FI69521C - Regleranordning foer en anlaeggning som matar eldstroem fraon en vaexelstroemskaella till en kretsslinga - Google Patents

Description

I- _ ......KU ULUTUSJULKAISU

B (11^ UTLÄGGNINGSSKRIFT 695 21 ® ® f \p «··· *· ^ 4· r-A ^ 1 ' n T -* +· 1 r\ r\ rv 1 'Λ ^ ^

1 ·-'-—· ·* ‘ ' ' -- * ^ -W 1 JoO

(51) Kv.lk‘/lnt.Ci.* G 01 R 31/00 // H 05 B 37/03 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 801028 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 01.OA.80 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 01.0A.80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 05.10 .80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipä™», ja kuul.julkaisun pvm. — oi in Qr

Patent- och registerstyrelsen V ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad ' ’ · 5 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prloritet 0A . 0A . 79 Tanska-Oanmark(OK) 1382/79 (71) Christian Gundorf Albertus, Kirkelsen Ai, 2850 Neerum,

Erik Steinmann Hansen, Ki ldebakkegards Alle 111 C, 2860 SeSborg,

Leif Heegaard Gieirtz, Sankt Thomas Alle 3, 182A K^benhevn,

Leif Vendelbo Jocobsen, Slettevej 17, 2860 Stfborg, Tanska-Danmark(DK) (72) Leif Vendelbo Jacobsen, Stfborg , Tanska-Danmark(OK) (7A) Berggren Oy Ab (5A) Säätölaite laitosta varten, joka syöttää sähkövirtaa sähkövirtalähteestä silmukkapiiriin - Regleranordning för en anläggning som matar eldström fran en växelströmskä11a tili en kretsslinga

Keksintö kohdistuu säätölaitteeseen, joka soveltuu käytettäväksi laitoksessa sähkön syöttämiseksi vaihtovirtalähteestä silmukka-piiriin, joka muodostuu n kpl virtamuuntajän sarjaan kytketyistä ensiöpiireistä, joiden muuntajien kuormituksena on esim. lentokentän valaistuslamput, ja jotka muuntajat on sovitettu silmuk-kavirran ja silmukan syöttöjännitteen hetkellisestä arvosta riippuen aikaansaamaan ja siirtämään sellaisen loppusignaalin säätölaitteeseen sisältyvään ilmaisimeen, että tämä osoittaa kuinka monella laitoksen virtamuuntajista sillä hetkellä on kuormittamaton toisiopuoli.

Keksintö kohdistuu erityisesti, kuitenkaan tähän tapaukseen rajoittumatta, säätölaitteeseen laitosta varten, jossa jokaisen virta-muuntajan toisiopiiriä kuormittaa sähköinen hehkulamppu.

Täsmällisemmin esitettynä nämä lamput voivat toimia lentokenttien valaistusjärjestelmissä kiitoratojen, lähestymisalueiden jne. valaistuksena.

Muina esimerkkeinä järjestelmistä, joissa keksinnön mukaista il-maisinlaitetta voidaan edullisesti käyttää, ovat tievalaistusjärjestelmät ja järjestelmät, joiden tehtävänä on sulattamalla 69521 2 estää lumen aiheuttama rautatievaihteiden tukkeutuminen. Jälkimmäisessä tapauksessa joukko vaihteita on varustettu sähköisillä lämmityöyksiköillä, joita kutakin syötetään oman virta-muuntajansa toisiopiiristä.

Seuraavassa tarkastellaan vain keksinnön mukaisen ilmaisin-laitteen parhaanapidettyä käyttökohdetta eli sen käyttöä lentokenttien valaistusjärjestelmien yhteydessä.

Jos tällaisessa järjestelmässä tietyllä hetkellä kaikkien n lampun sijasta on valaisevana m < n lamppua, on asianomaisen muuntajan tai muuntajien toisiopiireissä oltava jollakin kohdalla katkos, ts. muuntaja tai muuntajat ovat kuormittamattomia, useimmissa tapauksissa lampun tai lamppujen palamisesta johtuen.

Parhaana pidetyissä lentokenttien valaistusjärjestelmissä lamput on kytketty sarjaan, kuitenkin omien virtamuuntajiensa kautta. Tästä seuraa, että sarjakytkennästä huolimatta vain vialliset lamput ovat pimeitä.

On kuitenkin selvää, että pimeiden lamppujen esiintyminen lentokenttien valaistusjärjestelmissä on epäsuotavaa. Ilmeistä on, että pienen lamppumäärän vikaantuminen ei ole kovin haitallista, mutta esim. 10 % lampuista vikaantuessa voi esiintyä vaikeuksia ja vikaantumisprosentin kohoaminen esim. 20 %:iin voi olla kohtalokasta, koska ohjaajilla voi olla vaikeuksia saada kuvaa maan pinnan asemasta varsinkin laskeutumisvaiheessa huonon näkyvyyden vallitessa.

On siten havaittu olevan suotavaa valvoa tällaisissa järjestelmissä vikaantuneiden lamppujen lukumäärää sopivalla tarkoitusta palvelevalla ilmaisinlaitteella. Tällainen laite olisi edullisimmin suunniteltava lamppujen toimintatilan kaukovalvontaa varten ja se on edullisinta asentaa lentokentän huoltohenkilökunnan luokse, jonka tehtävänä on vaihtaa palaneet lamput riittävän ajoissa.

Tällaisia ilmaisinlaitteita on kehitetty. Tunnettujen laitteiden toiminta perustuu silmukkavirran ja silmukan syöttöjännitteen väliseen vaihe-eroon. Tunnettujen laitteiden antama lähtö- 3 69521 signaali ilmaisee kuitenkin oikein kuormittamattomien virtamuun-tajien lukumäärän m vain niin kauan kuin silmukan syöttöjännitteen u käyrämuoto ei muutu ja kun silmukkavirta i pidetään vakiona.

Näistä seikoista johtuen tunnetut ilmaisinlaitteet sopivat huonosti käytettäväksi sellaisten laitosten yhteydessä, jotka on varustettu sen tyyppisellä vaihtovirtalähteellä, joka antaa virtaa, jonka käyrämuoto eroaa siitä, mille ilmaisinlaite on suunniteltu sekä sellaisten laitosten yhteydessä, jotka on varustettu vaihtovirtalähteellä, jossa on tunnetut ensimmäiset elimet syötetyn virran pitämiseksi automaattisesti vakiona kiinteässä arvossa riippumatta kuormittamattomien virtamuuntajien lukumäärästä ja tunnetut toiset elimet vakiosilmukkavirran kiinteän arvon muuttamiseksi manuaalisesti. Tällaista muutosta tarvitaan, kun näkyvyyden muutoksiin vaikuttavat sääolosuhteet aiheuttavat tarvetta muuttaa vastaavasti lamppujen valointensiteettiä tilanteen mukaan suurentamalla tai pienentämällä manuaalisesti kiinteää vakiovirran arvoa.

Tunnetuissa ilmaisinlaitteissa käyrämuodon ja/tai vakiosilmukkavirran kiinteän arvon muutos muuttaa verrannollisuuskerrointa, joka ilmaisee kuinka silmukkavirran ja silmukan syöttöjännitteen välinen vaihe-ero muuttuu kuormittamattomien virtamuunta-jien lukumäärän muuttuessa, mikä huonontaa tunnettujen laitteiden luotettavuutta.

Esillä olevan keksinnön mukaisella ilmaisinlaitteella ei ole edellä mainittuja epäkohtia ja sen antama lähtösignaali ei riipu silmukkavirran i ja silmukan syöttöjännitteen u välisestä vaihe-erosta .

Sen sijaan keksinnön mukaiselle säätölaitteelle on tunnusomaista, että säätölaite koostuu mainitusta ilmaisimesta sekä elektroniikkaosista, joista osa, eli säätölogiikkapiiri ja integraattoripiiri on sovitettu yhdessä aikaansaamaan signaalin, joka on verrannollinen syöttöjännitteen jänniteintegraaliin c udt ajanhetkestä t , jol- loin silmukkavirta kullakin puolijaksolla ohittaa nolla-arvon, 4 69521 ajanhetkeen T, jolloin silmukkavirta saa arvon, joka vastaa vir-tamuuntajien syöttövirtaa, ja että muut elektroniikkaosat, eli vähennyslaskupiiri on sovitettu toisaalta tuottamaan ja säilyttämään vakio kompensaatiojännite, joka edustaa mainitun jännite- integraalin arvoa tapauksessa, jossa mikään virtamuuntaja ei ole kuormittamaton, ja toisaalta tämän vakio kompensaatiojännitteen vähentämiseksi mainitusta signaalista ilmaisimelle siirrettävän loppusignaalin saamiseksi.

Käytännössä kompensointijännite tulee pysyvästi säädetyksi siten, että varsinaisen ilmaisimen osoitin pysyy paikallaan nolla-kohdassa, kun huolehditaan siitä, että mikään virtamuuntajista ei ole kuormittamaton.

Seuraavassa selitetään keksinnön mukaisen ilmaisinlaitteen erästä suoritusesimerkkiä lentokentän valaistuslaitokseen sovellettuna oheistettuihin piirustuksiin liittyen, joissa kuvio 1 on osittain lohkokaaviona esitetty keksinnön mukaisen ilmaisinlaitteen sisältävän lentokentän valaistuslaitoksen kytkentäkaavio, ja kuvio 2 esittää neljää luonteenomaista jaksollista käyrää a, b, c ja d, jotka kuvaavat silmukan syöttöjännitteen u ja silmukka-virran i vaihtelua ajan t mukana eri olosuhteissa.

Kuvion 1 kytkentäkaaviota esittävässä osassa 1, 2, 3 ja 4 on neljä lamppua, jotka on kytketty virtamuuntajien 1', 2', 3' ja 4' välityksellä silmukkapiiriin 5, johon kuuluu myös muuntajana esitetty vaihtovirtalähde 6 sähkövirran syöttämiseksi n identtisen virtamuuntajän kautta n lampulle, joista vain edellä mainitut (1, 2, 3 ja 4) on esitetty. Silmukan 5 osat, joihin yhdistetään virtamuuntajiensa kautta (n-4) lamppua, on esitetty katkoviivoin ja merkitty viitenumeroilla 5' ja 5”.

Vaihtovirtalähteessä 6 on lähtönavat 9 ja 10, joihin silmukka 5, 5' ja 5" on kytketty ja joiden yli vaikuttaa silmukkajännite u, sekä tulonavat 7 ja 8 verkkoon kytkemistä varten ei-esitettyjen tunnettujen laitteiden kautta, jotka pitävät silmukassa kulkevan silmukkavirran i kiinteässä arvossa riippumatta silmukkapiirin impedanssin muutoksista.

Verkon ja napojen 7 ja 8 välillä on lisäksi samaten esittämättä jätetyt tunnetut laitteet mainitun virran kiinteän arvon muuttamiseksi manuaalisesti portaittain lamppujen valointensiteetin 5 69521 muuttamiseksi muuttuvien näkyvyysolosuhteiden tai ohjaajien pyyntöjen mukaisesti.

Kuviosta 1 ilmenee lisäksi, että napojen 9 ja 10 yli on kytketty jännitemuuntaja 11 (mittamuuntaja). Sen toisiojännite on verrannollinen vaihtovirtalähteen 6 lähtönapojen 9 ja 10 yli vaikuttavaan jännitteeseen ja sitä käytetään muodostettaessa Λγ jänniteintegraali I udt elektronisessa piirissä.

J o

Kytkennässä on myös virtamuuntaja 12 (mittamuuntaja). Sen ensiö-piiri on sijoitettu silmukkapiiriin 5, 51, 5" ja se on siten kytketty sarjaan n lamppumuuntajan ensiöpiirien kanssa. Sopivan, muuntajan 12 toisiopiirin sulkevan vastuksen yli vaikuttava jännite on verrannollinen silmukassa 5, 5', 5" kulkevaan virtaan i. Myös tätä jännitettä käytetään muodostettaessa jänniteintegraali udt.

' o

Kuviossa 2 käyrät a, b, c ja d on piirretty jokainen omaan koordinaatti järjestelmäänsä, joissa kaikissa neljässä tapauksessa abskissa-akseli edustaa aikaa t yhteisestä nollapisteestä laskettuna .

Käyrän a suhteen ordinaatta-akseli edustaa syöttöjännitettä u volteissa mitattuna ja käyrien b, c ja d suhteen ordinaatta-akselit edustavat silmukkavirtaa i ampeereissa mitattuna seuraa-vissa toimintaolosuhteissa: Käyrä b esittää silmukkavirran kulkua, kun kaikki lamput valaisevat, käyrä c, kun tietty määrä lampuista ei valaise, ja käyrä d, kun käyrään c verrattuna kaksinkertainen määrä lampuista ei valaise.

Käyrä a on graafinen esitys muuntajan 11 lähdöstä ja käyrät b, c, d muuntajan 12 lähdöstä.

Seuraavassa selvitetään keksinnön mukaisen ilmaisinlaitteen kehittämisen teoreettista taustaa.

6 69521 Jännitteen hetkellisarvo voidaan saada seuraavasta differentiaaliyhtälöstä: u = - L ^ + Ri + Jc idt (1) missä i on hetkellinen silmukkavirta, t on aika, L hetkellinen kokonaisinduktanssi ja R silmukan ohminen kokonaisvastus (lampun ohmisen resistanssin siirtyessä virtamuuntajän ensiöpiiriin eli silmukkaan) ja C on kokonaiskapasitanssi napojen 9 ja 10 välillä.

Esitetyssä differentiaaliyhtälössä toinen ja kolmas termi (Ri ja Jcidt) ovat mitättömiä ensimmäiseen (-L^) verrattuna, koska C on pieni ja jopa esillä olevassa yhteydessä kysymykseen tuleva suurin i:n arvo on pieni (vaihdellen nollan ja arvon iM välillä, joka jälkimmäinen arvo on itsessään pieni).

Yhtälö voidaan siten yksinkertaistaa muotoon: u = -L || tai (2) udt = - L di tai (3)

Judt = - Jl di (4)

Jos L^, L2» ...Ln ovat n virtamuuntajan yksityiset itseinduk- tanssit, yhtälö (4) voidaan kirjoittaa uudelleen seuraavaan muotoon:

Judt = - Jlj^di - JLjCli - ^L^di ..... - Jl^di (5)

Kun silmukan kaikki n virtamuuntajaa oletetaan identtisiksi ja niiden ensiöpiirit on kytketty sarjaan silmukkaan, kaikkien muuntajien ensiöpiirien kautta kulkevat virrat ovat joka hetkellä identtisiä.

Jos jokin lamppu vikaantuu (palaa) tehden asianomaisen virta-muuntajan kuormittamattomaksi, muuntajan itseinduktio (induktanssi) kasvaa huomattavasti suuremmaksi kuin toimivalla lampulla kuormitetulla muuntajalla. Esillä olevaan tarkoitukseen soveltuvan tyyppisillä muuntajilla itseinduktanssi tulee kerrotuksi tekijällä joka vaihtelee esim. alueella 50-100. Mainittu 7 69521 itseinduktanssin kasvaminen esiintyy kuitenkin vain kuormittamattoman muuntajan ensiöpiirin (ja lampun kuormittamien muuntajien ensiöpiirien) kautta kulkevan virran i puoli jaksojen tiettyinä aikaväleinä. Mainittuina aikaväleinä ovat ne kaksi aikaväliä, joissa i kasvaa nollasta arvoon i = i^ ja pienenee arvosta iM nollaan (kts. kuvion 2 käyrät c ja d). iM, muuntajan ns. kyllästysvirta, on kullekin muuntajalle ominainen, mutta samanlaisille muuntajille yhtäsuuri ja se on virta, joka on riittävä kyllästämään magneettisesti asianomaisen muuntajan rautasydämen.

Edellä mainittujen kahden aikavälin välisellä aikavälillä i suurenee arvosta i = iM arvoon imax ja pienenee siitä takaisin arvoon iM. Tänä aikavälien väliaikana kuormittamattoman muun-tajan rautasydän kyllästyy magneettisesti sillä seurauksella, että kyseessä olevan muuntajan itseinduktanssi ei enää ole 50-100 kertaa normaaliarvo vaan melkein nolla. Tämä merkitsee sitä,että aikavälien väliaikana kuormittamaton muuntaja muodostaa vain ohmisen vastuksen mutta käytännölllisesti katsoen ei lainkaan induktiivista vastusta virralle i, joka kulkee silmukka-piirin 5, 5', 5" kautta, johon sisältyy sekä kuormittamattoman muuntajan että normaalisti kuormitettujen muuntajien ensiöpii-rit.

Kuviossa 2 esitettyjä käyriä a, b, c ja d vertailtaessa havaitaan, että yhden tai useamman viallisen lampun olemassaolo (ja seurauksena olevat huomattavat induktanssin muutokset i:n pienillä arvoilla kuten edellä selitettiin) muuttaa käyrien c ja d käyrämuotoja käyrään b verrattuna. Vertailu paljastaa myös, että yhdellä tai useammalla viallisella lampulla on myös toinen vaikutus eli oikealle suuntautuva siirtymä toisaalta jännite-käyrän a ja toisaalta virtakäyrien b, c ja d välillä.

Täsmällisemmin ilmaistuna mitä useampia viallisia lamppuja on (eli mitä enemmän kuormittamattomia muuntajia) sitä vaakasuo-rempia virtakäyrät ovat kohdan i = 0 läheisyydessä ja sitä suurempi on mainittu siirtymä.

69521

Yhtälöä (5) muokataan seuraavassa edellä selitetyn huomioonottamiseksi. Integrointi, joka suoritetaan yhtäläisyysmerkin molemmilla puolilla oleville termeille, suoritetaan nyt t:n ja vastaavasti i:n kiinteiden arvojen välillä eli välillä t=t , jota vastaa i=0, ja t=T, jota vastaa i=iM eli edellä mainittu kyllästysvirta. Virta-alueella i=o, i=iM minkään virtamuunta-jan sydän ei ole kyllästynyt. Jos n lampusta m on viallista, muunnettu yhtälö voidaan kirjoittaa: (l udt = -m f ML di - (n-m) ( MLNdi (6)

Jo Jo Jo missä LT on sellaisen virtamuuntajän itseinduktanssi, jonka toi-siopiiri on kuormittamaton, ja LN sellaisen virtamuuntajän itseinduktanssi, jonka toisiopiiriä kuormittaa lamppu.

Jos ja oletetaan i:stä riippumattomiksi, mikä voidaan tehdä i:n ollessa välillä i = 0 ... i = iM, yhtälö saadaan muotoon: fT udt = (-mL_ - (n-m)LN) [ Mdi K J° (7)

= -(mLT + (n-m)LN)iM

m:n ratkaisemiseksi yhtälö voidaan kirjoittaa uudelleen muotoon:

1 f T

m = t=-γ—s—; ( ( udt + n iM LM) (8)

LN " V XM it M N

' o

Sijoittamalla -r= —r—: = A ja LN “ LT λΜ

LM n XM = B

saadaan seuraava tärkeä lauseke n m = A ( I udt + B) (9) ' o

Yhtälö ilmaisee sen, että lukuunottamatta vakiotermiä B viallisten lamppujen lukumäärä m on mielivaltaisella hetkellä verrannollinen syöttö jännitteen u integraaliin annetun välin (tQ - T) yli. On huomattava, että yhtälö pätee johdetussa muodossaan mille tahansa aikojen t ja T arvoille kunhan vastaavat i:n kiinteät arvot tyydyttävät ehdon 0 ii^, < i s i , mutta A:n ja B:n arvot o 9 69521 muuttuvat it :n ja iT:n valinnasta riippuen. Koska kuitenkin i=0 o ja i=iM ovat helposti todettavissa, t on edullista valita ajan-hetkeksi, jona i nousee nollatasosta, ja T ajanhetkeksi, jolloin i lähestyy arvoa iM·

Seuraavassa esitetään piirustukseen viitaten kuinka yhtälön (9) mukainen lauseke toteutetaan käytännössä jännitemuuntajalta 11 ja virtamuuntajalta 12 saatuihin signaaleihin perustuen ja kuinka kuviossa 1 viitenumeroilla 13-23 osoitettujen osien edustama elektroninen piiri on suunniteltu keksinnön mukaisesti.

Viitenumero 13 tarkoittaa ohmista vastusta ts. edellä mainittua vastusta, joka yhdistää virtamuuntajän 12 toisionavat ja jonka tehtävänä on muuttaa muuntajan toisiovirta mainittuun virtaan ja silmukan 5, 5', 5" virtaan i verrannolliseksi jännitteeksi.

14 ja 15 ovat alipäästösuodattimia, joiden tehtävänä on poistaa ei-toivotut "vieraat" taajuudet, "kohina", jännitekäyristä, jotka edustavat jännitemuuntajan 11 ja virtamuuntajän 12 toisionapojen yli vaikuttavia jännitteitä.

16 ja 17 ovat tasasuuntaajia ja 18 on looginen piiri, joka ohjaa integraattoria 19. Elimien 18 ja 19 toiminta selitetään jäljempänä.

20 on vähennyslaskupiiri, jolle voidaan syöttää jännite potentiometristä 21. 22 on ilmaisin, osoittava mittari, joka osoittaa kuinka monta, m, n:stä lampusta ei valaise tietyllä hetkellä.

Sen asteikko voidaan kalibroida siten, että osoitin ilmaisee suoraan viallisten lamppujen lukumäärän m tai prosentin ™ lOO.

23 esittää napoja, joihin voidaan kytkeä muunlaisia ilmaisimia, esim. hälytin, joka voi antaa näkyvän (punainen lamppu) tai kuultavan (kello) merkin, kun pimeiden lamppujen osuus on esim. yli 10 % ja mahdollisesti myös kun osuus on yli 20 %.

Osien 13-21 muodostama elektroninen piiri toimii seuraavalla tavalla, kun n lampusta on m viallisia.

69521 10 Jännitemuuntaja 11 antaa vaihtojännitesignaalin, joka on mielivaltaisella hetkellä verrannollinen napojen 9 ja 10 yli vaikuttavan jännitteen u hetkellisarvoon. Elimessä 14 tapahtuvan suodatuksen ja elimessä 16 suoritetun tasasuuntauksen jälkeen mainittu jännitesignaali syötetään integraattorin 19 ensimmäiseen tuloon.

Samalla tavalla virtamuuntaja 12 antaa vaihtovirtasignaalin, joka on mielivaltaisella hetkellä verrannollinen silmukkapiiris-sä 5, 5', 5" kulkevaan virtaan i. Yhdistävä ohminen vastus 13 muuttaa vaihtovirtasignaalin siihen ja silmukkavirtaan i verrannolliseksi vaihtojännitesignaaliksi. Mainittu virtamuuntajasta 12 lähtöisin oleva jännitesignaali suodatetaan tämän jälkeen elimessä 15 ja tasasuunnataan elimessä 17 ja syötetään tämän jälkeen loogiselle piirille 18.

Tämä looginen piiri sisältää tavanomaisen RS-kiikun (RS tulee sanoista "reset, palautus" ja "set, asetus"), jota ohjaa kaksi komparaattoria I ja II, joihin liittyy potentiometrit 1' ja II'.

Kummassakin komparaattorissa on kaksi tuloa ja yksi lähtö. Kiikussa on yksi lähtö ja kaksi tuloa ts. asetustulo- ja palautus-tulo. Asetustulo on kytketty komparaattorin I lähtöön. Palautus-tulo on kytketty komparaattorin II lähtöön. Kiikun lähtö on kytketty integraattorin 19 toiseen tuloon. Integraattorissa on kaikkiaan kaksi tuloa ja yksi lähtö.

Tasasuuntaajan 17 lähtösignaali syötetään loogisessa piirissä 18 sekä komparaattorin I toiseen tuloon että komparaattorin II vastaavaan tuloon. Potentiometreiltä 1' ja II' saadaan jännite, jonka arvo potentiometrin 1' tapauksessa vastaa tilannetta i=0 ja potentiometrin II' tapauksessa tilannetta i=i . Potentiomet-rin 1' jännite syötetään komparaattorin I jäljellä olevaan tuloon ja potentiometrin II' jännite syötetään komparaattorin II jäljellä olevaan tuloon.

Loogisessa piirissä 18, joka voi esimerkiksi olla toteutettu edellä selitetyllä tavalla, tapahtuu i:n puolijakson ja seuraa-vien puolijaksojen aikana seuraavaa: 69521 11

Kun silmukan 5, 5', 5” virta i ohittaa nolla-arvon (hetkellä t ) komparaattori I ohjautuu siten, että se asettaa kiikun, joka pysyy tässä tilassa kunnes virta i ohittaa arvon iM (hetkellä T).

Tällöin komparaattori II tulee ohjatuksi ja se palauttaa kiikun, joka pysyy tässä tilassa, kun i kasvaa arvosta iw arvoon i ja pienenee arvosta i arvon i„, kautta arvoon i=0, kun uusi puo-

max M

lijakso alkaa, jolloin kiikku tulee jälleen asetetuksi jne.

Toisin sanoen kiikku on "ylemmässä" tilassa (looginen "1") puoli-jakson alkuosan ajan hetkestä t = t hetkeen t = T ja "alemmassa" tilassa (looginen "0") puolijakson jäljellä olevan osan aikana eli loogisen piirin 18 lähdöstä saadaan jännitepulssi, joka kestää välin t = t ... t = T jokaisella puolijaksolla ja puoli-jakson muuna aikana ei saada pulssia.

Mainittu pulssi syötetään kuten edellä mainittiin integraattorin 19 toiseen tuloon, jossa sitä käytetään ohjaamaan analogiakyt-kintä, minkä avulla looginen piiri 19 voi integroida tasasuuntaajan 16 lähtöjännitettä rajojen t ja T välillä ja laskea sen keskiarvon, josta tulee elimen 19 lähtösignaali. Tämä lähtö-signaali on esitetty patenttivaatimuksessa sähköisenä signaalina, joka on muodostettu elektronisessa piirissä siten, että se on verrannollinen jänniteintegraalin L udt, ja edellä olevasta havaitaan, että tämä pitää paikkansa.

Selityksen tällä kohdalla on edullista palata kuvioon 2, koska siinä on esitetty graafisesti, mitä elektronisessa piirissä ja erikoisesti sen osissa 18 ja 19 tapahtuu.

Koordinaattijärjestelmään on piirretty kaksi käyrään b kuuluvaa luonteenomaista ordinaattaa ja niitä on jatkettu ylöspäin siten, että ne leikkaavat jännitekäyrän a. Toinen ordinaatoista kulkee pisteen kautta, jossa virtakäyrä b leikkaa abskissan eli aika-akselin t. Tämä piste edustaa hetkeä t , jolloin i=0. Toinen ordinaatta kulkee pisteen kautta, jossa käyrä b leikkaa suoran, joka on yhdensuuntainen mainitun akselin kanssa ja etäisyydellä i = i^ sen yläpuolella. Tämä piste edustaa aikaa T, jolloin i = iM·

Mainitut kaksi ordinaattaa, jotka siten muodostavat parin, on piirretty toisistaan etäisyydelle, joka on kuviossa 2 osoitettu 69521 12 viitenumerolla 24 ja joka edustaa aikaväliä T-t .

Jännitekäyrä a rajoittaa mainitun kahden ordinaatan ja käyrän a aika-akselin lanssa pinnan, joka on esitetty varjostamattomana kuviossa 2.

Vastaavat ordinaattaparit on piirretty myös virtakäyrille c ja d, jolloin muodostuu kaksi uutta pintaa, joista toinen, virta-käyrästä c lähtöisin oleviin ordinaattoihin perustuva on varjostettu oikealle laskevalla viivoituksella, ja toinen, virta-käyrästä d lähtöisin oleviin ordinaattoihin perustuva on varjostettu oikealle mentäessä kohoavalla viivoituksella. Kahdessa jälkimmäisessä tapauksessa esiintyvien ordinaattojen väliset etäisyydet on osoitettu viitenumeroilla 25 ja 26.

f T

Jokainen kolmesta pinnasta on verrannollinen integraaliin J udt riippumatta siitä mihin käyristä a, b, c ja d se perustuu, ° mutta tQ:n ja T:n arvot eroavat mainitussa kolmessa tapauksessa toisistaan seuraavasti: käyrä b: t on ajanhetki, jolloin i = 0, ja T on ajanhetki, jolloin i = i^, jolloin i:n arvot otetaan käyrästä b, joka edustaa tilannetta, jolloin kaikki lamput valaisevat. Pinta on varjostamaton.

käyrä c: Tällöin i:n arvot otetaan käyrästä c, joka edustaa tilannetta, jossa määrätty määrä lampuista ei valaise. Pinta varjostettu oikealle laskevalla viivoituksella.

käyrä d: i:n arvot otetaan käyrästä d, joka edustaa tilannetta, jossa käyrään c verrattuna kaksinkertainen määrä lamppuja ei valaise. Pinta varjostettu oikealle mentäessä nousevalla viivoituksella.

/T

Edellä esitetystä ilmenee kuin jänniteintegraalia I t udt edustaa graafisesti pinta-ala ja että mainittu pinta-ala on verrannollinen edellä esitetyllä tavalla ohjatun integraattorin 19 lähtösig-naaliin.

Integraattorin 19 lähtö, joka on elektronisen piirin muodostama sähköinen signaali, on integraattorissa 19 tapahtuvan tasoittu 69521 13 misen tuloksena muuttumaton yksinkertainen tasajännite määrätyllä m:n arvolla eli viallisten lamppujen lukumäärällä.

Tämä lukumäärä ei ole verrannollinen mainittuun "sähköiseen signaaliin", vaan riippuvuus saadaan seuraavasta yhtälöstä (9): Γ m = A( I udt + B), missä (9) J o A ja B ovat vakioita, kun t ja T pysyvät muuttumattomina ja Λ < , < . ° 0 =1 - v

Jos m = O eli jos kaikki lamput valaisevat, varsinaiselle ilmaisimelle syötettävän lopullisen lähtösignaalin tulisi olla nolla.

Yhtälöstä (9) havaitaan, että tällöin B:n on oltava - f udt ) to m=0

Jos m = m > 0, yhtälö (9) voidaan kirjoittaa uudelleen seuraa-vaan muotoon sijoittamalla siihen juuri saatu B:n arvo:

fT /T

M = A( 1 udt “ j udt) , missä (10) ) t m = m J t m = 0 o ° edellinen integraali muuttuu m:n muuttuessa jälkimmäisen ollessa

vakio ja vastatessa tilannetta m = O. Tämä merkitsee sitä, että /T

arvosta ( udt on vähennettävä vakiojännite, kompensointi- J t0 m=m jännite, vähennyslaskupiirissä 20 varsinaisen ilmaisimen 22 saamiseksi osoittamaan viallisten lamppujen todellista lukumäärää m.

fT

Arvoa B = - j udt edustaa kuvion 2 käyrän a yhteydessä mainit- J t m=0 o tu varjostamaton pinta ja sen läsnäolo yhtälöissä (9) ja (10) johtuu siitä, että vaikka kaikki lamput palaisivat (m = O) silmukassa 5, 5', 5" olisi jonkin verran induktanssia, joka aiheuttaisi varsinaisen ilmaisimen 22 osoittimen tietyn poikkeaman, jos ilmaisin olisi kytketty suoraan integraattoriin 19. m lampun ollessa viallisia mainittu tietty poikkeama summautuisi m viallisen lampun aiheuttamaan todelliseen poikkeamaan. Tämän vuoksi integraattorin 19 antamasta sähköisestä lähtösignaa- lista on vähennettävä kompensointijännite, jonka suuruus on ( udt' J ί:οπ=0 mikä vähennys suoritetaan vähennyslaskupiirissä 20.

l -------: 14 69521 Tätä varten laitteessa on potentiometri 21, jolta kompensaatio-jännite syötetään piirille 20, jossa se vähennetään lähtösignaa- lista, niin että jännite, jonka suuruus on A(j udt - ( udt ) )t m=m )t m=0 o o saadaan vähennyslaskupiirin 20 lähdöstä.

Potentiometrin 21 antaman jännitteen oikea arvo voidaan laskea /T

yhtälöstä B = -1 udt · mutta on helpompaa ja tarkempaa suoritat m=0 taa potentiometriR asetus koko laitoksen ollessa asennettuna käyttövalmiiksi kokeellisesti seuraavalla tavalla:

Varsinainen ilmaisin 22 kytketään sähköisesti vähennyslaskupiirin 20 lähtönapoihin ja varmistetaan, että kaikki lamput palavat ts. että m = 0. Tässä tilanteessa ilmaisimen 22 osoittimen tulisi olla nollakohdassa, mutta osoitin on todennäköisesti kääntyneenä, koska potentiometri 21 on asetettu sattumanvaraisesti. Potentiometrin 21 nuppia kierretään tai siirretään tämän jälkeen hitaasti sellaiseen suuntaan, että ilmaisimen 22 poikkeama pienenee. Nupin liikettä jatketaan kunnes osoitin saapuu nolla-kohtaan. Potentiometrin 21 kyseinen asetus on oikea eli oikea jännite vähennetään vähennyslaskupiirissä 20.

Varsinaisen ilmaisimen tasajakoinen asteikko kalibroidaan samalla tavalla potentiometrin 21 asetuksen jälkeen lopullisesti. Yksi lamppu poistetaan, mikä aikaansaa osoittimen poikkeamisen tiettyyn asteikon kohtaan. Tähän kohtaan merkitään 1. Tämän jälkeen poistetaan toinen lamppu, mikä aikaansaa lisäpoikkeaman. Täten saatuun kohtaan merkitään 2 jne.

Claims (1)

15 69521 Patenttivaatimus Säätölaite, joka soveltuu käytettäväksi laitoksessa sähkön syöttämiseksi vaihtovirtalähteestä silmukkapiiriin, joka muodostuu n kpl virtamuuntajän sarjaan kytketyistä ensiöpii-reistä, joiden muuntajien kuormituksena on esim. lentokentän valaistuslamput, ja jotka muuntajat on sovitettu silmukkavirran (i) ja silmukan syöttöjännitteen (u) hetkellisestä arvosta riippuen aikaansaamaan ja siirtämään sellaisen loppusignaalin säätölaitteeseen sisältyvään ilmaisimeen, että tämä osoittaa kuinka monella (m) laitoksen virtamuuntajista (n; n>m) sillä hetkellä on kuormittamaton toisiopuoli, tunne ttu siitä, että säätölaite koostuu mainitusta ilmaisimesta (22) sekä elektroniikkaosista (13 - 21), joista osa, eli säätölo-giikkapiiri (18) ja integraattoripiiri (19) on sovitettu yhdessä aikaansaamaan signaalin, joka on verrannollinen syöttöjännitteen (u) jänniteintegraaliin udt ajanhetkestä tQ, jolloin silmukkavirta (i) kullakin puolijaksolla ohittaa nolla-arvon, ajanhetkeen T, jolloin silmukkavirta (i) saa arvon, joka vastaa virtamuuntajien (1', 2', 3',..., n1) syöttövirtaa (i^), ja että muut elektroniikkaosat, eli vähennyslaskupiiri (20, 21) on sovitettu toisaalta tuottamaan ja säilyttämään vakio kompensaatio-jännite, joka edustaa mainitun jänniteintegraalin arvoa tapauksessa, jossa mikään virtamuuntaja ei ole kuomittamaton, ja toisaalta tämän vakio kompensaatiojännitteen vähentämiseksi mainitusta signaalista ilmaisimelle (22) siirrettävän loppusignaalin saamiseksi.