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高性能的路灯节电器设计与制作

2020-05-07 10:34 来源: 网络
  由于路灯在夜间工作,因此工作电压从晚上点亮时的180V到深夜时的260V。工作环境非常恶劣,不仅大大缩短了灯泡的使用寿命,而且还浪费了大量电能。针对这种现象,专门设计制造了100A路灯节电器,可用于40 250W钠灯或水银灯泡的电源电路中。使用好后,不仅大大降低了灯泡的损坏率,节电效果显着,而且大大减少了维修人员的工作量。



  一、电路原理

  目前城市道路照明光源主要是钠灯和汞灯,其工作电路由钠灯或汞灯泡、电感式镇流器、电子触发器等三部分组成,功率因数不接补偿电容时为0.45,接补偿电容时为0.90.整体呈现感性负载性质。本路灯节电器的工作原理,就是在供电回路中,串接一个合适的交流电抗器。电网电压低于235V时,电抗器被短路不起作用;电网电压高于235V时,电抗器投入运行,保证路灯的工作电压不会超过235V。

  电源电路由变压器T1、二极管D1~D4,三端稳压器U1(7812)等元件组成,输出+12V电压,为控制电路供电。

  电网电压检测与比较由运放U3(LM324)、U2(TL431)等元件组成。电网电压经电阻R9降压,D5半波整流.C5滤波,得到7V左右的直流电压作为取样检测电压。取样检测电压经以U3B(LM324)组成的低通滤波器滤除纹波.送到比较器U3D(LM324)与基准电压进行比较。比较器基准电压由电压基准源U2(TL431)提供。电位器VR1用于调节取样检测电压的幅度,VR2用于调节基准电压。

  输出执行机构由继电器RL1及RL3、大电流航空接触器RL2、交流电抗器L1等组成。当电网电压低于235V时,比较器U3D输出低电平,三机管Q1截止,继电器RL1释放,其常闭触点接通航空接触器RL2的供电回路,RL2吸合,电抗器L1被短路不起作用;当电网电压高于235V时,比较器U3D输出高电平,三机管Q1导通,继电器RL1吸合,其常闭触点断开航空接触器RL2的供电回路,RL2释放,电抗器L1接入路灯供电回路,过高的电网电压由其承担一部分,保证路灯的工作电压不会超过235V。发光管LED1用于指示继电器RL1的工作状态.LED2用于指示航空接触器RL2的工作状态,压敏电阻MY1用于触点灭弧。

  继电器RL3的作用是减小航空接触器RL2的功耗,因为RL2启动线圈电阻仅4Ω,保持线圈电阻70Ω左右,加直流24V时,启动电流为6A,维持电流也大于300mAo通过继电器RL3切换航空接触器RL2的线圈电压,减小保持功耗。原理是:RL2启动时,其常闭辅助触点短路了继电器RL3的线圈,RL3释放,常闭触点把变压器T1的高电压端28V接入RL2的桥式整流输入端;RL2启动后,其常闭辅助触点断开,继电器RL3得电吸合,常开触点把变压器T1的低电压端14V接入RL2的桥式整流输入端,以50%的启动线圈电压,来维持航空接触器RL2的吸合状态。

  二、元器件选取

  电路元器件除航空接触器RL2、变压器T1、交流电抗器L1外都是普通常用件。

  变压器T1用E122×33铁心绕制,初级用φ0.21漆包线绕1250匝,次级用φ0.70漆包线绕160匝,中间抽头。交流电抗器L1用CD25×50

  xl00铁心、6x3mm纱包扁铜线绕制,气隙2mm,电感量1.2mH。航空接触器RL2型号为MZJ-200N24V,这是一个比较难购买的器件。

  三、制作与调试

  在组件中,航空接触器RL2,变压器T1,交流电抗器L1,整流桥QL1,压敏电阻MY1,发光管LED2,电阻R15等不在印刷板上,其他组件焊接在印刷板上。两者通过12线连接器XH3.96-12P连接。航空接触器RL2,交流电抗器L1,输入和输出总线必须通过150A接线端子和M8螺栓可靠地连接。

  整个电路连接后,将变压器T1连接至稳压器,首先使输出电压为220V,调节电位器VR1,使采样检测电压约为7V;然后将调压器的输出电压调整为235V。调整参考电压电位器VR2只是激活继电器RL1。

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