ITBO20060622A1

ITBO20060622A1 - Sistema per l'alimentazione di sorgenti di illuminazione poste in serie

Info

Publication number: ITBO20060622A1
Application number: IT000622A
Authority: IT
Inventors: Gianni Facchini
Original assignee: Ocem Spa
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-01
Also published as: CN101529982A; WO2008025774A1; US20090267527A1; EP2062464A1

Description

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3 1 AGO. 2006

SISTEMA PER L’ALIMENTAZIONE DI SORGENTI DI ILLUMINAZIONE POSTE IN SERIE

A nome: O.C.E.M. S.p.A.

Con sede a S. GIORGIO DI PIANO (BO) in Via 2 Agosto 1980, 11

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione rientra nel settore tecnico dei sistemi preposti all'alimentazione di sorgenti di illuminazione poste in serie, per esempio destinate a servire le piste aeroportuali.

Tali sistemi di alimentazione sono previsti in una o più unità all’interno di un aeroporto e ciascuno di essi comprende, usualmente (vedasi figura 1): un'unità di regolazione URN a corrente costante allacciata ad esempio alla rete di alimentazione trifase SE, destinata ad alimentare un circuito elettrico E nel quale sono disposte in serie una pluralità di sorgenti di illuminazione SL, Sl2, SIN; ed una centralina elettrica CE che riceve in ingresso un segnale esterno EXT, trasmesso ad esempio dalia torre di controllo, ed un segnale di retroazione RET fornito da un sensore S (quale un trasformatore di corrente TA), rappresentativo della corrente z circolante nel circuito elettrico E, ed è destinata a comandare iti funzionamento dell'unità dir regolazione URN mediante un corrispondente segnale KK.

Ciascuna sorgente di illuminazione Slj è costituita da un corrispondente dispositivo ausiliario Dj, di tipo noto, che alimenta una relativa lampada Lj, ad esempio un segnalatore luminoso a semilivello (anche noto al tecnico del settore come "segnale luminoso").

L'unità di regolazione a corrente costante URN comprende: un apparato di conversione ACN, composto a sua volta da un raddrizzatore AC/DC allacciato alla rete di alimentazione trifase (o monofase) SE, ii quale converte la tensione alternata

trifase in una tensione continua, ed un inverter DC/AC disposto in cascata allo

stesso raddrizzatore AC/DC, atto a trasformare la tensione continua nuovamente in

una forma d'onda di tensione alternata avente caratteristiche (frequenza e/o

ampiezza e/o valore efficace) pre-impostabili attraverso il segnale di comando KK;

ed un trasformatore elettrico TN avente l’avvolgimento primario collegato ai morsetti

di uscita dello stesso inverter DC/AC ed il secondario collegato al circuito elettrico E.

La centralina elettrica CE ha il compito di comandare la modulazione della tensione

erogata daH’inverter DC/AC, ad esempio in termini di variazione del suo valore

efficace, in funzione dell’esito del confronto fra il segnale esterno EXT ed il segnale

di retroazione RET: il segnale esterno EXT, in particolare, contiene informazioni

relative al livello di illuminazione richiesto in pista, per cui la centralina elettrica CE,

in altre parole, presiede al controllo ed alla regolazione della corrente z circolante

nel circuito elettrico E, alla quale fanno seguito corrispondenti valori di corrente (non

indicati) di alimentazione delle lampade L2, ..., Lj, ..., LNerogati attraverso i

dispositivi ausiliari Di, D2, .... Dj, ..., DN.

Il sistema di alimentazione appena descritto deve possedere elevati standard di

affidabilità, onde garantire l'alimentazione continua e regolare delle sorgenti di

illuminazione Sii, Sl2, ... SIN, per ovvie ragioni di sicurezza; di conseguenza, talune

soluzioni (invero, poche) prevedono una unità di regolazione ridondante (non

illustrata), disposta in parallelo all'unità URN in servizio e destinata ad entrare in

funzione in caso di malfunzionamento o manutenzione di quest’ultima. Tale

soluzione salvaguarda, evidentemente, il funzionamento regolare del sistema di

alimentazione, determinando però un notevole incremento dei costi.

Solitamente, inoltre, il progetto del sistema per l’alimentazione di una pluralità di sorgenti di illuminazione Si -j, Sl2, SINpuò tener conto della possibile inserzione di carichi elettrici aggiuntivi nel medio-lungo periodo (si pensi ad un prolungamento della pista, per esempio), per cui è consuetudine prevedere un sovradimensionamento del 10-15% della potenza richiesta inizialmente. Ciò costituisce un ulteriore incremento dei costi iniziali di installazione, a cui tra l'altro potrebbe non fare seguito l’espansione del sistema e quindi il suo sfruttamento ai valori di potenza nominale; per contro, invece, un notevole ampliamento dell’impianto di illuminazione potrebbe richiedere la sostituzione dell’intero sistema di alimentazione con uno di idonea potenza nominale.

Alla luce di quanto sopra, è compito della presente invenzione proporre un sistema di nuova concezione per l’alimentazione di una pluralità di sorgenti di illuminazione poste in serie, previsto in più unità di regolazione distinte, di potenza nominale contenuta, in guisa da risolvere soddisfacentemente gli inconvenienti propri dell’arte

nota, sopra evidenziati; s’intende con ciò prevedere un sistema che garantisca elevati standard di affidabilità ed i cui costi siano complessivamente inferiori rispetto alle soluzioni di tipo noto.

I suddetti scopi vengono ottenuti in accordo con il contenuto delle rivendicazioni.

Le caratteristiche dell'invenzione, non emergenti da quanto appena detto, saranno meglio evidenziate nel seguito, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l'ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

la figura 1 illustra il citato schema elettrico a blocchi parziale di un sistema di tipo noto che alimenta una pluralità di sorgenti di illuminazione poste in serie;

la figura 2 illustra uno schema elettrico a blocchi del sistema di alimentazione oggetto della presente invenzione, il quale alimenta una pluralità di sorgenti di illuminazione poste in serie;

la figura 3 mostra un particolare ingrandito di cui alla figura precedente.

Nel seguito della descrizione, con riferimento alle figure 2, 3, verranno mantenuti alcuni riferimenti numerici già definiti in figura 1 (arte nota), in quanto attinenti a componenti, segnali elettrici o grandezze elettriche comuni sotto il profilo funzionale. Il sistema oggetto dell'invenzione (figura 2) comprende una pluralità di unità di regolazione URi, UR2, .... URj, ..., URNfunzionalmente interposte fra una rete di alimentazione trifase o monofase SE, ad esempio, ed il circuito elettrico E di collegamento in serie della pluralità di sorgenti di illuminazione Sh, Sb, ...Slj, .... SIN; ciascuna unità di regolazione generica URj comprende, vedasi figura 3: un dispositivo raddrizzatore AC/DCj, di tipo noto, alimentato dalla rete di alimentazione SE, atto a trasformare la forma d'onda della tensione alternata in una forma d’onda continua; un dispositivo inverter DC/ACj, anch'esso di tipo sostanzialmente noto, alimentato dallo stesso raddrizzatore AC/DCj, destinato a trasformare la tensione

continua resa disponibile ai suoi morsetti di ingresso in una forma d’onda di tensione alternata di caratteristiche elettriche pre-impostabili attraverso un corrispondente segnale di comando Kj, di cui si dirà nel seguito; ed un trasformatore elettrico Tjavente il primario connesso ai morsetti di uscita dell'inverter DC/ACjed il secondario connesso in serie lungo il circuito elettrico E. Il complesso individuato dal raddrizzatore AC/DCje dall'inverter DC/ACj definisce l’apparato di conversione ACj. Il sistema di alimentazione in oggetto, inoltre, comprende una centralina C, la quale riceve al proprio ingresso il segnale esterno EXT, come detto contenente informazioni relative al livello di illuminazione richiesto in pista, ed il segnale retroazionato RET fornito dal trasformatore di corrente S, rappresentativo, a meno di un fattore di scala, della corrente z circolante nel circuito elettrico E; la stessa centralina C eroga in uscita N segnali di comando Κ,, K2. Kj, ..., KNatti ad essere inviati alle rispettive unità di regolazione URi, UR2, .... URj, URNper

comandare, in particolare, la modulazione della tensione alternata generata dai

corrispondenti inverter DC/AC, onde ottenere una corrente z circolante nel circuito

elettrico E avente caratteristiche prestabilite, comunque dipendenti dal segnale

esterno EXT. Attualmente, in questo settore tecnico, la modulazione della tensione

erogata da ciascun dispositivo inverter DC/ACj concerne l’ampiezza o valore

efficace della stessa tensione, ma non si esclude la possibilità di eseguire una

modulazione anche (o soltanto) sui valori di frequenza, se necessario; in

quest'ultimo caso i dispositivi ausiliari Di, D2. Dj, ..., DNdovranno essere previsti

per alimentare le corrispondenti lampade Li, L2, .... Lj, LNsecondo valori di

corrente funzione dei valori di frequenza della corrente z circolante nel circuito

elettrico E.

Le unità di regolazione URÌ, UR2. URj, .... URNsono di tipo modulare e ciascuna

unità URj risulta progettata per una potenza nominale sostanzialmente contenuta,

per esempio di 1KVA; l'inserimento funzionale di queste unità URi, UR2. URj,

URNfra la rete trifase SE ed il circuito elettrico L viene calcolato per soddisfare il

carico nominale (potenza apparente richiesta dalle sorgenti di illuminazione Sh, Sl2,

...Sij, .... SIN) ed avere per esempio una o più unità di ridondanza. La presenza di

più unità di regolazione UR-ι, UR2. URj, URNpermette una grande flessibilità

di funzionamento del sistema, in funzione delle esigenze e/o delle specifiche

richieste; a titolo esemplificativo non limitativo, la centralina elettrica C, sulla base

del segnale esterno EXT e del segnale di retroazione RET, può regolare il

funzionamento delle unità di regolazione UR1pUR2,..., URj. URNmantenendo

inattive le unità URN-I, URN(aventi perciò funzione di unità di ridondanza) e

comandando il funzionamento delle restanti unità secondo le stesse modalità operative, così che la tensione aiternata erogata dagli avvolgimenti secondari dei

corrispondenti trasformatori T-i, T2. Tj . TN-2risulti la medesima. In alternativa,

è possibile anche alternare periodicamente le unità di regolazione destinate a

rimanere inattive, onde uniformare il tempo di utilizzo o lo stress elettrico e termico

di ciascuna unità URj. E’ altresì possibile, sempre a titolo esemplificativo, gestire il

funzionamento del sistema di alimentazione allo scopo di massimizzarne il

rendimento, regolando di conseguenza l'attività delle unità di regolazione URT, UR2I

.... URj . URN.

Da quanto sopra emergono i notevoli vantaggi tecnico-funzionali della presente

invenzione, la quale non solo risulta contraddistinta da un funzionamento molto

flessibile ed impostabile attraverso la centralina elettrica C ma possiede anche

elevati standard di affidabilità, grazie alla possibilità di prevedere una o più unità di

regolazione ridondanti, aventi costo relativamente contenuto data la loro potenza

nominale limitata.

Come precisato, le unità di regolazione sono di tipo modulare e potenza nominale

relativamente contenuta, per cui il loro inserimento o rimozione, per esempio a

seguito di guasto di una o più unità preesistenti o di aumento della potenza richiesta

dal carico (es., aumento del numero di sorgenti di illuminazione), risulta semplice e

rapido; l'eventuale aumento della potenza richiesta dal carico passa semplicemente

attraverso l'inserimento di un adeguato numero di unità di regolazione addizionali,

senza che ciò richieda lo smantellamento del sistema preesistente ed il progetto e

l’installazione di un sistema ex novo. In tal senso, diviene così consigliabile

prevedere un sistema di alimentazione avente potenza nominale pari o poco

superiore a quella richiesta, giacché un’eventuale espansione dello stesso

richiederebbe la semplice inserzione di una o più unità di regolazione aggiuntive.

Con la presente invenzione, quindi, i costi di realizzazione del sistema di alimentazione dipendono strettamente dalla potenza richiesta dal carico, non dovendosi tenere conto di alcun sovradimensionamento; in caso di espansione del sistema e, quindi, di aumento della potenza richiesta, sarà sufficiente aumentare il numero delle unità di regolazione in numero adeguato.

A differenza dell’arte nota, pertanto, con la presente invenzione è possibile razionalizzare e ridurre notevolmente i costi iniziali di installazione del sistema di alimentazione e quelli, eventuali, di espansione dello stesso, senza possibilità di sprechi.

In alternativa alla forma di realizzazione descritta sopra, è possibile prevedere in luogo di N trasformatori un solo trasformatore (non rappresentato) avente altrettanti avvolgimenti primari collegati ai morsetti di uscita dei rispettivi dispositivi inverter ed un solo avvolgimento secondario connesso in serie lungo il circuito elettrico E.

In aggiunta, in luogo della rete trifase SE il sistema di alimentazione in oggetto può essere alimentato da una tensione continua, per cui in tal caso le unità di regolazione URÌ, UR2, .... URj . URNnon prevederebbero i corrispondenti dispositivi raddrizzatori AC/DC (vedasi linea in tratteggio F in figura 3); diversamente, è possibile interporre un solo dispositivo raddrizzatore AC/DC fra la rete trifase e le unità di regolazione UR^ UR2, ..., URj, ..., URN, senza prevedere ovviamente per queste ultime alcun dispositivo raddrizzato re all'interno.

Infine, s'intende rientrante nella presente invenzione anche un sistema di alimentazione sprovvisto del segnale elettrico di retroazione RET fornito dal trasformatore di corrente S; in tal caso il funzionamento del sistema sarà in “catena aperta".

Si intende che quanto sopra è stato descritto a titolo esemplificativo e non limitativo,

per cui eventuali varianti di natura pratico-applicativa si intendono rientranti nell’ambito protettivo dell'invenzione come sopra descritto e nel seguito rivendicato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema per l’alimentazione di sorgenti di illuminazione poste in serie, alimentato da almeno una sorgente elettrica SE, caratterizzato dal fatto di comprendere: una pluralità di unità di regolazione UR-i, UR2, URj . URNfunzionalmente interposte fra detta sorgente elettrica SE ed il circuito elettrico E di collegamento in serie delle citate sorgenti di illuminazione Sh, Sl2,■··, SI j..... SIN, ciascuna unità di regolazione URj comprendendo a sua volta un dispositivo DC/ACj,energizzato tramite la citata sorgente elettrica SE, per la generazione di tensione alternata di caratteristiche pre-impostabili ed un elemento trasformatore elettrico Tj disposto in cascata al dispositivo medesimo DC/ACje connesso funzionalmente al suddetto circuito elettrico E di collegamento in serie di dette sorgenti di illuminazione Sh, SI2, .... Slj . SIN, per consentire l’illuminazione di queste ultime; ed una centralina elettrica C collegata ad almeno una parte di detti dispositivi di generazione, a comandare la modulazione della tensione alternata erogata da questi ultimi onde ottenere una corrente z circolante nello stesso circuito elettrico E di collegamento in serie delie citate sorgenti di illuminazione Sh, Sl2,.... Slj. SINavente caratteristiche elettriche prestabilite.
2. Sistema secondo la riv.1, caratterizzato dal fatto che detta centralina elettrica C, inoltre: risulta collegata ad un sensore S di rilevazione della corrente z circolante nel citato circuito elettrico E di collegamento in serie delle citate sorgenti di illuminazione Sh, Sl2, Slj. SIN.
3. Sistema secondo la riv.1 , caratterizzato dal fatto che detta centralina elettrica C, inoltre: risulta collegata ad un sensore S di rilevazione della corrente z circolante nel citato circuito elettrico E di collegamento in serie delle citate sorgenti di illuminazione Sh, Sl2. Slj, ... SIN; e riceve almeno un segnale IO elettrico esterno EXT contenente informazioni relative alla intensità di radiazione luminosa che deve essere emessa dalle succitate sorgenti di illuminazione Sii, Sl2, .... Slj.....SIN.
4. Sistema secondo la riv.1 , caratterizzato dal fatto che ciascun citato elemento trasformatore elettrico Tj, disposto in cascata al corrispondente citato dispositivo di generazione DC/ACj, ha il relativo avvolgimento secondario connesso in serie lungo il suddetto circuito elettrico E di collegamento in serie di dette sorgenti di illuminazione Sh, Sl2, Slj . SIN.
5. Sistema secondo la riv.1 , in cui detta sorgente elettrica SE eroga una tensione continua, caratterizzato dal fatto che ciascun citato dispositivo di generazione DC/ACj, appartenente ad una corrispondente unità di regolazione URj, si identifica in un dispositivo inverter DC/AC di trasformazione della tensione continua, erogata da detta sorgente elettrica SE, in tensione alternata di caratteristiche pre-impostabili erogata al rispettivo elemento trasformatore elettrico Tj.
6. Sistema secondo la riv.1 , in cui detta sorgente elettrica SE eroga una tensione alternata, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, almeno un dispositivo raddrizzatore AC/DC interposto fra detta sorgente elettrica SE ed uno o più citati dispositivi di generazione della tensione alternata, atto a convertire la tensione alternata erogata dalla stessa sorgente elettrica SE in tensione continua disponibile ai suoi morsetti di uscita e dal fatto che ciascun citato dispositivo di generazione DC/ACj, appartenente ad una corrispondente unità di regolazione URj, si identifica in un dispositivo inverter DC/AC di conversione della tensione continua, erogata da detto raddrizzatore AC/DC, in tensione alternata di caratteristiche pre-impostabili erogata al corrispondente elemento trasformatore elettrico Tj.
7. Sistema secondo la riv.1 , in cui detta sorgente elettrica SE eroga una tensione alternata, caratterizzato dal fatto che ciascuna citata unità di regolazione URj comprende altresì un dispositivo raddrizzatore AC/DCj, interposto fra detta sorgente elettrica SE ed il corrispondente citato dispositivo di generazione DC/ACj della tensione alternata, atto a convertire la tensione alternata erogata dalia stessa sorgente elettrica SE in tensione continua resa disponibile ai suoi morsetti di uscita e dal fatto che ciascun citato dispositivo di generazione DC/ACj, appartenente ad una corrispondente unità di regolazione, si identifica in un dispositivo inverter DC/ACj di conversione della tensione continua, erogata dal corrispondente succitato raddrizzatore AC/DCj, in tensione alternata di caratteristiche pre-impostabili erogata al rispettivo elemento trasformatore elettrico Tj.
8. Sistema secondo la riv.1 , caratterizzato dal fatto che almeno una parte di detti elementi trasformatore elettrico T1;T2, .... Tj, TN, appartenenti alle corrispondenti citate unità di regolazione UR-ι, UR2, .... URj, ..., URN, si identifica in un unico trasformatore elettrico provvisto: di altrettanti avvolgimenti primari, ciascuno collegato ai morsetti di uscita di un rispettivo citato dispositivo di generazione DC/ACj; e di un solo avvolgimento secondario connesso in serie lungo il citato circuito elettrico E di collegamento in serie di dette sorgenti di illuminazione Sh, Sl2, .... Slj . SiN. Bologna, 30/08/2006

Ing. Daniele Dall (Albo Prot. 967B