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非晶/纳米晶电感及其在荧光灯电子镇流器中的应用研究

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目录

摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 荧光灯用电子镇流器简介

1.2 非晶纳米晶软磁合金的发展现状

1.2.1 铁基非晶材料

1.2.2 铁镍基非晶软磁合金

1.2.3 钴基非晶软磁台金

1.2.4 铁基纳米晶合金

1.3 磁芯的基本磁学参量

1.3.1 初始磁导率

1.3.2 磁感应强度

1.3.3 功率损耗

1.3.4 电感因素

1.3.5 居里温度

1.3.6 线圈通过的电流的计算及线径的选择

1.4 选题意义及主要内容

第二章 实验方法

2.1 非晶纳米晶带材的制备工艺

2.2 磁芯制作

2.3 样品的磁性能测试

2.3.1 静态测试

2.3.2 动态测试

2.4 电感的参数测量

2.5 荧光灯电参数测试仪

2.6 本章小结

第三章 非晶与纳米晶磁芯

3.1 磁芯的设计

3.1.1 磁芯形状设计

3.1.2 镇流电感的电感值设计

3.1.3 磁芯尺寸的设计

3.1.4 镇流电感饱和电流的设计

3.2 磁芯的磁性能测试

3.2.1 101非晶与107纳米晶带材有效磁导率的测试

3.2.2 101非晶磁芯与107纳米晶磁芯的磁芯损耗的测试

3.2.3 非晶与纳米晶磁芯的镇流电感的电感因素与线圈匝数

3.2.4 镇流电感的饱和电流和稳定性

3.3 本章小结

第四章 基于非晶纳米晶电感的电子镇流器的电特性

4.1 半桥逆变电路的工作原理

4.2 电子镇流器的启动特性

4.2.1 启动电流

4.2.2 预热时间

4.3 电路工作时的电参数

4.3.1 电路的工作电流

4.3.2 电路的输入功率

4.3.3 电路的功率因数

4.4 本章总结

第五章 非晶磁芯形状对磁性能和电路电参数的影响

5.1 磁芯形状的设计

5.2 镇流电感性能测试

5.2.1 磁芯损耗的测试

5.2.2 镇流电感的稳定性与饱和电流

5.3 采用Φ17.5×10×8m非晶磁芯镇流电感的灯电路的电参数

5.3.1 启动电流

5.3.2 预热时间

5.3.3 工作电流

5.3.4 输入功率

5.3.5 功率因素

5.4 本章总结

结论

论文创新点

有待进一步开展的工作

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

声明

致谢

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摘要

近年来,我国的电光源产品,特别是节能照明产品一直保持快速增加,其中荧光灯占到58%的照明市场份额,具有广阔的研究前景。由于荧光灯负的伏安特性,所以不论采用哪种形式的镇流器,均需采用磁性器件对灯电流进行“轭流”或“镇流”。目前大部分电子镇流器的镇流电感还是采用铁氧体磁芯,铁氧体的虽然成本低,但是居里温度只有180℃,磁导率低,饱和磁感应强度较低,矫顽力较高,容易导致电路在长时间工作后产生磁饱和,电流在峰值附近有很大尖峰,三极管会因电流过大而发热而失效。
  与铁氧体相比,非晶纳米晶软磁材料具有居里温度大于450℃、磁导率高、饱和磁感应强度比较高、矫顽力小等优良特性,能保证电路在长时间工作不会磁饱和,提高电路稳定性,因此研究非晶纳米晶镇流电感很有意义。本文分别采用101非晶带材和107纳米晶带材绕制成环型,通过环氧树脂加固后开气隙,制备镇流电感,测量磁芯的交流、电感量、饱和电流及应用于电路后灯的性能,并分析了磁芯特性对灯电路的影响,得到的主要结果如下:
  1)、节能荧光灯的镇流电感应采用环形磁芯,电子镇流器的开关工作频率选在20kHz到40kHz范围内,本文将电子镇流器输出频率设计为30kHz,磁芯内径设计为Φ28×16×8mm,镇流电感的饱和电流大于440mA,当镇流电感的电感值为3.68mH时,电路处于谐振状态,串联谐振电路消耗的功率最少。
  2)、形状与尺寸相同的101非晶磁芯和107纳米晶磁芯,前者的有效磁导率要比后者的有效磁导率要略高。磁芯的气隙越大,镇流电感的电感因素越小,制作某值的电感需要的线圈匝数越多;且非晶磁芯的电感因素要比纳米晶磁芯的电感因素要大。镇流电感的饱和电流随着气隙的增加而增加。当频率在10kHz到50kHz之间发生变化时,电感值的误差值小于5%,在气隙与形状相同时,使用101非晶磁芯的镇流电感的饱和电流要大于使用107纳米晶磁芯的镇流电感的饱和电流。
  3)、灯管的启动电流随着输入电压增加而增加。在输入电压相同的前提下,采用了非晶与纳米晶镇流电感的灯电路的启动电流要比采用铁氧体磁芯镇流电感的灯电路的启动电流要小。采用非晶纳米晶材料的电子镇流器产生了大于0.4秒的预热时间,并随着气隙的增大而先增大后减少。当气隙为0.4mm的时候,预热时间最长。
  4)、采用了非晶与纳米晶磁芯镇流电感的灯电路工作电流相对于采用铁氧体磁芯镇流电感的灯电路工作电流略有下降,最大有0.01A的降幅。输入功率随着输入电压的上升而上升。在电压相同的情况下,采用了非晶与纳米晶磁芯镇流电感的灯电路的输入功率要小于采用了铁氧体磁芯镇流电感的灯电路的输入功率。灯电路的功率因素随着电压的上升而下降。
  5)、开气隙为0.2mm非晶磁芯,尺寸改为Φ17.5×10×8mm,由于体积减少,其制作的电感的饱和电流下降到560mA,当频率从10kHz到50kHz变化时其电感值变化范围小于5%,荧光灯的启动电流要大于采用Φ28×16×8mm非晶磁芯镇流电感的荧光灯的启动电流,预热时间小于1s,并且当输入电压达到220V时,预热时间为0s。灯电路的工作电流,输入功率随输入电压的升高而升高,并且要大于采用形状为Φ28×16×8mm非晶磁芯镇流电感的灯电路的的工作电流和输入功率,输入功率因素随输入电压的增加而减少。比较可知,改变磁芯的体积无法提升功率因素。

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