恒压变压器 在电子管灯丝保护中的应用

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恒压变压器
在电子管灯丝保护中的应用  

上海核所特种变压器有限公司   

摘要：本文论述了恒压变压器在高频设备中对电子管灯丝的保护，以及灯丝恒压器的结构、性能特点的介绍等。

关键词：恒压变压器   电子管灯丝

一、序言
随着我国工业生产的高速发展，特别是近年来冶金、钢铁、汽车等行业的快速发展，高频感应加热设备得到广泛应用。高频感应冶炼炉、大型高频感应焊机等设备需求量日益增加。在这些高频电子设备中，各种规格的电子管是最主要的元器件。由于电子管价格昂贵，使用不当比较容易损坏，一旦损坏就无法维修，只能更换新的电子管。因此如何保护电子管，延长其使用寿命是各高频设备厂家共同研究的课题。我公司研制开发的电子管灯丝用恒压变压器就是电子管的保护神。它完美地解决了电子管灯丝冷态启动时的大电流冲击问题，有效地保护了电子管。
二、灯丝恒压器保护冷态灯丝的过程
当高频设备开机瞬间，电子管尚处于冷灯丝低阻状态，如果没有灯丝保护设备的保护，瞬间会有一个几十到几百倍额定电流的冲击，将会严重损伤灯丝，缩短其使用寿命。甚至一开机就把电子管灯丝烧断，或因大电流的冲击造成灯丝位移。高频设备厂家为了减少电子管灯丝的冲击电流，一般采用分步开机的办法。即先加一低电压预热灯丝，待灯丝电阻上升后再加额定工作电压。开机程序较复杂、预热时间长。现在使用了我们公司研发的灯丝恒压器后，高频设备的开机瞬间，由于灯丝恒压器的过载短路保护特性起到了限流作用。限制灯丝电流最大不超过额定电流的1.5倍。同时灯丝恒压器输出电压自动降至接近零。且变压器也能自动保护，不会产生任何损坏。随着灯丝的加热，阻值逐渐增大，电流减小，恒压器进入稳定状态。灯丝恒压器的输出过流保护特性，限制电子管起动时的峰值电流，使冷态灯丝免受大电流冲击伤害，从而保护电子管。因此高频设备可以实行一次开机。另外灯丝恒压器的稳压特性使灯丝免受电网波动的影响。同时，灯丝恒压器的超级隔离功能，隔离来自电网的尖峰脉冲高压和浪涌电流的干扰。
三、测试实例1：
BW1185J2电子管灯丝供电标称电压12.6V、电流380A。
其配用的WED-1型H12.6V 380A灯丝恒压变压器标称输入380V,输出12.6V 380A,隔离电压20KVDC
主要特性实测结果如下:
满载输出: 12.6V 380A(电阻负载)
输入: 380V 14.2A
稳定性: 输出电压变化值  -1%  -1.5%  -2%  +0.3%  +0.4%
　　　　输入电压变化值  324V  318V  312V  420V  428V
短路电流:  输出短路时,输出电压近似零,电流470A为额定电流的1.25倍, 输入电流10.9A 为额定值的0.77倍。
效率：89.3%
试验电压: 25KVDC
温升:  连续8小时温升69℃
测试实例2:
FD-911 电子管灯丝供电标称电压12V、电流210A。
其配用的WED-1型12Ｖ 210Ａ灯丝恒压变压器标称输入380Ｖ，输出12Ｖ 210Ａ
主要特性实测结果如下:
满载输出:  12.1V 210A(电阻负载)
输入: 380V  7.4A
稳定性: 输出电压变化值 -1%   -1.5%   -2%   0%
　　　　输入电压变化值 320V  317V    314V  437V
短路电流: 输出短路时,输出电压下降至近似零,电流305A为额定电流的1.45倍,输入电流9.3A为额定值的1.26倍,详见伏安特性曲线图。
效率： 92%
温升：连续8小时温升45℃，详见温升——时间关系表。

        

四:灯丝恒压器的结构和性能特点

  电子管灯丝恒压器的结构如图2所示:


它主要有以下这几部分组成:

1．插片式铁芯2．灯丝电压绕组3.谐振线圈4.磁分路5.初级线圈。该种恒压器结构简洁、设计精良、变压器性能可靠先进、稳定性好、噪声低、体积小、重量轻、温升小。特别是输出电压精度高和软起动限流特性优越。并有抗尖峰过压及短路保护等功能特点。其可靠性属半永久性器件。采用本灯丝恒压器，能大大延长电子管的使用寿命，提高高频设备的稳定性和工作可靠性。

常规灯丝恒压器的性能指标：

1、  电压稳定性：当输入变化+15%/-10%，输出电压变化≤±2%；

2、  负载特性：当负载从空载到满载变化时，输出电压变化≤2%；

3、  软起动特性：当输出短路时（相当于电子管冷灯丝低阻状态）

短路电流≤额定负载电流1.5～2倍以内,同时输出电压自动降至近似零,且变压器亦能自行短路保护,不会产生任何损坏。由于该型变压器的输出过流保护特性，限制了电子管起动时的峰值电流，使冷态灯丝免受大电流冲击伤害，从而保护电子管。

4、  满载时效率：额定功率1KW以下效率为80～85%；1KW以上效率85～90%；

5、  长期使用环境：工作环境温度-20℃～+40℃，采用F级耐高温材料。

五、各型发射电子管灯丝恒压变压器适配表
序 号        规 格
（V/A）        输出
功率
（W）        外径尺寸
宽*深*高
（mm)        重 量
（Kg）        适配发射电子管型号
1        5V  22A        110        115*87*128        4.5        6T58
2        5V  22A耐压10KV        110        119*90*136        4.7        6T58  应用于负高电压电路，耐压10KV
3        10V  13A        130        119*90*136        5        FU-501
4        12.6V  23A        290        119*140*136        9        FU-5SF
5        6.3V  50A        315        119*140*156        9.7        TM-704F
6        7V  75A        525        126*148*165        11.9        FU-10SZ 4042
7        7.5V  150A        600        135*156*172        13.4        FU-101FZ  FU-824FS  FU-826SZ FU-924F
8        8.3V  150A        1125        137*214*187        23        FU-834FS  FU-924S  FU-832FF  FU-832Z
9        8.3V  150A        1245        145*214*187        24        FD-917S  FU-22SZ  FU-307S  FU-828SZ  4041
10        8V  225A        1800        185*230*221        36        FU-308S  FU-105Z1 Z2 Z3 Z4  E5-12/40  FU-840SZ  4051
11        12V  210        2520        216*270*222        43        FD-911SZ  FU-23SZ  FD-914S  4053
12        12.6V  380A        4788        338*230*341        86        BW1185J2  3092
13        H12.6V  380A耐压20KV        4788        338*230*341        86        BW1185J2  3092应用于负高电压电路，耐压10KV
14        17.5V  380A        6650        338*240*341        116        FU-918SC  4023A
15        17.5V  420A        7350        338*250*341        124        FD-912S
16        17.5V  520A        9100        338*260*341        142        FU-914SC
17        17.2V  600A        10320        338*340*346        164        FU-309S FD-5S




注1)WAD-1为C型铁芯结构  (2)WED-1为插片式铁芯结构

六、结束语
     由于电子管的规格型号非常多。因此与之相配套的灯丝恒压器的型号也很多。并且，还不断有新的电子管型号出现。我们都将及时开发相配套的灯丝恒压器。在这其中大功率的灯丝恒压器的温升和噪声指标是一个技术难点。经过我们对恒压器的结构和设计的分析，现已能效好的解决这一难题。对于灯丝处于负高压状态的电子管，我们也开发了高压灯丝恒压器，很好的满足了客户的需求。随着近年来经济建设的快速发展，工业用电量大幅度上升。全国电网建设跟不上用电量的攀升。因此，部分地区电网质量有所下降。许多大型感应加热设备只能在夜间使用，有些地区夜间电网电压高到250V以上。如果没有灯丝恒压器的保护，电子管的使用寿命将降低80%以上。另外，负载的频繁变化、电网中的尖峰高压和浪涌电流的冲击，都会给电子管造成损伤。而灯丝恒压器的稳压特性和超级隔离功能就能很好地解决以上问题。总之我们公司研发的灯丝恒压器系列产品，是高频设备中电子管的最佳保护设备。自从推出灯丝恒压器以来，各种规格销量已达几千台之多。经过全国高频设备厂家广泛使用，普遍反映良好。我们希望各位专家和用户提出更多宝贵意见，不断改进我们的产品，更好地为企业和用户服务。