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.目录：第一章 道路照明用电光源第二章 镇流器第三章 道路照明灯具第四章 道路照明的原理第五章 道路照明标准第六章 道路照明的设计第七章 道路照明的计算第八章 道路照明的测量第九章 道路照明的控制第十章 照明低压线路导线截面的选择第十一章 电缆的选择与敷设第十二章 变压器的选择第十三章 架空线路的机械计算第一章 道路照明用电光源自从电能开始用于照明后，相继制成钨丝白炽灯、低压汞灯、高压灯、高压钠灯、低压钠灯、卤钨灯、金属卤化物灯等电光源。目前，国内在道路照明上使用最多的电光源是白炽灯、高压汞灯和高压钠灯，因为它们分别具有价格便宜、使用方便和有很高的发光效能以及较长的使用寿命。1、 电光源分类（按发光原理分类）（1）热辐射光源：1） 钨丝白炽灯，如普通照明灯泡。2） 卤钨循环白炽灯，如管形照明卤钨灯泡。（2）气体放电光源（按发光物质分类 ）：1）金属类：汞灯，它又分低压汞灯（又称荧光灯、日光灯）、高压汞灯（简称荧光高压汞灯）2种；钠灯，它又分低压钠灯、高压钠灯（普通型高压钠灯和高显色高压钠灯）2种。2）惰性气体类：氙灯；汞氙灯。3）金属卤化物类：钠铊铟灯；镝灯。2、 道路照明对电光源的要求（1） 发光效能高。（2） 使用寿命长，寿命周期的一致性好。（3） 有较好的显色性和适当的低亮度。3、 电光源的主要特性比较道路照明常用电光源（国产）的主要特性比较，如表1-1所示。电光源名称白炽灯高压汞灯高压钠灯低压钠灯金属卤化物灯额定功率范围（W）10100050400351000181804001000光效(lm/W)6.5193050601201001756080平均寿命(h)1000250050001600024000200030002000一般显色指数Ra9599304020256585启动标定时间(min)瞬时484871548再启动时间(min)瞬时51010205以上1015功率因数cos1.00.450.620.300.440.060.400.61频闪效应不明显明显明显明显明显表面亮度大较大较大不大大电压变化对光通的影响大较大大大较大环境温度对光通的影响小大较小小较大耐震性能较差好好较好好所需附件无镇流器镇流器镇流器触发器、镇流器表1-1 道路照明常用光源的主要特性比较注 1、光效是发光效能的简称，指一个电光源每消耗1W功率的电能所发出的光通量，单位为lm/W（流明/瓦）。 2、电光源的寿命分全寿命、有效奉命和平均寿命。全寿命指电光源从开始燃点到不能再启动的时间总和。有效寿命是指电光源的总光通量下降到初始值的70%时的总共点燃时间。平均寿命是一批灯在额定电源电压和试验室条件（电源电压波动不大于2%，环境255，无灯具的自燃冷却状态）下点燃，且每启动一次至少点燃10h；至少有50%被试验灯能继续燃点时的累计燃点小时。3、 双金属片启动的内触发高压钠灯的再启动时间与灯泡周围的温度有关，一般在1020min；用触发器启动的外触发高压钠灯再启动时间一般不超过1min。4、1000W钠铊铟灯目前需用触发器启动。第一节 白炽灯白炽灯泡是根据热辐射的原理制成。它是依靠电流将灯丝加热到白炽的温度（24003000K）面辐射出可见光的光源。灯丝是白炽灯泡的主要部分，灯丝断了，灯泡也就坏了。温度很高的灯丝在空气中很容易被氧化，所以它应在没有有害气体的环境中工作，即将泡壳内抽成真空或充入与灯丝不起化学作用的氮气等惰性气体。普通白炽灯泡的结构，如图1-1所示。白炽灯泡的灯丝一般都绕成单螺旋状或双螺旋状（即为将绕成单螺旋状的灯丝再绕成较大的螺旋状）。灯丝是白炽灯的主要部分。制作灯丝的材料应具备：熔点高；蒸发率小；可见辐射的选择性较好；机械性能较好。现在，几乎所有的白炽灯泡都是用钨作灯丝，只有极少数的灯采用其它灯丝材料。钨丝白炽灯泡的发光效能在6.519lm/w。一般灯泡功率在40W及以下是真空灯泡；功率在40W及以上是充气灯泡。充填气体是用氩气和氮气的混合气体，工作压力为0.1Mpa（760乇）。氩气和氮气的比例，由额定电压和灯丝的发光温度决定。灯泡内充以惰性气体的目的是为了减少钨的蒸发。因为钨在蒸发过程中遇到惰性气体的阻拦，有一部分钨粒子会折回到灯丝上，这样就减少钨的蒸发量，从而可相应提高灯丝的工作温度，提高灯泡的发光效能。双螺旋白炽灯泡也是从提高灯丝的工作温度出发，从而提高灯泡的光效。在同功率的情况下，双螺旋白炽灯泡比单螺旋白炽灯泡可提高光效12%以上，是值得采用的节能产品。道路照明用白炽灯一般用40W、60W、100W，仅在个别场合用500W、1000W的大功率灯泡。500W以下的白炽灯泡的外形呈梨形，安装位置可以任意向；500W及以上的则呈圆形，使用时，必须灯头在下。普通白炽灯泡的型号是PZ220-40：PZ的意思是普通白炽灯泡；220为灯泡的额定电压，其单位为V；40为灯泡的额定功率，其单位为W。有时，为提高道路照明灯泡的寿命和适当延长巡修周期，采用额定电压为230V的白炽灯泡。在使用白炽灯泡时应注意：（1） 电源电压的变化对灯泡寿命和光效影响很大。电压升高则白炽灯泡的寿命急剧减短。光通量对电源电压的变化也比较敏感，电压降低时光通量输出也随着减少。白炽灯主要参数与电压变化的关系见图1-2。（2） 钨丝的冷态电阻比热态小得多，故白炽灯泡瞬时启动电流最高值达额定电流的8倍以上，但在0.12s时间内即可衰减到额定值。第二节 荧光高压汞灯高压汞灯是荧光高压汞灯的习惯叫法。高压汞灯属第二代电光源。它是道路照明、工厂照明的主要电光源，因它有较高的光较和高寿命，而且价格也较低。一、高压汞灯1、灯的构造高压汞灯分内外2层：外层是一个耐高温的硬质玻璃壳。在玻璃壳仙壁均匀地涂有荧光粉；内层是一个耐用高温、耐高压的透时石英玻璃制成的发光管。发光管内充有适量的汞和为降低启动电压并具有保护电极的氩气。在放电管两端的钼箔上封接有钨丝绕制并涂有电子粉的电极，为了使启动容易，在灯头侧的主电极旁装有辅助电极。辅助电极要比相邻的主电极略长一些，在一定程度上可提高灯的寿命，为限制主电极与辅助电极间的放电电流值，辅助电极上串有一个4060k的附加电阻。高压汞灯在外壳与内管之间抽成真空并充入少量惰性气体，用来减少热传导并保证灯的稳定工作。2、工作过程高压汞灯应与其功率相匹配的镇流器组成一电路，如图1-3所示。当接通电源时，辅助电极E3与靠近的主电极E1之间产生辉光放电，立即使主电极E1 和E2之间引燃点亮。由于放电管内温度上升，使汞在数分钟内全部蒸发，汞汽压上升到设计值0.1331.33MPa。这个过程中灯泡的工作电压从零上升到设计值；电流从启动电流值随着灯泡工作电压从零上升到稳定值也逐步减少到稳定值。当电流在额定工作电流附近时，启动过程就算结束。当高压汞灯熄灭后，必须等到放电管逐步冷却，汞蒸气压降下来后，才能重新点燃。从熄灭到再点燃的时间，称为再启动时间。二、自镇流高压汞灯将高压汞灯装在外玻璃壳内的钨丝作镇流器用，并与放电管串起来，构成自镇流高压汞灯。钨丝均匀地排列在放电管四周在灯泡稳定工作时钨丝的设计光效为57 lm/w.表1-2 荧光高压汞灯光电参数型号额定(W)电源(V)工作电压 (V)工作电流(A)启动电流(A)光通量(lm)色温(K)平均寿命（h）配用镇流器阻抗（）GGY5050 交流 22095150.621.001570 55003500285GGY8080100150.851.302940202GGY125125115151.251.8049905000134GGY175175130151.502.307350100GGY250250130152.153.7011025 4400600071GGY400400135153.255.702100045GYZ160160 0.750.9525601000 GYZ250250 1.201.704900 GYZ450450 2.253.5011000 自镇流高压汞灯的寿命是由钨丝的寿命脉决定的，为了使灯泡能有较长的寿命，放电管的工作电压要选得高些，以利控制灯泡的工作电流值。常用自镇流高压汞灯有160W、250W、450W。如GYZ-450是用250W放电管与200W钨丝配制而成的。由于它的光效低，除非在安装镇流器有特殊困难的灯型外，不宜大量应用在道路照明上。各种型号的荧光高压汞灯的光电参数，如表1-2所示。三、使用注意事项（1） 电源电压如突然降低5%及以上，可能造成灯泡自行熄灭。新灯泡的工作电压如果低于表1-2所列数值的下限值，灯泡的使用寿命就会降低。（2） 高压汞灯可以在任意位置上点燃。但在水平位置点然时，光通量的输出将减少。水平点燃与灯头在下的垂直点燃时，灯容易自行熄灭。（3） 在高压汞灯的放电管中，充有一定量的汞，破碎的放电管要妥善处理，以防止汞蒸发危害人体健康。（4） 电源电压的变化对400W高压汞灯的光电参数的影响，如图1-4所示。第三节 高压钠灯自1960年以来，称为第三代光源的高压钠灯已被道路、码头、货场等照明广泛采用。一 、结构和工作原理图1-5表示高压钠灯的结构。放电管采用半透明多晶氧化铝制成。氧化铝能耐受高温，抗钠腐蚀。氧化铝管的两端用氧化铝陶瓷帽封接，老产品用铌帽封接。在氧化铝管内，除充钠以外，还充入一定量的汞，钠和汞的重量比大约是1：21：10。目前，灯泡厂以钠汞齐的形式充入。灯内添加汞的原因有：提高发光效能，并提高交流电路的功率因数。如400W高压钠灯，在不充汞时，灯的工作电压只有4044V，电流约10A；充入汞后，灯的工作电压升到100V，电流降到4.6A，这样还可使镇流器做得小又经济。适当改善光颜色。在这里，汞蒸气起缓冲气体和增加放电电抗的作用。二、高压钠灯的触发过程在放电管内充有氙气的高压钠灯，在触发时，需在放电管两端加上约2500V左右的高电压，才能使两电极间在氙气中放电。此时灯的光色由很暗的白色辉光，很快变为蓝色光，这表明放电管内的汞蒸发已有足够的压力，激发和电离主要在汞蒸气中发生；随后发出单一的黄色光，说明在较低的钠蒸气压力下钠产生了共振辐射；随着钠蒸气压力的提高，灯发出金白色光启动过程结束。此启动过程表现在电参数上的变化是，电流值从较大的启动电流逐步降低到接近工作电流；灯泡的工作电压从零逐步升高到接近工作电压。当工作电流、工作电压均稳定在额定值附近时，启动过程结束。在放电管内充氙气时，因氙的热导损耗较小，效率比氩气要高一些，但触发比较困难。如在放电管内充有氩氖混合气，放电管外绕有金属丝，则制成在220V电压下能触发的快速触发高压钠灯。充氩氖的高压钠灯的光效与寿命均低于充氙的高压钠灯。三、高压钠灯的触发种类高压钠灯的触发方式可分为内触发、外触发两种。1、 触发式高压纳灯外触发高压钠灯泡是采用电子触发器在电源接通瞬间灯管两端获得高压脉冲将灯管点燃。目前常用的触发器有：（1） 镇流器抽头式电子触发器，其原理图如图1-6所示。在电源正半周时，交流电流通过二极管D对电容C1充电；在电源负半周时，电源电压和C1上所充电压叠加在一起加到可控硅T上，当电源电压从零向负半周的最大值变化时，不仅T的阳极电压增加，而且控制电压也增加，适当选择电参数，可使可控硅在电源电压达到某一点时导通，原来加在它上面的电压几乎完全加在镇流器L的a、b两端，选择好ab和bc的匝数比，就可在灯两端获得大于2500V以上的瞬间高压，将灯点燃。（2） 独立式电子触发器，其原理与镇流器抽头式电子触发器大致相同。其不同的是图1-7中的镇流器不起脉冲变压器的作用，而在触发器中另有一微型脉冲升压变压器。这种触发器与高压钠灯并联安装。（3） 对电子触发器的性能要求。电子触发器的工频开始工作电压应控制在17510V之间；再触发电压应与开始工作电压基本相等。为什么将开始工作电压规定在这个范围内呢？因高压钠灯的工作电压规定为1002V，即最高不许超过120V（新品）。而在燃点过程中，其工作电压随点燃时间的增加而逐步上升。工作电压上升的速度与充汞量、消气剂的吸附能力有关。高压钠灯的熄弧电压约在145V左右。为防止在高压钠灯燃点过程中，因触发器工作电压偏低而不间断的启动，造成灯泡闪烁，触发器自燃，所以将触发器的最低开始工作电压控制在145V以上；而照明低压线路的末端电压应不低于180V。抽关式触发器在北京的使用情况较好，特别是以插接方式连接、安装、调试较方便。2、内触发式高压钠灯内触发高压钠灯是在灯泡壳内安装一双金属片开关和加热电阻丝，如图1-8所示。其工作原理是当接通电源时，电流经过加热电阻丝R和双金属片开关AB并对AB加热，由于双金属片一面是金属镍，另一面是金属镍铬，正反面的膨胀系数不同，在达到一定温度时，双金属片产生弯曲变形，触点A与B分离，在A与B分离的瞬间，在镇流器电感线圈L上产生数千伏自感电势加在灯的两端，将灯点燃。灯工作后，由于电弧管的热辐射，外壳内温度升高，使开关A、B触点维持在断开状态。直热式双金属片内触发高压钠灯的触发速度极快，经改进提高后有替代外触发高压钠灯的可能。四、高压钠灯的参数高压钠灯的参数，见表1-3。型号电源电压（V）额定功率（W）灯电压（V）触发电流（A）工作电流（A）额定光通量（lm）灯头型号内触发外触发NG50NG70NG100NG150NG250NG40022050701001502504009015 1.221.571.802.203.705.700.760.981.201.803.004.60320051608180142002220041800E2710020E404.66.2NG10002203801000110185 10.36.5106800 E40注 高压钠灯产生厂有：沈阳市华光灯泡厂、上海市亚明灯泡厂、南京电子厂等。普通高压钠灯的色温为20002100K，平均显色指数R。=2325。在室内体育馆可用高显色高压钠灯，它的色温2300K，显色指数R。约为6070 lm/W左右。普通高压钠灯的光、电参数随电源电压的变化情况，如图1-9所示。五、高压钠灯的寿命经10多年的生产经验，高压钠灯的单个寿命已由最初的几十小时，到1990年底提高到8000h以上（平均寿命）。国际先进水平为1600024000h。外触发高压钠灯的启动电流值较小，镇流器的阻安特性曲线接近一条水平线（见第二章 图2-7），随着外触发高压钠灯的广泛采用，将使高压钠灯的寿命进一步提高。第四节 低压钠灯低压钠灯是一种接近于黄色的单色光光源，它的发光效能可达150 lm/W。它适合于作为效区公路的光源。低压钠灯的结构，如图1-10所示。外壳内抽成高真空，以减少气体对流和传导引起的热损耗。为提高和维护真空度，大兴安岭在抽成真空后，蒸散一层消气剂。外壳的内壁涂以氧化铟（In2O2）、氧化锡（SnO2）为主要成份的红外反射层，以减少热辐射损耗。低压钠灯的内管弯成U型。U型管由2层玻璃组成，外层是易于加工成形而性能良好的软玻璃（钠钙玻璃）；内层是用加工性能很差的抗钠性能良好的高硼更上一层玻璃（含硅、三氧化二硼、三氧化二铝、氧化钙、氧化铝等）制成，其厚度约在0.05mm左右。U型管上每隔一段就有一个隆起的小窝，小窝内可存钠。U型管内充有高纯钠、氖气和微量氩气。为避免灯管太长和使放电管的温度保持在270左右，保证钠蒸气压力为666.61Pa，故将放电管弯成紧靠在一起的U型状。低压钠灯一般采用高阻抗的漏磁变压器提供触发所需的电压，触发电压在400V以上。漏磁变压器的体积大，其自身功耗也大，使全电路的效率降低。低压钠灯触发后需810min才能达到全部光输出。此阶段后，电气特性能变化很小，如图1-11所示。灯工作位置应使U型管保持水平。这样，钠的分布均匀，发光效率也较高。低压钠灯的光电参数，如表1-4所示。表 1-4 低压钠灯的光电参数型号额定功率（W）光源电压（V）工作电压（V）工作电流（A）光通量（lm）灯头型号功率因数cosND18ND35ND55ND90ND1351835559013522060701091121640.500.600.590.940.951800480080001250021500BY22d0.060.005注 ND18由沈阳灯泡厂生产第五节 照明电路的无功补偿道路照明用电光源已大量采用高压汞灯、高压钠灯等气体放电灯，它们的功率因数cos约在0.40.67之间。因功率因数cos偏低，灯泡工作电流中无功电流成份偏多，从提高照明电路的经济效益着眼，一般应该对气体放电灯进行无功补偿，补偿后不但可以适当减少新装时的报装容量和减低报装投资，而且可以减少照明低压线路的年度线路电能损失，还可提高线路末端电压。一、无功补偿方法1、分散补偿即单灯补偿道路照明负荷的特点是分散、均匀。为减小每一个负荷点的电流值，宜在每一负荷点上并联一个电容量适当的电容器。气体放电灯电路是一个电感性负荷，电路的功率因数由cos提高到cos时，要求并联补偿的电容器的电容值，可按下式计算：（18页有一公式）式中 C电容值（F）；P被补偿的照明电路总功率（W）；U电源电压（V）；Tg补偿前cosr的角正切值；tg补偿后cos的角正切值。Cos、sin和tg与之间的对应关系，见表1-5。对道路照明用气体放电灯进行单灯补偿时，由于线路电流值的减小而使在低压线路上的电能损耗降低，使电容器的投资在2年左右得到全部补偿，而且可以在基建时减少线路贴费、变压器贴费的投资。表1-5 eos、sin和tg与的对应关系值cossintg cossintg10000.720.69370.963543570.990.14090.14258060.710.70420.991844460.980.19900.201311290.700.71400.02045340.970.24300.250514040.690.72381.04946220.960.28000.291716160.680.73301.07847090.950.31230.328718120.670.74241.10847560.940.34120.363019570.660.75121.13848420.930.36760.395321340.650.75991.16949270.920.39190.436023040.640.76841.20150120.910.41460.455624300.630.77661.23350570.900.43600.484425510.620.78451.26551410.890.45600.512427080.610.79241.29952250.880.47590.539828210.600.80001.33453080.870.49290.566829320.590.80751.36853510.860.51030.593430410.580.81451.40354330.850.52670.619731470.570.82161.44155150.840.54260.645932520.560.82851.47955570.830.55780.672033540.550.83521.52056380.820.57240.698034550.540.84171.55957190.810.58640.724035540.530.84801.60058000.800.60000.750036520.520.85411.64358400.790.61310.776137490.510.86021.68659200.780.62570.802338440.500.86601.73260000.770.63800.828639390.450.89301.98463150.760.64990.855140320.400.91642.29066250.750.66140.881941250.350.03672.67769310.740.67260.908942160.300.95393.18072320.730.68340.936243070.250.96803.8677531在用裸铝线架设的架空线路的主干线与引下线连接部位间，因铜铝接头的存在，难于保证接触良好。如在此负荷侧致使电容器频繁的充放电产生电弧烧伤主干线。共用一熔断器保护灯泡与电容器电路，一旦熔丝更换工作。所以，宜对电缆线路上的气体放电灯进行单灯补偿，而架空线路上的气体放电灯不宜采用单灯补偿。单灯补偿用的电容器内部应加装放电电阻Rc，其值计算如下（20页有一公式 ）式中 C电容器的容量（F）。2、集中补偿照明负荷集中的大型广场、立交桥等场所，在分散补偿有困难时，采用集中补偿是解决补偿的办法之一。优点是安装维护简单、运行可靠、利用率高。缺点是不能减小配电低压线路上的电能损耗，并需加装放电设备。在人体直接接触电容器的带电部分前，必须严格执行停电、放电、挂地线的安全措施，以确保人身安全。二、无功补偿度的选择在电气工程中希望电路的功率因数cos尽量接近于1。但是，由于供电电流波形畸变的影响，补偿电容器的电容电流只能补偿灯电路电流波形的基波成份，而电容电流不能补偿或降低畸变电流波形中的谐波成份。所以一般补偿度选择在tg=0.62(cos=0.85)为宜.高压汞灯与高压钠灯有、无补偿电容器的电气参数,可参照表1-6.第六节 气体放电灯然点时的异常现象新生产的高压汞灯应在电源电压180V时能正常启动,而有的需在电压210V下方能启动.这些启动电压高低不一的原因是:(1)电极的发射物质的一至性差.因为电极制成后,在真空烘烤过程中,各电极所处位置不同等原因造成.表1-6 高压汞灯、高压钠灯有、无补偿参数表光源种类额定功率（W）灯泡管压（V）无电容器补偿有电容器补偿电流（A）功率因数cos视在功率（VA）补偿电容器电容值（F）电流（A）功率因数cos视在功率（VA）启动电流工作电流启动电流工作电流高压汞灯801081.30.900.45198100.580.460.891011251281.81.100.57242101.00.700.911542501303.32.150.5746220.32.331.530.883364001355.73.270.62720304.02.100.98462高压钠灯150 250163.52.850.43627301.81.450.853194001075.64.500.42990502.52.250.84495(2)内管中充气气压的不同.(3)高压汞灯的主、副电极间距离不同及两主电极的相对位置不在同一直线上.高压汞灯、高压钠灯经长时间燃点过程中,有个别的灯泡会出现忽着忽灭的现象.这种现象可分为2类:(1) 非周期性忽着忽灭.由于灯泡使用已久,灯泡的工作电压上升,并超过145V,在电源电压为220V时尚能勉强维持其燃点,若电源电压稍有突然降低,灯泡自行熄灭;有个别的高压汞灯的忽着忽灭是因电源电压稍低加上电源线上个别接头虚所致.非周期性忽着忽灭,常见于自镇流高压汞灯、高压汞灯和高压钠灯.(2) 周期性忽着忽灭.日常生活中可以见到即将寿终的日光灯会忽闪忽闪.也可以见到即将寿终的高压钠灯泡,自触发始其工作电压从零逐渐上升到170V左右,在电源电压无任何波动时也自行熄灭,待灯泡冷却到一定程度后又重新点燃的现象.高压钠灯泡自触发到自行熄灭、冷却到再触发一个周期的时间基本相等,从而周而复始的进行至灯泡不能再触发为止.内管上绕丝快速触发的高压钠灯再易出现这种现象.用交流电点燃的气体放电灯,当每半周结束时熄灭,下半周又重新点燃.如果电源电压大幅度下降,重复点燃就变得困难,甚至不能重新点燃而造成熄灭.灯泡熄灭时的电源电压称为熄灭 电压.熄灭电压和灯的工作电压、镇流方式以及工作位置等都有关系.经大量实践得出它们的关系如图1-12所示.从该图可见,灯在水平位置工作比垂直位置工作时容易熄弧;用电阻镇流(如自镇流高压汞灯)比用电感镇流容易熄弧.第七节 道路照明光源的选择道路照明的电光源选用,首先应满足道路等级对照度(或亮度)的要求下,再满足高光效、长寿命,在一般道路或广场,不考虑显色指数与色温度.从光效角度选用电光源,其排列顺序为低压钠灯、高压钠灯、高压汞灯、自镇流高压汞灯、白炽灯.从寿命角度选用电光源,其排列顺序为高压汞灯、高压钠灯、(外触发高压钠灯和内触发高压钠灯)、低压钠灯、自镇流高压汞灯、白炽灯.气体放电灯中光效最高的是低压钠灯,它的光效150 lm/W,而高压钠灯只有50 lm/W,高压钠灯100 lm/W.可见,如用低压钠灯替代高压汞灯可节电66%.低压钠灯的适用场合很多,一般较宜用在郊区公路上,如ND18的灯泡能制成任意向点燃,并与阻抗式镇流器配合,在北京使用的平均寿命已达4000h以上,以取代目前大量使用的白炽灯泡,是很有前途的.更为适用.自镇流高压汞灯因寿命短,光效低等缺点,不宜作道路照明光源,在各种场合应严格限制生产与使用.第二章 镇流器第一节 镇流器的作用气体放电灯在燃点时，都处于弧光放电状态。面弧光放电状态一般呈负的伏安特性。负的伏安特性是当电路电流增加时，灯泡的工作电压反而降低，与电源电压之间产生一个差值U，在这个差值U的作用下，促使电流继续增加，这个过程反复下去，导致电流无限制增加，最后直以灯泡或电路的某一部分被电流烧坏为止。这一特性如图2-1的曲线a所示。把灯与电阻（或电感）串联起来，就可以克服弧光放电因有的不稳定性。图示21中曲线a是弧光放电负的伏安特性；曲线b是电助理（或电感）的伏安特性：曲线c是a与b的叠加结果，具有正的伏安特性。所以一般在直线电路中用电阻做镇流器；在交流电路中用电感做镇流器。镇流器与气体放电灯的特性相配合，将使气体放电灯的工作电流限制在某一数值附近，并保证电源电压在一定范围内变化时，仍能维持灯的稳定工作。气体放电灯电路如图2-2所示，在电源电压一定时，电流I取决于镇流器和灯泡的性能。灯了便于说明问题，根据欧姆定律：在电压一定的时候，电流与阻抗成反比（26有一公式）式中 I电路电流（A）； U电源电压（V）；Z电路阻抗（），它等于镇流器的阻抗ZL和灯泡的阻抗ZI，所以Z=ZLZI （2-2）将式（2-2）代入式（2-1）得（26页有一公式）交流电频率，=50Hz； 材料的导磁率（H/m）；N镇流器绕组匝数（匝）； 镇流器绕组的横截面积（）。气体放电灯通过工作电流I后，在灯泡两端可以测量到工作电压U1=IZ1。U1与Z1成正比，即灯泡的工作电压越高，则灯泡的阻抗值越小，电路电流就越大。灯泡的工作电压与灯泡的阻抗值间的关系，可作解释如下：以高压汞灯为例，高压汞灯的工作电压是由放电管中充汞量的多少来决定的。充汞量越多，灯泡在燃点时汞蒸气压越高，也就是说在放电管中气化的汞的分子数越多，这时从阴极发射的电子在到达阳极的途中撞击到汞分子的次数越多，在单位时间内到达阳极的电子数就越少，电路电流就越小，则灯泡的阻抗就越大；反之，在放电管中的充汞量少，能汽化的汞分子少，从阴极发射出的电子到达阳极的电子数就越多，电路电流就越大，则灯泡的阻抗值就小。其它气体放电灯，包括高压钠灯的情况都可作上述解释。综合上述，气体放电灯电路中的电流值，在电源电压一定时，取决于电路的阻抗值Z，也就是取决于灯泡的阻抗值和镇流器的阻抗值。在镇流器的阻抗一定时，灯泡的工作电压越高，则电路电流值就越小第二节 镇流器的种类道路照明电源为50Hz交流电。为减小镇流器的有功损耗，提高照明电路的效率，采用电感镇流器。电感镇流器的种类有阻抗式镇流器、漏磁变压器镇流器和自耦变压器镇流器、与高压汞灯、高压钠灯配套的镇流器是阻抗式镇流器；与低压钠灯配套的镇流器目前还是漏磁变压器镇流器。它们的主要材料是硅钢片与漆包线。一、阻抗式镇流器阻抗式镇流器的铁芯是由两组硅钢片拼成。常用硅钢片的型式有型、U型或E型。目前，大量镇流器是采用型铁芯做的，少量的是采用U型铁芯做的。硅钢片的厚度为0.35mm或0.5mm两种。硅钢片上刷有绝缘漆，使彼此间绝缘，以减少铁芯中的涡流损耗。U型铁芯是用冷轧硅钢片卷成，并经定型后中间铣成对称的两段，最后再经退火处理而成的。绕组是绕在铁芯两臂上。铁芯在连接处留有磁隙，用于降低磁通饱和，调节阻抗值。阻抗式镇流器适用于高压汞灯、高压钠灯。二、漏磁变压器镇流器从名称看，这种镇流器首先是一个变压器，如图2-3所示，一次绕组N1与二次绕组N2之比等于一次侧电压U1与二次侧电压U2之比。漏磁变压器镇流器在二次侧开路时，明显呈现为变压器效果。在加上1-2、3-4这部分铁芯支路（漏磁支路）后，一次绕组N1内流过电流I1所产生的磁通1的途径有：abcd，aefd；1又增加ab12、ae43两条漏磁支路。这样如果在二次侧接有负载或短路时，因漏磁变压器镇流器本身有足够大的阻抗值，二次侧电流值也就不会太大。为了满足不同灯的要求，对铁芯截面、绕组匝数、线径进行设计计算，并通过调整铁芯与磁隙长度来控制电流的大小。如果把一次侧与二次侧某端相连，就成为自耦式漏磁镇流器。这种镇流器的二次侧电压一般在250500V之间。漏磁变压器镇流器适用气体放电灯，但由于这种镇流器的体积大，功率损耗也大，所以很少使用。三、阻抗式镇流器的设计1、镇流器工作电压UL根据电源电压Un，灯泡的工作电压U1，当镇流器与高压汞灯配套时，镇流器上的工作电压UL为（29页在一公式）式中 Un电源额定电压，Un=220V；U1对应于高压汞灯的工作电压（V）。当镇流器与高压钠灯配套时，应将式（2-4）改为（30页有一公式）如125W高压汞灯泡的工作电压查表1-2为U1=115V，则镇流器的工作电压UL为（30页有一公式）1、 芯截面按经验公式计算铁芯截面积S=0.75P (2-6)式中 S铁芯截面积（c）; P灯泡功率（W）。例如125W高压汞灯用镇流器的铁芯截面积S=0.75125=8.4cm2、 绕组匝数 （30页有一公式）式中 N绕组匝数（匝）；交流电频率，=50Hz；B磁感应强度（T），一般取11.3T例如125W高压汞灯用镇流器的B=1T，则（30页有一公式）4、导线线径 （30页有一公式）式中 D导线直径（mm）；I灯泡的工作电流（A）；J铜线的电流密度，J=2.5A/mm.如125W高压汞灯的工作电流为1.25A，则镇流器用漆包线直径（不含漆皮厚度）为（31页有一公式）选D=0.8mm。由于气体放电灯的触发电流大，燃点时间长而且午夜后电源电压偏高的特点，在选择漆包线直径时宜适当放大其计算所得的直径值。5、磁隙当镇流器铁芯采用型或U型硅钢片时,磁路中有两个磁隙.由于空气的相对导磁率1=1,非而硅钢片的相对导磁率1为几百到几千,所以决定镇流器磁路的磁阻(类似导线的电阻)主要是磁线的长度.若磁路长度的安匝降落忽略不计,当磁感应强度B=1.0T时,每个磁隙的长度可近似按下式计算 (31页有一公式)式中 -磁隙长度(mm); N-绕组匝数(匝);I-通过绕组的电流(A).如125W高压汞灯用镇流器的磁隙为(31页有一公式)镇流器的电感值可按下式计算L=。SN/ (2-10)式中 L电感值（H）； N绕组匝数（匝）；。空气导磁率，。=410 H/m；S有效气隙面积（）； 磁隙长度（m）。镇流器的阻抗值 ZLXL=2L （）将式（2-11）可见，镇流器的阻抗值反比于磁隙长度，即当2。SN一定时，减小值，就是增大镇流器的阻抗值ZL还达不到设计要求的值时，即可采取：增加线圈的匝数N；增大硅钢片的片数。在采用其中方法之一或两个方法同时采用时，即可使ZL达到所要求的数值。第三节 阻抗式镇流器的技术参数 1、技术参数阻抗式镇流器在额定频率时的技术参数可参阅表2-1所列的数值。2、阻抗值 当镇流器通过电流为工作电流时，其阻抗值应与表2-1中所列的数值相符。当通过电流为工作电流的50%115%之间时，表2-1中的阻抗值可允许有4%的偏差。表2-1阻抗式镇流器在额定频率（50Hz）时的技术参数配用光源种类光源功率（W）额定电压（V）电流（A）阻抗值（）功率因数eos在cos=0.08时的镇流器的功耗（W）启动工作 高压汞灯50 2201.000.62285 0.060.0058.76801.300.8520211.671251.801.2513416.751752.001.5010018.002503.702.157126.264005.703.254538.03 高压钠灯35 220 0.53353 0.060.0057.9350 0.7624610.7870 0.9818012.96100 1.2015017.281502.201.8010025.922503.703.006043.204005.604.603966.001000 10.3016.30.0472.631000380 6.5046.70.00286.87在cos=0.042时镇流器的功耗。3、温升当镇流器在其相当的工作电流下工作，环境温度在20C30C之间时，绕组的稳定温升按电阻变化测定，其值谢绝超过绕组的最高工作温升；若没有注明最高温升时，应谢绝超过55C为宜。4、耐压试验高压汞灯的镇流器工作电压小于250V者，试验电压用2000V（交流），试验时间为min算通过。高压钠灯用的镇流器工作电压小于250者，试验电压用5000（交流），试验时间为min算通过。、绝缘电阻测试绝缘电阻用的兆欧表，一般选择500级的兆欧表。冷态（温度为205C，相对湿度为5070）时，其绝缘电阻应不早于10。热态（在室温下，镇流器通以额定工作电流加热至热态稳定）时，测其绝缘电阻应不小于。、防磁性能镇流器无论采用何种防磁手段，例如采用适宜的钢壳防磁，都要求镇流器在距其表面25处放置一厚度为1.25mm的普通软钢板，而且镇流器工作电流所对应的阻抗值，在放置普通软钢板前后的变化不应超过。第四节 镇流器的校验对镇流器进行电气性能的测试是验收新产品的必要手续，必要时还应拆开镇流器检验内部结构，以保证安全和产品的经久耐用。一、阻抗、触发电流的校验镇流器校验接线图如图所示。校验镇流器阻抗时，先调整调压器使电流表的指示值与被测镇流器的额定工作电流相等时，读取电压表的指示数值，然后按下式计算 （页有一公式）式中 镇流器的阻抗值（）； 电压值（）； 电流值（）。最后将计算值与表中数值比较一下，验证是否相符。校验镇流器的启动电流时，将电压值调整到220，此时电流表的指示值，即是被测镇流器的启动电流值。观察此值是否与表中的数值相符。二、功率损耗的计算和功率因数的校验一般电气设备的功率因数cosr的校验，可用功率因数表来测量，其测量范围一般为0.51.00.5，而镇流器的功率因数cos值的范围为0.040.08，所以不能用功率因数表来直接测到准确的数据。因此，镇流器的功率因数cos只能先测量镇流器有功损耗值，然后计算其功率因数cos值，并验证计算值与表中的数值是否相符。镇流器功率损耗测试接线图如图所示。式中 镇流器的功率损耗（）； 镇流器的工作电压（）； 镇流器的工作电流（）； cos镇流器的功率因数。 例已知250高压钠灯用的镇流器工作电流为，额定阻抗值60，功率因数cos=0.06 。求这只镇流器的功率损耗值？解 已知，60，cos=0.0660=180V P=Uicos=18030.06=32.4W 由于镇流器的功率损耗受许多因素制约，所以对某一只镇流器的功率损耗，必须以测量值为准，计算值仅作参考。 三、镇流器的温升试验 试验前，应将被测镇流器放置在测量室内8h以上，使镇流器本身的温度与周围空气温度差别不大于3C。测量热态直流电阻和冷态直流电阻，然后将镇流器通过额定工作电流（交流）6h。在通电过程中，防止其它热源影响到镇流器的温升。在镇流器通电6h后继开电源，并立即用同一电桥测量其热态直流电阻。根据冷热电阻值之差，可按下式计算出被测镇流器的温升T（37页有一公式）式中 T镇流器的温升（C）； R1镇流器放置在试验室内8h以上的冷态直流电阻（）； R2镇流器通以工作电流6h后的热态直流电阻（）； t 1试验开始时的室温（C）； t 2试验终止时的室温（C）。例2-2有一只250W高压钠灯用的镇流器，测其线圈的冷态直流电阻为1.775，试验开始时的室温为20C，通以3A的工作电流6h后，测量其热态直流电阻为2.1725,试验终止时的室温为22C。求镇流器的温升T为多少？解：已知R1=1.775，R2=2.1725，t 1=20C，t 2=22C。将数据代入式（2-14），得（38页有一公式）第五节 镇流器的特性曲线电源电压随着电风负荷的变化而波动是正常现象，所以道路照明点燃着的光源和与其配套的镇流器的工作电流，也随着电源电压的波动而波动。电流值波动幅度在很大程度上是由镇流器的伏安特性决定。图2-6是两只不同启动电流值镇