盐城纺织职业技术学院 毕业设计?论文?
发射性能好?溅射少。霓虹灯电极材料大都使用铜、铁、镀镍铁等金属制作的? 这些金属的逸出功较高?电子发射性能相对较差。如果灯管使用这些纯金属发射 电子势必造成其阴极压降大?阴极溅射得快?从而使灯管很快因溅射失效?特别 是铜电极溅射得更快。实验证明?纯金属容易溅散?但在金属表面氧化一层有益 的氧化膜或涂一层其它逸出功较低的金属或其氧化物?这样做可以大大降低其逸 出功的?提高了电子发射性能?从而减缓了阴极溅散?起到了延长灯管寿命的作 用。于是人们在制造电极时?大都把电极进行预处理。
常见的霓虹灯变压器有两种?漏磁变压器和电子变压器。漏磁变压器既是变 压器?与普通变压器有同样的结构?在铁芯上绕上初级和次级线圈?同样在铁芯 窗口的中间部位增加了一个普通变压器所没有的磁分路?这个磁分路用小的硅钢 片叠合而成?且与铁芯之间有空气隙?有意让铁芯中的磁通能通过这一分路漏出 铁芯。其作用相当于在变压器上安装了一个安全阀?当次级电流增加时?铁芯中 的磁通就会被这磁分路所旁路?只有少数磁通与次级线圈相联系?使次级的感应 电动势减小?从而使漏磁变压器获得了霓虹灯变压器所需的保持灯管电流不变的 特性。实际上?灯管的寿命与电极的性能和结构有着紧密的联系着的。漏磁变压 器通过长期的使用和改进?设计及制作工艺都已达到完善和成熟。它的性能可靠? 工作稳定?被广泛使用。漏磁式霓虹灯变压器功率高450vA ?重量大于10公斤? 虽然具有工作稳定可靠?负载能力强(可带1米到12米霓虹管)?但是漏磁变压器 需耗费大量的铜和钢?笨重且价高?安装困难?而且功率因数仅为0.5左右。在 电力资源日益紧张的今大?传统的漏磁式霓虹灯变压器正被能低、体积小、重量 轻的电子式霓虹灯变压器所取代。
电子式霓虹灯变压器一般6米的功耗不大于80W?12米的功耗不大于105W?大 型霓虹灯工程中能大幅度节约电力资源?且方便安装维护?但也有缺点?主要是 可靠性差、亮度低、恒流性能弱?其中以可靠性问题最为突出。电子变压器原理 并不复杂?所用之电经过整流滤波后得到 3OOV左右的直流电压?然后通过逆变 电路?将直流电转变为高频交流电?再经升压变压器升压到很高的电压供霓虹灯 启辉工作电路通常设置有保护电路?以保证霓虹灯管开路或短路等异常情况时电 路的安全。用电子技术制成的霓虹灯电子变压器?在霓虹灯工程中得到广泛应用?
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相当大范围内取代了传统的漏磁变压器。变压器通过霓虹灯专用高压绝缘线、杜 美丝与玻璃管内电极相连。常见的高压线有两种?一是普通高压线即塑料高压线? 这种高压线价格便宜?但塑料容易老化?室外使用不久塑料就要老化易引起拉火 等?安全性较差。另一种是硅橡胶绝缘高压线?是目前较理想的霓虹灯连接线? 安全性强?可靠性好。
2.3高可靠性霓虹灯的设计
针对霓虹灯电子变压器可靠性差的问题?本文从性价比及可靠性两方面研究 市场上逐渐成为主流的6到8米电子式霓虹灯变压器?主要考虑关键部件设计、器 件优选和易损器件的保护?以期提高可靠性和性价比。
电子变压器的线路及工作原理霓虹灯电子变压器电子线路见图2-3。
图2-3 霓虹灯电子变压器线路图
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工作原理为:220V交流电经Dl-D4整流、C2和C3滤波后变成直流电?供给后面 的振荡线路?C2和C3联接点的电压在15V左右?R1、R2稳定155V电压。 A1是按的 保险丝?起短路及大电流保护作用。R1、C1消除交流电高频干扰。振荡起振线路 由R5、R6、C4、D6和D7构成?220V直流电经R5、R6对C4充电?当C4电压上升到某 一个值时?触发二极管D7导通?使得三极管T2基极与发射极得到正向偏置电压而 导通?注意R5的功率要有2W。振荡主线路由T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9组成? 由于起振线路的触发使得T2导通?一旦T2导通?C3通过B初级、L3 和T2放电。L1、 L2和L3绕在同一个高频铁氧体磁芯上?且同名端如图1所示?由于有电流流过L3? L1和L2上感应电压使得T2由导通变为截止?而T1由截止变为导通。一旦T1导通? C2通过T1、L3和B的初级放电?此时通过L3和B的初级的放电电流的方向与先前正 好相反?导致T1由导通变为截止?而T2由截止变为导通?如此周而复始?使电路 产生振荡。R8、R9分别是三极管T1、T2基极限流保护电阻?D6的作用是把触发起 振后C4上依旧存在的充电电压释放掉?R10和C6有保护T1、 T2三极管和改善波形 的作用。R4、C1、D5、R7、C5、R11及SCR构成过流及开路保护线路?R4是过流电 压取样电阻?C1的作用是使得保护电路工作可靠?C5可消除干扰信号及开机保护? 一旦出现过流?保护线路工作? 单向可控硅SCR导通?振荡线路停振不工作?保 护T1T2。保护线路一旦起作用?待故障排除后?重新开机才能恢复正常工作。
⑴功率管的选择
霓虹灯电子变压器出现故障大多数原因是功率管损坏?功率管的选择直接关 系到霓虹灯电子变压器的可靠性?用图2-2线路不同T1T2功率管带不同长度霓灯 管做比较试验?结果见表2.1。表中负载是Ф 12霓虹灯管?全亮电压/电流是指霓 虹灯电子变压器刚好使整个负载长度都点亮时的输入交流电压/电流?而正常亮 度电压/电流指霓虹灯电子变压器是整个负载长度都达到正常你正常亮度时的输 入交流电压/电流。
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表2-3(1)不同功率管点亮不同长度霓虹灯灯管比较试验
T1T2型号
负载长度
全亮电压/电流
正常亮度电压/
电流
BUT11A
6M 7M 8M
D1403 BU508
6M 7M 8M
BU508
7M 8M
120V/230mA 150V/315mA 180V/354mA 105V/230mA 140V/308mA 180V/346mA 150V/284mA 190V/338mA
150V/270mA 170V/325mA 200V/387mA 150V/276mA 180V/326mA 190V/375mA
381mA 422mA 430mA 240V电流
从表2-3(1)可以得到如下结论:不同的功率管带负载的能力是不一样的?随 着负载长度的增加霓虹灯电子变压器的全亮电压/电流及正常亮度电压/电流均 增加?D1403、BU508、BUT11A都具有带6到8米负载的能力?即使D1403与BU508 混合使用?其全亮及正常亮度电压/电流也没有多大改变? 输入电压高达220V 时电子变压器也能正常工作。
⑵保护线路的设计
保护线路的设计直接影响霓虹灯电子变压器可靠性。霓虹灯在使用过程中难 免会出现灯管破裂、灯头线脱落、潮湿天气高压对地打火等异常现象?导致电子 变压器电流剧增?功率管发热烧毁。所以保护线路必须在电流大于某阀值时及时 工作?保护功率管。试验中用增加工作电压的方法模拟增加的异常电流。依然用 图2.2线路?输出变压器匝数为100/2875?选择L1L2匝数均为5匝?L3匝数为8匝? R8R9阻值均为3.3Ω/W?8米负载?改变R7的阻值?在确定的R7阻值情况下?输入 交流电电压逐渐增加?观察记录起始保护线路工作时的电流?结果见表2.4。 当 R7阻值确定后?起始保护动作仅与工作电流有关?与工作电压及负载管长没有关 系。R7阻值越大?起始保护线路电流越大。R7阻值取6.5K?此时8米负载输入 电 压大于240V?起始保护电流500MA?5分钟后起保。试验中发现不同功率管对R7 取值很不相同?表2.2是BU508 的结果?改用BUT11A?R7有大的改变。即使同
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