國內(nèi)照明節(jié)電器的比較
國內(nèi)照明節(jié)能控制設(shè)備的性能比較
隨著我國城市化建設(shè)的不斷深入,經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)的發(fā)展,人們的生活水平也不斷提高。在繁華的都市,城市道路、夜景照明已成為城市文明的標(biāo)志和城市文化的代表。在推進(jìn)城市亮化工程的進(jìn)程中,照明光源及調(diào)控設(shè)備得到了空前的發(fā)展,當(dāng)然,城市照明的電能消耗和燈具損耗也越來越大,由于電力緊急和電費的上漲,照明節(jié)能降耗將越來越受到廣泛重視。
目前國內(nèi)照明節(jié)能主要的途徑有兩種:
l l 采用高效的節(jié)能型光源,也就是使用發(fā)光效率高的燈泡或燈管
l l 在現(xiàn)有照明系統(tǒng)上加裝節(jié)能控制設(shè)備
從實際應(yīng)用的角度來看,第一種方案適用于新設(shè)計的照明回路。對于已有的照明系統(tǒng),因需更換所有燈具,初期投入資金和人力比較大,在不能分批分次更新燈具的照明場所,這樣做一次性投入太大,使許多單位望而卻步。同時,高效節(jié)能光源(燈管、燈泡)是傳統(tǒng)光源價格的5~10倍,如果采購的節(jié)能型燈具本身質(zhì)量有問題或是電網(wǎng)供電質(zhì)量不好,節(jié)能型燈具使用壽命很短,這樣就可能造成使用單位出現(xiàn)“節(jié)能不節(jié)錢”的不正常現(xiàn)象。
對現(xiàn)有照明系統(tǒng)的節(jié)能改造,一般采用加裝節(jié)能設(shè)備,較為經(jīng)濟(jì)和實用,目前國內(nèi)銷售的照明節(jié)能設(shè)備很多,其中照明控制調(diào)控裝置所占比例最大。從工作原理上大致分為三大類。
1. 1. 可控硅斬波型照明節(jié)能裝置
原理:采用可控硅斬波原理,通過控制晶閘管(可控硅)的導(dǎo)通角,將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分,從而降低了輸出電壓的平均值,達(dá)到控壓節(jié)電的目的。
可控硅斬波型節(jié)電產(chǎn)品節(jié)電原理圖
這類節(jié)能調(diào)控設(shè)備對照明系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)速度快,精度高,可分時段實時調(diào)整,有穩(wěn)壓作用,因為主要是電子原件,相對來說體積小、設(shè)備輕、成本低。
但該調(diào)壓方式存在一致命缺陷,由于斬波,使電壓無法實現(xiàn)正弦波輸出,還會出現(xiàn)大量諧波,形成對電網(wǎng)系統(tǒng)諧波污染,危害極大,不能用在有電容補(bǔ)償電路中。(現(xiàn)代照明設(shè)計要求規(guī)定,照明系統(tǒng)中功率因數(shù)必須達(dá)到0.9以上,而氣體放電燈的功率因數(shù)在一般在0.5以下,所以都設(shè)計用電容補(bǔ)償功率因數(shù))在國外發(fā)達(dá)國家,已有明文規(guī)定對電氣設(shè)備諧波含量的限制,在國內(nèi),北京、上海、廣州等大城市,已對諧波含量超標(biāo)的設(shè)備限制并入電網(wǎng)使用。
大功率可控硅斬波型節(jié)電設(shè)備,因其自身存在諧波污染的缺陷,如果加裝濾波設(shè)備,成本太高,是不經(jīng)濟(jì)的,所以此類設(shè)備是不宜用于照明電路中。
諧波的危害
a.a. 縮短電力電容器的使用壽命,嚴(yán)重情況下,會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。
b.b. 變壓器的銅耗、鐵耗增大,減少變壓器的實際使用容量,浪費電能。
c.c. 增加電氣設(shè)備附加損耗,減少出力,浪費電能,嚴(yán)重時使電氣設(shè)備過熱,燒損。
d.d. 造成開關(guān)、接觸器等電氣設(shè)備的誤動作,自動化儀表不能正常工作。
e. e. 產(chǎn)生嚴(yán)重的、看不見的電磁波干擾,使有線和無線信號無法接收和傳輸,影響手機(jī)、電視、廣播、電腦等設(shè)備的正常使用,損害人體正常生理機(jī)能。
2.2自耦降壓式調(diào)控裝置
現(xiàn)在市場上最多照明節(jié)電產(chǎn)品就是此類產(chǎn)品。它的原理是,通過一個自耦變壓器機(jī)芯,根據(jù)輸入電壓高低情況,接連不同的固定變壓器抽頭,將電網(wǎng)電壓降低5、10、15、20V等幾個檔,從而達(dá)到降壓節(jié)電的目的。
自耦降壓式節(jié)電產(chǎn)品節(jié)電原理
這類產(chǎn)品最大的優(yōu)點是克服了可控硅斬波型產(chǎn)品產(chǎn)生諧波的缺陷,實現(xiàn)了電壓的正弦波輸出,結(jié)構(gòu)和功能都較簡單,當(dāng)然可靠性也比較高。
存在的技術(shù)缺陷:
1) 1) 固定多檔降壓器
由于其核心部件是一個多抽頭的變壓器,變壓比是固定的,一般副邊有三到五個降壓抽頭,分別降5V、10V、15V、20V,一旦接線端固定,降低電壓就是固定值,當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時,調(diào)控裝置的輸出電壓也會上下波動,這樣照明的工作電壓處在不穩(wěn)定波動狀態(tài),無法起到對電光源的保護(hù)作用。如圖所示,當(dāng)電網(wǎng)電壓高時,節(jié)電率不是最佳狀態(tài);而電網(wǎng)電壓低時,可能出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象,造成燈具無法正常點亮,反而降低燈具壽命,這是這類調(diào)控裝置存在的最大安全缺陷。當(dāng)用電高峰時,電壓過低,電氣設(shè)備也無法正常運行。
2) 2) 接觸器型降壓器
這類調(diào)控裝置為了能做到額定電壓正常啟動,并在過電壓和欠電壓時跳到旁路(設(shè)備的安全保護(hù)),一般都用的都是交流接觸器來進(jìn)行切換,這是最簡單和常用的辦法。但是,如果用接觸器作為節(jié)電產(chǎn)品的電壓調(diào)整裝置的話,其安全性、可靠性和無故障工作壽命都不能保障,存在安全隱患,原因如下:
a. a. 交流接觸器的工作原理是用電磁線圈吸合、斷開,來控制觸頭常開或是常閉,屬機(jī)械移動部件,只適用于不經(jīng)常動作的開關(guān)場合,如燈具、電器的開起和關(guān)斷,切換次數(shù)是有限的,不適用于頻繁切換的場合。
b. b. 交流接觸器在切換動作時,是機(jī)械的吸合和斷開,所以會有短暫的10~20ms的斷電,我們稱之為“閃斷”,這樣的斷電會導(dǎo)致HID燈( High Intensity Discharged Lamp—高壓氣體放電燈,如高壓鈉燈、金鹵燈、高壓汞燈等)熄滅。這種燈的特性決定,在熄滅以后,必須等到燈管冷卻,蒸氣壓下降后才能再點亮,一般需要5~10min左右,在使用中,這將是個嚴(yán)重故障。
根據(jù)以上原因,交流接觸器是不能用來控制照明調(diào)控裝置進(jìn)行頻繁切換的。所以,生產(chǎn)和銷售此類節(jié)電產(chǎn)品的廠家,一般做不到實時穩(wěn)定電壓、多時段調(diào)控等功能,這也就是這類節(jié)電產(chǎn)品的缺點所在。
2. 3. 智能照明節(jié)電器
從前兩類節(jié)電產(chǎn)品來看,它們各有優(yōu)缺點,之所以不能得到大量使用,是因為其本身都存在技術(shù)缺陷,可控硅(相控)型優(yōu)點是,可實時精確控制輸出電壓,滿足照明用電的最佳值,缺陷是電壓無法實現(xiàn)正弦波輸出,有諧波污染。而自耦降壓型的優(yōu)點正好是能做到電壓正弦波輸出,卻不能實現(xiàn)電壓的自動精確控制,只能固定降電壓,不能升壓和穩(wěn)壓,如果能將兩者優(yōu)勢結(jié)合互補(bǔ),去除缺陷,就是相對比較理想的照明節(jié)能產(chǎn)品了。
智能照明調(diào)控裝置工作原理,采用微電腦控制系統(tǒng),實時采集輸出、輸入電壓信號與最佳照明電壓比較,通過計算進(jìn)行自動調(diào)節(jié),從而保證輸出最佳的照明系統(tǒng)工作電壓。
智能調(diào)控型節(jié)電產(chǎn)品節(jié)電原理
智能照明調(diào)控裝置在結(jié)合前兩類節(jié)能產(chǎn)品的優(yōu)點的基礎(chǔ)上,克服了其中存在的缺陷,具體優(yōu)點體現(xiàn)在以下四個方面:
1) 1) 優(yōu)化電力質(zhì)量,節(jié)約照明用電
ll 穩(wěn)定最佳工作電壓
針對電網(wǎng)電壓偏高和波動等現(xiàn)象,調(diào)控裝置可根據(jù)用戶現(xiàn)場實際需求,實時在線調(diào)控輸出最佳照明工作電壓,并能將其穩(wěn)定在±2%以內(nèi),有效提高電力質(zhì)量,從而達(dá)到節(jié)電10%~40%的效果。
ll 多時段節(jié)能運行
根據(jù)用戶實際的照明需求,調(diào)控裝置還可通過程序進(jìn)行多時段節(jié)能電壓設(shè)置,從而滿足用戶不同光源、不同時間的需求,實現(xiàn)最佳照明狀態(tài)和最大節(jié)電率。
2) 2) 有效保護(hù)電光源,延長其使用壽命
ll 軟啟動、慢斜坡
影響電光源壽命的一個重要因素是,啟動和運行時電流和電壓對光源的沖擊。為了有效的降低電流沖擊和提高燈的壽命,在國外高檔燈具產(chǎn)品中,要求燈具有軟啟動功能。
智能調(diào)控裝置能夠?qū)崿F(xiàn)燈具的軟啟動和慢斜坡控制過程。燈具在啟動時,采用低壓軟啟動,充分預(yù)熱。該過程可減少40%的啟動電流沖擊,有效提高光源壽命。在調(diào)壓、穩(wěn)壓的過程中,智能調(diào)控裝置采用慢斜坡方式,讓電壓在設(shè)定時間內(nèi)緩慢過渡,保證光源不受電壓、電流波動的沖擊,從而降低電光源損壞,延長使用壽命。
ll 實時穩(wěn)壓、控壓
在電壓波動很大的地方,如電氣設(shè)備比較多的廠區(qū),一分鐘內(nèi)的電壓波動達(dá)到±15%;路燈后半夜的供電電壓也會達(dá)到250V。智能調(diào)控裝置高穩(wěn)定的最佳照明電壓,能夠延長電光源壽命2~4倍,減少照明運行、維護(hù)成本30%~50%。
3) 3) 智能照明調(diào)控
為了滿足不同用戶對照明燈具控制的需要,智能調(diào)控裝置有三種運行模式可供選用:
ll 端子控制節(jié)能運行模式
ll 時間控制節(jié)能運行模式
ll 通訊控制節(jié)能運行模式
可按現(xiàn)場實際情況,通過天文鐘、智能探頭或內(nèi)部編程、遠(yuǎn)程計算機(jī)遙控,實現(xiàn)時控、光控、程控等多種智能化控制。并可根據(jù)不同時段、不同燈具、不同亮度要求,每相獨立調(diào)節(jié),允許100%不平衡。
4) 4) 適用性、可靠性
ll 調(diào)控裝置每相可獨立調(diào)節(jié),可操作性強(qiáng),可以承受三相100%的不平衡負(fù)載,且保證單相的故障絕不影響其它兩相的正常運行。同一個裝置可以帶不同類型光源負(fù)載,還可以獨立調(diào)節(jié)每相的輸出電壓。
ll 調(diào)控裝置采用手動和自動雙旁路系統(tǒng),以保證照明設(shè)備不斷電,正常安全運行;
ll 調(diào)控裝置控制部分不含交流接觸器,無觸點和移動元件,保證高可靠性和低功耗。
ll 可選配GSM/GPRS全球?qū)崟r(手機(jī))監(jiān)控系統(tǒng),通過顯示、聲音等信號監(jiān)測設(shè)備運行,故障報警,及時采取保護(hù)措施。
l如“保瓦博士”NE系列照明智能調(diào)控裝置
這類照明節(jié)電產(chǎn)品成本略高于前兩種,可實現(xiàn)智能照明調(diào)控、有效保護(hù)電光源、降低電能消耗的功能,使用的經(jīng)濟(jì)性和可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于前兩種產(chǎn)品,是目前國際上比較成熟的照明控制解決方案。
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