SE467132B - Faeltljusanordning - Google Patents

Description

467 132 2 Vid anordningen enligt uppfinningen innefattar omformaraggregatet, som är inrättat att omforma den från växelströmsnätet erhällna spänningen till en i huvudsak konstant ström, en s k Boucherot-krets med en serieresonanskrets, avstämd till i huvudsak nätets frekvens. Detta är ett enkelt och fördelaktigt sätt att realisera en strömkälla med oändlig emk bakom en oändlig impedans.

Boucherot-kretsen finns närmare beskriven i E. Arnold, Die Wechselstrom- technik, Erster Band, Zweite Auflage, Verlag Julius Springer, Berlin 1910, sid. 141-4.

Vid anordningen enligt uppfinningen innefattar omformaraggregatet vidare ytterligare en induktans i serie med till omformaraggregatet ansluten last.

Om denna induktans är lika stor som den i serieresonanskretsen ingäende, uppnår man härigenom fördelen att i tomgång dvs kortslutning av strömsys- temet, blir strömmen i nätverket idealt sett lika med noll.

En annan fördel med att utnyttja denna speciella Boucherot-krets är att nätpäverkan är liten och sinusformen bibehålls väsentligen opåverkad, vilket underlättar signalöverföring över kraftkablaget och är allmänt fördelaktig vid tillämpning på flygplatser där låg störnivä är mycket väsentlig. Enligt en annan fördelaktig utföringsform av anordningen enligt uppfinningen in- nefattar regulatorenheten, en av strömmens nollgenomgångar synkroniserad räknare med egen oscillator som styrs med ett binärt tal. Det binära talet kan varieras individuellt för varje särskild lampa och det bestäms före- trädesvis från ett centralt styrsystem.

Enligt ytterligare en fördelaktig utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar regulatorenheten en parallellt med armaturens lampa kopplad triac för reglering av strömmen genom lampan genom styrning av tändtiden .

Anordningen enligt uppfinningen innefattar även företrädesvis ett säkerhetssystem, lämpligen i tre nivåer eftersom ett fel som skulle leda till en öppen krets skulle ge upphov till otillätet höga spänningar.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar därför transientskydd, i första hand i form av en komponent, exempelvis en typ av dubbelriktad Zener-diod, vilken är ansluten över varje lampa och vilken går till kort- slutning (ej avbrott) när den drivs utanför sitt arbetsområde. Som ytter- ligare skydd kan triacen vara anordnad att till svar på uppträdande av överspänning över lampan tvångständas till ett permanent till-läge för kortslutning av transienterna, och som ett tredje skydd kan en kort- slutare (mekanisk och/eller elektronisk) vara anordnad att kortsluta uppträdande överspänningar, om dessa ej kortsluts av de andra skyddsanordningarna.

För att närmare förklara uppfinningen kommer nu en såsom exempel vald utföringsform av anordningen enligt uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till fig. 3-8.

På ritningarna visar fig. 1 och 2 principerna för s k parallell- respek~ tive seriematning av fältljus på en flygplats enligt tidigare känd teknik, fig. 3 illustrerar principen för anordningen enligt uppfinningen, fig. 4a visar den i omformaraggregatet vid anordningen enligt uppfinningen ingående s k Boucherot- kretsen i sitt grundutförande och fig. 4b illustrerar kretsens elektriska egenskaper, fig. 5 visar en vidareutveckling av Boucherot~kretsen, fig. 6 illustrerar anordningen enligt uppfinningen med den vidareutvecklade Boucherot- kretsen enligt fig. 5, fig. 7 visar schematiskt ett exempel på en lokal regulator- och övervakningsenhet vid anordningen enligt uppfinningen och fig. 8 visar enheten i fig. 7 mera i detalj.

I fig. 3 visas schematiskt ett utförande av anordningen enligt uppfin- ningen vid vilket ett seriesystem av ett flertal armaturer matas från en strömgenerator 10. Varje armatur innefattar en lampa 6 och en lokalregulator- och övervakningsenhet 12. Utspänningen är oreglerad och blir en funktion av den aktuella belastningen. Regulator- och övervakningsenheterna 12 får sin styrinformation, lämpligen från ett centralt styrsystem, genom signalering på kraftkablaget eller via separat styrkabel eller radio.

Strömkällan realiseras med ett omformaraggregat, som matas från ett växelströmsnät med i huvudsak konstant spänning och som omformar den från växelströmsnätet erhållna spänningar till en i huvudsak konstant ström i de, armaturerna innehållande, utgående strömslingorna.

Omformaraggregatet innefattar en s k Boucherot-krets, som illustreras i sitt grundutförande i fig. 4a. Kretsen innefattar en serieresonanskrets av en induktans LN och en kondensator C som är avstämd till i huvudsak nätets frekvens.

Boucherot-kretsen har följande egenskaper.

När den matas med spänningen UN från nätet är spänningen oändligt stor, sett från belastningssidan, när belastningsimpedansen går mot oändligheten och vid kortsluten last utgörs impedansen av reaktansen i induktansen LN, jämför fig. 4b. ' Genom tillämpning av Thevenin's theorem kan kretsen representeras av en oändligt stor emk bakom en oändlig impedans, dvs den utgör en strömkälla.

Strömmens storlek är I = UN/x aa»- x =øuLN är reaktansen hos inauktansen och 467 152 4 denna ström är lika med kortslutningsströmmen. När kretsen är kortsluten är strömmen i belastningsslingan IN = I och rent induktiv.

I fig. 5 visas en fördelaktig vidareutveckling av Boucherot-kretsen som används vid anordningen enligt uppfinningen. I detta utförande är en andra induktans L2 ansluten i serie med belastningen Zbe]. Om induktansen L2 är av samma storlek som serieresonanskretsens induktans LN, är en fördel med detta utförande att nätströmmen IN är lika med noll vid kortslutning av systemet, d v s utan belastning, eftersom L2 och C är i parallellresonans.

I den föregående beskrivningen av Boucherot-kretsen har belastningen antagits vara linjär, nämligen en resistans i serie med en (ideal) induktans.

Vid anordningen enligt uppfinningen utgörs belastningen av en resistans, lampan 6, parallellkopplad med en triac 8, jämför fig. 6-8. Härvid kan strömmens effektivvärde genom lampan 6 varieras genom variation av tänd- vinkeln hos triacen 8. Denna kombinerade belastning är icke-linjär men trots detta är strömmen frän Boucherot-kretsen praktiskt taget sinusformad genom induktansen L2 pä utgängen. Detta medför betydelsefulla fördelar såsom nämnts tidigare.

När triacen 8 är fränkopplad i början av varje halvperiod är Boucherot- kretsen resistivt belastad, och när triacen 8 inkopplas under resten av halvperioden är Boucherot-kretsen kortsluten. Även spänningen över belast- ningen utgörs av en del av en sinus-form och kan uppdelas i grundton samt övertoner. Övertonerna kommer att (nästan) bortfiltreras genom kretsens induktanser och kapacitans, medan spänningens grundton kan uppdelas i en aktiv komponent, i fas med strömmen, och en reaktiv komponent, fasförskjuten 90” före strömmen. Belastningen verkar med andra ord säsom en resistiv- induktiv last. I fig. 6 visas ett exempel pä ett seriesystem av fältljus av det slag till vilket uppfinningen hänför sig, matat frän en Boucherot-krets via en strömtransformator 14 pä utgängssidan. Serieslingan är belastad genom ett antal strömtransformatorer 2, vilka var och en är ansluten till en eller flera armaturer pä sekundärsidan. Boucherot-kretsen är via en brytare 16 ansluten mellan faserna hos ett vanligt 3-fas nät 18. Flera sädana kretsar kan anslutas fördelade bland nätets faser för att balansera 3-fas belast- ningen. Säsom nämnts tidigare mäste anordningen innefatta skyddsorgan, eftersom mycket höga spänningar kommer att uppträda om en armatur kommer att bilda en öppen krets vid exempelvis ett lampfel.

Den parallellt med lampan 6 kopplade triacen 8 är anordnad att kopplas till permanent till-läge för att kortsluta lampan om ett lampfel uppstår. Om triacens 8 inkopplingskrets ej skulle träda i funktion finns ett andra över- spänningsskydd i form av en dubbelriktad Zenerdiod 20 ansluten över lampan 467 132 6, som kommer att kortslutas om en överspänning uppstår över lampan. Boucherot~ kretsen är ytterligare skyddad genom en kortslutare, bestående av två anti- parallell kopplade tyristorer 22 över utgångstransformatorn 14. Om slingan med armaturerna kommer att bilda en öppen krets, t ex till följd av ett lampfel, och spänningen över transformatorn 14 stiger kommer kortslutaren 22 att träda i funktion och kortsluta Boucherot-kretsen. Om tillslagsmekanismen för kortslu- taren 22 skulle svika kommer genombrott att ske i tyristoren till följd av överspänningen och en permanent kortslutning etableras. En endast begränsad överspänning kommer att uppträda i anordningen under en mycket kort tid och denna överspänning kan användas för igångsättning av larm och för att utlösa brytaren 16, lämpligen med några perioders tidsfördröjning, så att strömmen hinner avklinga.

Den i fig. 6 visade anordningen innefattar således ett trefaldigt över- spänningsskydd.

Såsom nämnts ovan, i anslutning till beskrivningen av fig. 3, innefattar varje armatur en lokal regulatorenhet 12, (utelämnad i fig. 6). Ett exempel visas på en sådan enhet visas översiktligt i fig. 7.

Regulator- och övervakningsenheten innefattar en konventionell strömtransformator 2 som isolering mellan kraftmatningen 4 och lampan 6 samt en med lampan 6 parallellt kopplad triac 8 för reglering av lampans 6 ljusintensitet. I stället för triacen 8 kan tyristorer utnyttjas för ljusreg- leringen. Strömtransformatorn 2 driver en konstant ström genom sekundärsidan och med triacen 8 ej utstyrd flyter hela sekundärsidans ström genom lampan 6. Genom att successivt utstyra triacen 8 fås en successivt minskad ström att gå genom lampan 6. På detta sätt kan således ljusintensiteten från lampan regleras, vilket kommer att förklaras närmare nedan i anslutning till fig. 8.

Den i fig. 7 och 8 visade regulator- och övervakningsenheten kan väsent- ligen uppdelas i följande delar: effektmatning, detektor, räknare och förstär- kare.

Effektmatningen innefattar en hjälptransformator 24, som kan utgöras av en strömtransformator med hög omsättning, vars sekundärsida är ansluten till en likriktarbrygga 26. Den likriktade utspänningen från likriktarbryggan 26 glättas i en kondensator 28 och stabiliseras med en Zener-diod 30.

Detektorn är ansluten till likriktarbryggans 26 växelströmsanslutningar, där spänningen utgörs av.en'fyrkantvåg i fas med strömmen i den armaturerna innehållande slingan. Brantheten hos fyrkantvågens flanker förbättras med hjälp av komparatorer 32,34 och fyrkantvågen omvandlas i en kort puls FE, vilken upprepas varje halvperiod genom överföring av komparatorernas 32,34 utspän~ 467 132 ningar till basen hos en transistor 36 via var sin kondensator 38,40. Denna nollpunktsdetektor kommer således att avge en puls ïfiï för varje nollgenomgång hos strömmen i den armaturerna innehållande slingan.

Räknaren innefattar en kristallstyrd oscillator med en binärräknare 42, som alstrar en klockpuls Cl, som i sin tur klockar en efterföljande 8 bits binär nedräknare 44. Nedräknaren 44 aktiveras av pulsen FÉ, som inställer den på det binära tal N, som finns på ingångarna JO, Jl ... J7. Efter N räkningar avger nedräknaren en kort utpuls ÖÖ. Pulsen ED 0-ställer en RS-vippa 46, vilken 1- ställs av pulsen FE. Pulsen ÜÖ'ställer vippans 46 utgång till 0 och vippan förblir i detta läge under återstoden av halvperioden. Utsignalen P förstärks i förstärkaren 48 och bildar styrpulsen som tillkopplar triacen 8, som är tänd för P=0.

Pulstågen_FÉ, ED och P visas i den övre högra delen av fig. 8.

Det binära talet N är individuellt för varje särskild lampa 6 och över~ förs till adressen för ifrågavarande armatur från en i det centrala styrsyste- met ingående dator. Denna överföring sker billigast över kraftkablaget, men kan även ske över separata signalkablar eller via radio, såsom nämnts ovan.

Såsom vidare nämnts är en anordning inrättad att inkoppla triacen till permanent till~läge om ett lampfel skulle uppstå och vidare finns lämpligen organ (ej visade) för att avkänna lampans 6 tillstånd och återkoppla denna information till det centrala styrsystemets dator, som således kan hålla reda på vilka lampor som är i behov av utbyte.

Claims (8)

7 467 132 Patentkrav

1. Fältljusanordning, innefattande ett flertal seriekopplade armaturer, matade från ett våxelströmsnåt via ett omformaraggregat, inrättat att omforma den fran vaxelströmsnätet erhållna i huvudsak konstanta spänningen till en i huvudsak konstant ström i utgående strömslingor innehållande armaturerna, varvid en strömmatad regulatorenhet (12) är tillordnad varje armatur eller grupp av armaturer för individuell reglering av strömmen genom tillhörande lampa eller lampor (6), kännetecknad av att varje regulatorenhet (12) år anordnad att motta styrinformation över kraftkablaget samt att omformaraggre- gatet innefattar en s k Boucherot-krets med en serieresonanskrets (LNC), avstämd till i huvudsak nätets frekvens, samt en ytterligare induktans (L2) i serie med till omformaraggregatet ansluten last (Zbe1), vilken induktans företrädesvis år lika stor som den i serieresonanskretsen ingående induktan- sen.

2. Anordning enligt patentkravet 1, kannetecknad av att regulatorenheten (12) innefattar en till strömmens nollgenomgàngar synkroniserad räknare (42, 44) för en strömreglering som styrs av ett inställt binärt tal.

3. Anordning enligt nagot av patentkraven 1 eller 2, kännetecknad av att regulatorenheten innefattar en parallellt med armaturens lampa (6) kopplad(e) tyristor(er) eller triac (8) för reglering av strömmen genom lampan.

4. Anordning enligt nagot av kraven 1-3, kannetecknad av att regulator- enheten även innefattar organ för övervakning av drifttillstándet hos armatu- rens lampa (6).

5. Anordning enligt nagot av patentkraven 1-4, kännetecknad av att överspänningsskydd i form av en komponent, företrädesvis en dubbelriktad Zener-diod (20), som gar till kortslutning när den drivs utanför sitt arbets- omrâde, är ansluten över varje lampa (6).

6. Anordning enligt nagot av kraven 3-5, kànnetecknad av att den paral- lellt med lampan kopplade triacen (8) är anordnad att till svar pá uppträdan- de av en överspånning över lampan (6) tvângstandas till ett permanent till- läge för kortslutning tills àterställningssignal ges.

7. Anordning enligt krav 6, kannetecknad av att en kortslutare (22) är anordnad över primårsidan hos en till Boucherot-kretsens utgång ansluten transformator (14) för att kortsluta denna, om en överspanning uppträder.

8. Anordning enligt_nagot av patentkraven 1-7, kånnetecknad av att regulatorenheterna (12) år anordnade att styras från ett centralt styrsystem.