1 引言

　　當(dāng)前，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力作為一種清潔、方便的二次能源，供求矛盾日趨緊張，許多地方都采取了拉閘、限電的措施。為了解決這種矛盾，照明節(jié)電器應(yīng)運(yùn)而生，并在一定程度上緩解了局部供電的緊張態(tài)勢(shì)，為起到了一定的積極作用。

　　2 照明節(jié)電器的構(gòu)成與工作原理

　　2．1 照明節(jié)電器的構(gòu)成

　　針對(duì)不同的工作場(chǎng)合，照明節(jié)電器分為單相和三相兩種類(lèi)型。為方便起見(jiàn)，下面分析以單相照明節(jié)電器為主(見(jiàn)圖1)，同時(shí)給出三相照明節(jié)電器的原理框圖(見(jiàn)圖2)，其工作原理可以由單相照明節(jié)電器類(lèi)推而出。

　　由圖1可見(jiàn)，單相照明節(jié)電器的構(gòu)成主要分為三大部分：

　　(1)補(bǔ)償變壓器B 起到改變一、二次側(cè)交流電壓和隔離的作用，即將一次側(cè)的可變電壓耦合到二次側(cè)形成△U，并與輸入電壓Ui疊加，來(lái)調(diào)整輸出電壓U0的大小。
　　(2)單相固態(tài)正弦波電壓調(diào)整器 在控制信號(hào)的作用下，產(chǎn)生與交流電網(wǎng)同步的正弦波補(bǔ)償電壓，并將此電壓提供給補(bǔ)償變壓器B。
　　(3)單片機(jī)控制、保護(hù)電路 單片機(jī)按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的運(yùn)行模式來(lái)控制照明節(jié)電器的正常運(yùn)行；在線(xiàn)檢測(cè)外部輸入、輸出的相關(guān)信號(hào)(電壓、電流、功率、元器件溫度等)，在異常狀態(tài)下進(jìn)行安全保護(hù)。

　　2．2 照明節(jié)電器的工作原理

　　2．2．1 電壓調(diào)整主回路

　　由圖1可見(jiàn)，輸入電壓Ui、輸出電壓U0和補(bǔ)償電壓△U三者的向量關(guān)系如下

　　Ui=△U+U0

　　理論上，當(dāng)改變△U的大小和方向時(shí)，就可以調(diào)整U0的大小。由于照明節(jié)電器在節(jié)能運(yùn)行時(shí)，輸出電壓U0的值總是低于輸入電壓Ui的值(降壓型輸出)，按照?qǐng)D1中的接線(xiàn)和B的相位關(guān)系，△U的值只要作大小的改變即可。

　　即 U0=Ui-△U

　　通過(guò)改變電壓補(bǔ)償變壓器B的一次電壓及其與控制電路的配合，就能按圖3所示的模式運(yùn)行，即一開(kāi)始全壓?jiǎn)?dòng)照明光源，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間(一般為15min)延時(shí)后，輸出電壓U0緩慢地由初始電壓U0l下降到一定值U02(預(yù)先在控制軟件中設(shè)置好)后進(jìn)人到節(jié)能運(yùn)行的模式。

　　2．2．2 單片機(jī)控制、保護(hù)回路

　　(1)單片機(jī)控制部分主要是按照預(yù)先設(shè)置好的照明節(jié)電器運(yùn)行的模式曲線(xiàn)來(lái)控制單相固態(tài)正弦波電壓調(diào)整器的工作，并穩(wěn)定在設(shè)定的電壓U02上。
　　(2)保護(hù)回路的作用是將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的啟動(dòng)、延時(shí)、輸出I0、U0、P0的值與事先的設(shè)定值進(jìn)行比較、分析，一旦出現(xiàn)工作異常就發(fā)出事故告警信號(hào)，并將旁路開(kāi)關(guān)自動(dòng)投入。

　　3 照明節(jié)電器的類(lèi)型、特點(diǎn)及適用范圍

　　照明節(jié)電器是基于大功率電子元件的成熟和現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而出現(xiàn)的一種高技術(shù)產(chǎn)品。

　　3．1 照明節(jié)電器的類(lèi)型

　　照明節(jié)電器類(lèi)型主要分為：①電感式日光燈節(jié)電器(單相)。②電子式節(jié)能燈節(jié)電器(單相)。③路燈節(jié)電器(單相、三相)。

　　3．2 照明節(jié)電器的特點(diǎn)

　　(1)整個(gè)設(shè)備沒(méi)有需要維護(hù)的調(diào)整部件（如電機(jī)、炭刷等)，幾乎可以做到免維護(hù)。
　　(2)完善的動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能，具有輸入、輸出、電壓、電流、功率等異常保護(hù)功能，可以延長(zhǎng)燈管的使用壽命，且不增加交流電網(wǎng)總的諧波含量。
　　(3)設(shè)有獨(dú)立的旁路開(kāi)關(guān)，故障時(shí)能及時(shí)退出運(yùn)行，保證照明燈具仍然能夠使用。
　　(4)，根據(jù)電網(wǎng)供電電壓的高低不同，但一般大于10%。
　　(5)安裝方便，無(wú)需更改原有的照明配電線(xiàn)路。
　　(6)用途廣泛，壽命長(zhǎng)。

　　3．3 照明節(jié)電器的適用范圍

　　(1)電感式 用于最常見(jiàn)的普通電感式日光燈，特別是用途最廣泛的40W(36W)日光燈。適用于對(duì)室內(nèi)照度要求較高的場(chǎng)合，如工廠、學(xué)校、辦公大樓、大廈、醫(yī)院、超市、展覽館、大型燈箱等。
　　(2)電子式節(jié)能燈節(jié)電器 配合電子式節(jié)能燈的廣泛使用，主要是基于電子節(jié)能燈工作時(shí)的自身特性，廣泛地應(yīng)用于節(jié)能燈使用較多的場(chǎng)合，如服裝店、大賣(mài)場(chǎng)、超市、地下通道、展覽館等。
　　(3)單(三)相 由于室外路燈廣泛使用的是高壓或低壓納燈、汞燈和金屬鹵素?zé)舻葰怏w放電光源。加之同時(shí)點(diǎn)亮的數(shù)量較多，耗電量較大，因此根據(jù)現(xiàn)有路燈的供電情況，具體選用單相或三相型路燈節(jié)電器。此外可以根據(jù)用戶(hù)的需要，隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整路燈的開(kāi)、關(guān)時(shí)間。廣泛適用于道路、街道、單位內(nèi)部道路等所有室外照明場(chǎng)合。

　　4 照明節(jié)電器使用

　　4．重照明節(jié)電器的接入方式

　　照明節(jié)電器的安裝相當(dāng)方便，一般無(wú)需更改用戶(hù)的原有線(xiàn)路，只需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的供電情況(單相或三相)將照明節(jié)電器按圖4接入即可。

　　4．2 節(jié)電原理分析

　　由于照明是通過(guò)降低輸出電壓U0來(lái)達(dá)到節(jié)電目的的，因此在分析具體的節(jié)電效果時(shí)，首先就必須參考下表提供的數(shù)據(jù)，即電壓的降低對(duì)照明光源的參數(shù)影響。

　　假定分析條件：有一臺(tái)單相電感式日光燈節(jié)電器，負(fù)荷為100支36W日光燈，供電電壓為220V，節(jié)電器的輸出電壓為穩(wěn)定的198V即220(1-10％)V。

　　計(jì)算如下，設(shè)每只電感鎮(zhèn)流器的有功消耗為6W未用照明節(jié)電器時(shí)，消耗的有功功率為

　　P1=(36+6)×100=4200W

　　使用照明節(jié)電器時(shí)，消耗的有功功率為

　　P2=(36+6)× 87％×100=3654W

　　使用后節(jié)約的功耗

　　△p=P1-P2=4200-3654=546W

　　在實(shí)際的應(yīng)用中，由于照明節(jié)電器的輸出電壓U02一經(jīng)設(shè)定后是固定不變的，因此在照明節(jié)電器的允許范圍內(nèi)，電網(wǎng)電壓Ui高出220V標(biāo)準(zhǔn)值越多節(jié)能的效果就越明顯。

　　4．3 照明節(jié)電器使用中存在的問(wèn)題

　　在具體地引入照明節(jié)電器時(shí)，有許多的實(shí)際問(wèn)題需要考慮，有些問(wèn)題必須在實(shí)際使用中才能發(fā)現(xiàn)。

　　(1)照明供電電壓情況 上表給出了常用電光源當(dāng)電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)相關(guān)參數(shù)的變化情況。由于照明節(jié)電器的節(jié)電功效是利用消去“多余”的電壓(功率)來(lái)達(dá)到的。從使用的實(shí)際情況來(lái)看，負(fù)荷端實(shí)際的供電電壓大小直接影響到照明節(jié)電器的使用效果。供電電壓過(guò)低時(shí)照明節(jié)電器將無(wú)節(jié)電效果可言。
　　(2)照明節(jié)電器的現(xiàn)場(chǎng)接人問(wèn)題 由照明節(jié)電器的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)可見(jiàn)，除了用于路燈的照明節(jié)屯器有三相電壓的以外，其他均為單相的，而在實(shí)際的使用環(huán)境中，對(duì)于用于群控的照明燈具(如幾十盞以上的日光燈)，由于考慮到三相供電的平衡問(wèn)題，一般都要采用三相電源平衡供電，因此就存在著相互銜接的矛盾。當(dāng)然也可采用變通的方式，如用三臺(tái)單相的照明節(jié)電器組合來(lái)解決三相照明的節(jié)電問(wèn)題，但勢(shì)必造成投資的加大和安裝的不便。
　　(3)安裝前后照度變化問(wèn)題 由表可見(jiàn)，由于國(guó)內(nèi)的單相供電電壓的中心值為220V，實(shí)際的波動(dòng)范圍小于220(1±7%)V(即205-235V)，而燈具的設(shè)計(jì)指標(biāo)、選用參數(shù)都是以供電電壓的中心值220V為依據(jù)的。因此照明節(jié)電器的輸出值就不能設(shè)得過(guò)低而單純追求節(jié)電的效果。從實(shí)際的使用來(lái)看，在對(duì)照度要求較高的場(chǎng)合(實(shí)驗(yàn)室、設(shè)計(jì)室、超市等)，照明節(jié)電器的輸出值不能低于220(1-10%)V(即198V)，否則將影響到正常使用；在另一些場(chǎng)合(道路、走廊、衛(wèi)生間等)由于對(duì)照度的要求不太高，可以將照明節(jié)電器的輸出值調(diào)低至180V左右。

　　此外，各種還被廣泛地應(yīng)用于建筑物的立面造型和戶(hù)外大面積的廣告照明，其功率較大、耗電較多，其節(jié)電具有更積極的意義。但照明節(jié)電器安裝后照度的減少又不能太大，否則將直接影響到觀賞效果。

　　(4)照明節(jié)電器自身的功耗問(wèn)題 照明節(jié)電器作為一種較為有效的節(jié)電產(chǎn)品，本身的效率也不是100%，因此在分析此產(chǎn)品的節(jié)能效果時(shí)節(jié)電器的自身功耗問(wèn)題也需要考慮。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　作為一種新型的照明，照明節(jié)電器應(yīng)用范圍已經(jīng)越來(lái)越廣。在實(shí)際的使用過(guò)程中應(yīng)根據(jù)照明的實(shí)際環(huán)境需求來(lái)加以綜合考慮，這樣既能達(dá)到節(jié)約電能的目的，又能滿(mǎn)足實(shí)際的使用要求。

　　是位于北京中關(guān)村的高新技術(shù)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)最早從事開(kāi)發(fā)和節(jié)能改造工程的專(zhuān)業(yè)公司，并入選中國(guó)節(jié)能產(chǎn)業(yè)前五強(qiáng)。公司自成立以來(lái)，一直致力于電能管理技術(shù)與設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)工作，通過(guò)自主研發(fā)及國(guó)內(nèi)外同行的，目前公司已發(fā)展成為一家在國(guó)內(nèi)獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的專(zhuān)業(yè)用電管理設(shè)備制造商和專(zhuān)業(yè)提供商。

　　例如您的單位現(xiàn)每月電費(fèi)約為10萬(wàn)元，全年電費(fèi)約為120萬(wàn)元。加裝節(jié)電器后，節(jié)電率暫定為30%，一年可節(jié)約電費(fèi)36萬(wàn)元，當(dāng)月即可見(jiàn)到效益。

（轉(zhuǎn)載）