giaù trò ñieän dung giöõa coång (gate) vaø ñaàu ra (Source) nhoû, vì doøng IRQ phuï thuoäc vaøo gaùi trò ñieän dung naøy. Toån hao trong boä ñieàu khieån töï dao ñoäng: Söï toån hao coâng suaát trong boä ñieàu khieån töï dao ñoäng coù theå giaûm baèng caùch boû ñieän trôû laøm daån ñeán söï toàn taïi moät thôøi gian cheát . Toån hao treân caùc coâng taéc : Nhöõng toån hao treân caùc coâng taéc goàm toån hao khi daãn vaø toån hao khi chuyeån maïch. Nhöõng toån hao khi chuyeån maïch coù theå giaûm bôùi baèng caùch thieát keá ballast duøng söï chuyeån maïch ZVS. Toån hao coâng suaát khi daãn phuï thuoäc vaøo RDSON cuûa caùc MOSFETS. Toån hao trong boä chænh löu caàu 1 pha khoâng ñieàu khieån: Nhöõng toån hao cuûa caàu chænh löu khoâng ñieàu khieån coù theå xaùc ñònh baèng caùch ño doøng vaøo (Iin), con diode 1N4007 coù ñoä suït aùp 0.5V giöõa hai ñaàu cöïc cuûa noù. Nhö vaäy naøy coù theå ñöôïc tính toaùn baèng coâng thöùc döôùi ñaây: Pbridge=2.Iin.0,5=Iin (W) Toån hao nhieät : Gaây ra bôûi hieäu öùng Joule treân caùc daây daãn cuûa maïch. Do ñoù toån hao naøy coù theå giaûm neáu ta choïn daây daãn coù ñieän trôû nhoû nhoû hôn. Toån hao treân caùc ñieän cöïc ñeøn : Xaûy ra töông ñoái lôùn vaøo thôøi ñieåm doøng phoùng ñieän ñi qua ñeøn. Nhöõng keát quaû thí nghieäm: Caùc daïng soùng nhaän ñöôïc khi tieán haønh thí nghieäm ñöôïc giôùi thieäu ñeå giaûi thích keát quaû söï toån hao coâng suaát vaø hieäu suaát cuûa ballast . Sau ñaây laø nhöõng sô ñoà bieåu dieån ñaëc tuyeán ,bieân ñoä ,taàn soá ,chu kyø ballat thoâng duïng thoâng qua nhöõng keát quaû thí nghieäm : a) Daïng soùng ñieän aùp treân boä ñieàu khieån IR2151, taàn soá ngaét f=32.028Khz, (2.5/div) b) Daïng soùng aùp treân boä ñieàu khieån töï dao ñoäng, taàn soá dao ñoäng f=44.7Khz, (2.5V/div) c)Daïng aùp vaø doøng nguoàn cuûa maïch ballast ñieän töû khoâng coù boä hieäu chænh heä soá coâng suaát (100V/div, 500mA/div) d) Daïng aùp vaø doøng nguoàn cuûa maïch ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc CB (100V/div, 500mA/div) e) Daïng aùp vaø doøng nguoàn cuûa maïch ballast ñieän töû vôùi khe loïc (100V/div, 500mA/div) f ) Daïng aùp vaø doøng nguoàn cuûa maïch ballast vôùi boä taêng aùp (100V/div, 200mA/div) g ) Daïng ñieän aùp ñeøn vaø doøng ñeøn trong maïch ballast ñieän töû thoâng thöôøng vôùi tuï loïc lôùn (100V/div, 500mA/div) h) Daïng ñieän aùp ñeøn vaø doøng ñeøn trong ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc CB(100V/div, 500mA/div) i) Daïng aùp ñeøn vaø doøng ñeøn vôùi ballast ñieän töû coù khe loïc (100V/div, 500mA/div) j ) Daïng aùp ñeøn vaø doøng ñeøn vôùi ballast vôùi boä taêng aùp (100V/div, 200mA/div) Nhö vaäy caùc daïng soùng treân bieåu dieån cho töøng maïch cuûa ballast ôû treân: a) Boä ñieàu khieån duøng IC IR2151 b)Boä ñieàu khieån maïch dao ñoäng c)Maïch vôùi boä tuï loïc lôùn d)Maïch khoâng coù tuï loïc CB e)Maïch vôùi khe loïc f)Maïch vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp Ñieän aùp vaø doøng cuûa ñeøn : (g)Maïch vôùi moät tuï lôùn (h)Maïch khoâng coù tuï CB (i) Maïch vôùi khe loïc (j) Maïch vôùi boä bieán ñoåi taêng aùp cho PFC Daïng ñieän aùp vaø doøng nguoàn chæ ra heä soá coâng suaát vaø ñoä meùo daïng THD doøng nguoàn. Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñeøn cho thaáy söï xung ñoäng aùnh saùng. Khi söï xung ñoäng naøy cao thì söï toån hao treân ñieän cöïc cuõng cao vaø tuoåi thoï cuûa ñeøn cuõng bò giaûm ñi. VII.Hieäu suaát cuûa Ballast ñieän töû: Nhö vaäy, moät soá keát quaû ñöôïc xaùc ñònh nhö : heä soá coâng suaát (PF), ñoä meùo daïng(THD), goùc leäch pha giöõa ñieän aùp vaø doøng ñieän nguoàn (φ), söï xung ñoäng aùnh saùng , heä soá ñænh (CF) cuûa caùc ballast ñieän töû ñöôïc neâu ôû phaàn treân . Nhöõng keát quaû naøy ñöôïc giôùi thieäu trong baûng 4 döôùi ñaây: 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 Nhöõng keát quaû treân ñöôïc giôùi thieäu, chöùng minh vaø phaân tích treân nhöõng soùng ñöôïc bieåu dieån ôû phaàn treân . Caùc daïng soùng ñieän aùp vaø doøng cho thaáy söï ñieàu chænh heä soá coâng suaát, doøng ñieän haøi bò meùo daïng(THD), vaø goùc leäch pha giöõa ñieän aùp vaø doøng ñieän. Daïng soùng doøng ñieän cuûa ñeøn vaø ñieän aùp coù theå chöùng minh nhöõng keát quaû cuûa söï xung ñoäng vaø heä soá ñænh. Nhaän xeùt: Ballast ñieän töû vôùi maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng coù hieäu suaát thaáp hôn so vôùi ballast ñieän töû duøng boä ñieàu khieån IR2151, ñoù laø vì trong ballast ñieän töû vôùi maïch ñieàu khieån töï dao ñoäng coù söû duïng ñieän trôû coù giaù trò lôùn gaây neân thôøi gian cheát cuûa maïch nghòch löu baùn caàu. Khi chuùng ta boû ñieän trôû ñoù thì hieäu suaát ballast naøy taêng leân töø 0.85 ñeán 0.9 Caùc keát quaû thí nghieäm chæ ra raèng : Neáu ta caûi thieän phaàn taûi (heä soá ñænh toát hôn, khoâng coù xung ñoäng aùnh saùng èmaïch vôùi tuï loïc CB lôùn ), thì phaàn phiùa nguoàn trôû neân xaáu ñi (heä soá coâng suaát, THD vaø goùc leäch pha φ ) Coøn neáu ta caûi thieän phaàn nguoàn toát hôn(ballast ñieän töû khoâng coù tuï loïc vaø ballast vôùi khe loïc) thì phaàn phía taûi trôû neân xaáu ñi. Neáu ta caûi thieän caû 2 phía (ballast ñieän töû vôùi boä taêng aùp) thì toån hao vaø soá löôïng caùc phaàn töû taêng leân. Khi ñieän aùp ñeøn vaø doøng ñeøn coù söï gôïn soáng roäng (ballast ñieän töû khoâng coù tuï vaø ballast vôùi khe loïc ), toån hao treân caùc ñieän cöïc lôùn vì ñeøn phaûi moài laïi (re-starting). Keát quaû toån hao treân caùc ñieän cöïc khoâng ñöôïc tính trong phaàn xaùc ñònh hieäu suaát ballast, vì caùc ñieän cöïc thuoäc boùng ñeøn. Ballast vôùi boä taêng aùp coù söï toån hao trong boä chænh löu caàu vaø toån hao nhieät Joule cao hôn, vì noù ñöôïc cung caáp töø nguoàn 110V, do ñoù doøng seõ cao hôn. Hôn nöõa toån hao nhieät Joule cuõng cao hôn do ballast coù 2 cuoän daây LS vaø LB. Caùc toån hao khi ñoùng ngaét cuõng nhoû hôn, do ballast ñöôïc thieát keá laøm vieäc ôû ZVS vaø toån hao khi daãn cuõng nhoû vì doøng ñi qua coù giaù trò nhoû. Keát luaän: Nhöõng keát quaû nhaän ñöôïc cho pheùp ta coù khaùi nieäm löïa choïn ballast ñieän töû coù hieäu suaát cao, ñoä meùo daïng thaáp, vaø tìm caùch giaûm toån hao trong maïch ballast. Taøi lieäu tham Khaûo : 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 .