Регулятор яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальной системы

Полезная модель относится к области электротехники и позволяет повысить коэффициент мощности, снизить гармонические искажения токов. Регулятор содержит трансформатор 1 с двумя вторичными обмотками 2, 3, три обмотки первой вторичной обмотки 2 соединены по схеме «звезда», а три обмотки второй - по схеме «треугольник», два идентично выполненных преобразовательных блока 4, 5, каждый из которых содержит соответственно трехфазный выпрямитель 6, 7, дроссель 8, 9, конденсатор 10, 11, инвертор 12, 13, при этом обмотка 2 соединена с входами выпрямителя 6, первый выход которого подсоединен к одному выводу дросселя 8, другой вывод которого соединен с первым входом инвертора 12, второй вход которого соединен со вторым выходом выпрямителя 6, к первому выходу инвертора 12 подсоединено кабельное кольцо 14, выход которого соединен с вторым входом датчика тока 15, первый вход которого соединен со вторым выходом инвертора 13, при этом второй выход инвертора 12 соединен с первым выходом инвертора 13. Обмотка 3 трансформатора 1 соединена с входами выпрямителя 7, к первому выходу которого подсоединен дроссель 9, соединенный с первым входом инвертора 13, второй вход которого соединен со вторым выходом выпрямителя 7, параллельно первому и второму входам инвертора 12 подсоединен конденсатор 10, а параллельно первому и второму выходам инвертора 13 подсоединен конденсатор 11, выход датчика тока 15 соединен с первым входом блока 16, который входит в блока управления 17, содержащего также блок памяти 18 с эталонными значениями токов, блок 19 определения номеров ключей и драйвер 20, причем выход блока 18 соединен со вторым входом блока 16, выход которого соединен с входом блока 19, к выходу которого подсоединен вход драйвера 20, при этом первый выход драйвера 20 соединен с третьим входом инвертора 12, а второй выход драйвера 20 соединен с третьим входом инвертора 13. 1 илл.

Полезная модель относится к области электротехники, а более конкретно к автоматическим системам стабилизации и регулирования переменных напряжения и тока, и предназначено для использования в электрических цепях питания огней (ламп накаливания) аэродромных светосигнальных систем, включенных по схеме последовательного питания.

Известен регулятор яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальной системы, описанный в книге Электро-светосигнальное оборудование аэродромов / Фрид Ю.В., Величко Ю.К., Козлов В.Д. и др. - М.: Транспорт, 1988. -318 с., с. 237-247, который содержит два тиристора, силовой трансформатор, датчик тока и систему управления. К вторичной обмотке трансформатора подключена последовательная цепь, состоящая из нагрузки и датчика тока, который подает сигналы на систему управления. Один вывод первичной обмотки трансформатора подсоединен к питающей сети, а второй к блоку встречно-параллельных тиристоров, который подсоединен к питающей сети. Управляющие выводы тиристоров соединены с выходами блока управления, с которого поступают сигналы управления. Принцип действия основан на том, что первичная обмотка трансформатора посредством переключения тиристоров подключается к сети, в результате чего на вторичной обмотке трансформатора появляется напряжение. Управления переключением тиристоров, основанное на сравнении сигнала задания с сигналом обратной связи, обеспечивает на вторичной обмотке трансформатора регулируемое напряжение несинусоидальной формы.

Недостатками устройства являются гармонические искажения токов, потребляемых из питающей сети и низкие значения коэффициента мощности, кроме того, устройство является однофазным и при питании от трехфазной сети требует применения дополнительных мер по симметрированию.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте РФ на изобретение №2218590, МПК ⁷ G05F 1/20, опубл. 2003.12.10, содержащее силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена, по крайней мере, с одним ответвлением, по крайней мере два блока встречно-параллельно включенных ключей, блок управления, состоящий из фазоимпульсного преобразователя, выходы которого соединены с управляющими электродами ключей, блока сравнения измеренного значения тока с эталонным, квадратора, интегратора, блока памяти с эталонными значениями токов и блока определения номеров ключей и фаз их включения, датчик тока, вход которого включен в цепь вторичной обмотки силового трансформатора, и датчик фазы сетевого напряжения. Один из блоков ключей соединен с отводом конца вторичной обмотки, каждый из остальных блоков ключей подключен к соответствующему ответвлению, а все вместе соединены между собой. Вход квадратора подключен к выходу датчика тока, выход квадратора соединен с одним из входов интегратора, другой вход интегратора подключен к выходу датчика фазы, а выход интегратора соединен с одним из входов блока сравнения. Другой вход блока сравнения соединен с блоком памяти, выход блока сравнения соединен с входом блока определения, выход которого соединен с одним из входов фазоимпульсного преобразователя, а другой вход фазоимпульсного преобразователя подключен к выходу датчика фазы.

Недостатками устройства являются низкий коэффициент мощности за счет гармонических искажений токов, потребляемых из питающей сети, и токов в нагрузке, а также, при работе с индуктивной нагрузкой

Технической задачей полезной модели, является повышение коэффициента мощности, снижение гармонических искажений токов, потребляемых из питающей сети, и токов нагрузки, а также исключение влияния индуктивности нагрузки на коэффициент мощности системы.

Решение этой задачи достигается тем, что известный регулятор яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальной системы, содержащий

силовой трансформатор, датчик тока и блок управления, включающий в себя блок сравнения измеренного значения тока с эталонным, блок памяти с эталонными значениями токов, блок определения номеров ключей, снабжен двумя идентично выполненными преобразовательными блоками, каждый из которых выполнен из трехфазного выпрямителя, дросселя, инвертора и конденсатора, включенного между первым и вторым входами инвертора, при этом первый выход трехфазного выпрямителя соединен с одним выводом дросселя, другой вывод которого подключен к первому входу инвертора, а второй выход трехфазного выпрямителя соединен со вторым входом инвертора, силовой трансформатор выполнен трехфазным с двумя вторичными обмотками, три обмотки первой вторичной обмотки соединены по схеме «звезда» и подключены к входам трехфазного выпрямителя первого преобразовательного блока, а три обмотки второй вторичной обмотки силового трансформатора соединены по схеме «треугольник» и подключены к входам трехфазного выпрямителя второго преобразовательного блока, первый выход инвертора первого преобразовательного блока соединен с входом кабельного кольца, выход которого подключен ко второму входу датчика тока, первый вход которого соединен со вторым выходом инвертора второго преобразовательного блока, второй выход инвертора первого преобразовательного блока соединен с первым выходом инвертора второго преобразовательного блока, в блок управления дополнительно введен драйвер, первый выход которого подсоединен к третьему входу инвертора первого преобразовательного блока, а второй его выход соединен с третьим входом второго преобразовательного блока, вход драйвера соединен с выходом блока определения номеров ключей, вход которого подсоединен к выходу блока сравнения измеренного значения с эталонным, первый вход блока сравнения измеренного значения тока с эталонным его значением соединен с выходом датчика тока, а второй вход блока сравнения измеренного значения с эталонным значением соединен с выходом блока памяти с эталонными значениями токов.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема регулятора яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальной системы.

Регулятор яркости огней кабельного кольца содержит силовой трансформатор 1 с однофазной и с двумя вторичными обмотками 2, 3, три обмотки первой вторичной обмотки 2 соединены по схеме «звезда», а три обмотки второй - по схеме «треугольник», два идентично выполненных преобразовательных блока 4 и 5. Каждый преобразовательный блок 4, 5 соответственно содержит трехфазный выпрямитель 6, 7, дроссель 8, 9, конденсатор 10, 11 и инвертор 12, 13, при этом первая вторичная обмотка 2 силового трансформатора 1 соединена с входами трехфазного выпрямителя 6, первый выход которого подсоединен к одному выводу дросселя 8, другой вывод которого соединен с первым входом инвертора 12, второй вход которого соединен со вторым выходом трехфазного выпрямителя 6, к первому выходу инвертора 12 подсоединено кабельное кольцо 14, выход которого соединен с вторым входом датчика тока 15, первый вход которого соединен со вторым выходом инвертора 13, при этом второй выход инвертора 12 соединен с первым выходом инвертора 13, Вторичная обмотка 3 силового трансформатора 1 соединена с входами трехфазного выпрямителя 7, к первому выходу которого подсоединен дроссель 9, соединенный с первым входом инвертора 13, второй вход которого соединен со вторым выходом выпрямителя 7, параллельно первому и второму входам инвертора 12 подсоединен конденсатор 10, а параллельно первому и второму выходам инвертора 13 подсоединен конденсатор 11, выход датчика тока 15 соединен с первым входом блока 16 сравнения измеренного значения тока с эталонным, который входит в блока управления 17, содержащего также блок памяти 18 с эталонными значениями токов, блок 19 определения номеров ключей и драйвер 20, причем выход блока памяти 18 с эталонными значениями токов соединен со вторым входом блока 16 сравнения измеренного значения тока с эталонным, выход которого подсоединен к входу блока 19 определения номеров ключей, к

выходу которого подсоединен вход драйвера 20, при этом первый выход драйвера 20 соединен с третьим входом инвертора 12, а второй выход драйвера 20 соединен с третьим входом инвертора 13.

Регулятор яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальной системы работает следующим образом.

При подаче питания на силовой трансформатор 1, на выходе его вторичных обмоток 2, 3 появляется напряжение, которое преобразуется трехфазными выпрямителями 6 и 7, в результате чего через дроссели 8 и 9 начинает протекать ток, обусловленный зарядом конденсаторов 10 и 11. Одновременно в блоке сравнения измеренного значения тока с эталонным значением тока происходит сравнение 16 сигнала с датчика тока 15 и сигнала с блока памяти 18 с эталонными значениями тока. В результате на выходе блока 16 сравнения измеренного значения тока с эталонным формируется сигнал, представленный, например, в виде двоичного кода, который может принимать три различных значения, соответствующих следующим случаям:

- разница i сигнала с датчика тока 15 и сигнала с блока памяти 18 с эталонными значениями тока больше заранее заданной величины ошибки е, на выходе блока 16 сравнения измеренного значения тока с эталонным формируется сигнал на понижение текущего выходного напряжения регулятора яркости;

- разница i сигнала с датчика тока 15 и сигнала с блока памяти 18 с эталонными значениями тока меньше заранее заданной величины ошибки -, на выходе блока 16 сравнения измеренного значения тока с эталонным формируется сигнал на повышение текущего выходного напряжения регулятора яркости;

- разница i сигнала с датчика тока 15 и сигнала с блока памяти 18 с эталонными значениями тока удовлетворяет неравенству -<i<, на выходе блока сравнения 16 измеренного значения тока с эталонным формируется сигнал на сохранение текущего выходного напряжения регулятора яркости.

Сигнал с блока сравнения 16 измеренного значения тока с эталонным значением тока поступает на блок определения номеров ключей 19, где преобразуется в двоичный код, однозначно определяющий состояние каждого ключевого элемента, входящего в инверторы 12 и 13. Драйвер 20 осуществляет усиление сигнала, поступающего с блока определения номеров ключей 19, и подает их на соответствующие ключи инверторов 12 и 13, что приводит к их отпиранию или запиранию.

Таким образом, величина, гармонические искажения и точность регулирования тока в кабельном кольце 14 определяется значениями тока заданными в блоке 18 памяти с эталонными значениями токов, значением заранее заданной величины и точностью датчика 15 тока.

При этом форма тока в кабельном кольце 14 не влияет на форму тока в первичной обмотке силового трансформатора 1, которая близка к синусоидальной за счет использования трехфазного трансформатора 1 с двумя вторичными обмотками 2, 3, три обмотки первой вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1 соединены по схеме «звезда», а три обмотки второй вторичной обмотки - по схеме «треугольник».

Использование регулятора яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальных системах позволяет уменьшить уровень гармонических искажений токов сети, обеспечить симметричную нагрузку трехфазной сети, снизить гармонические искажения тока в кабельном кольце 14, повысить коэффициент мощности системы.

Регулятор яркости огней кабельного кольца аэродромной светосигнальной системы, содержащий силовой трансформатор, датчик тока и блок управления, включающий в себя блок сравнения измеренного значения тока с эталонным, блок памяти с эталонными значениями токов, блок определения номеров ключей, отличающийся тем, что он снабжен двумя идентично выполненными преобразовательными блоками, каждый из которых выполнен из трехфазного выпрямителя, дросселя, инвертора и конденсатора, включенного между первым и вторым входами инвертора, при этом первый выход трехфазного выпрямителя соединен с одним выводом дросселя, другой вывод которого подключен к первому входу инвертора, а второй выход трехфазного выпрямителя соединен со вторым входом инвертора, силовой трансформатор выполнен трехфазным с двумя вторичными обмотками, три обмотки первой вторичной обмотки соединены по схеме «звезда» и подключены к входам трехфазного выпрямителя первого преобразовательного блока, а три обмотки второй вторичной обмотки силового трансформатора соединены по схеме «треугольник» и подключены к входам трехфазного выпрямителя второго преобразовательного блока, первый выход инвертора первого преобразовательного блока соединен с входом кабельного кольца, выход которого подключен ко второму входу датчика тока, первый вход которого соединен со вторым выходом инвертора второго преобразовательного блока, второй выход инвертора первого преобразовательного блока соединен с первым выходом инвертора второго преобразовательного блока, в блок управления дополнительно введен драйвер, первый выход которого подсоединен к третьему входу инвертора первого преобразовательного блока, а второй его выход соединен с третьим входом второго преобразовательного блока, вход драйвера соединен с выходом блока определения номеров ключей, вход которого подсоединен к выходу блока сравнения измеренного значения с эталонным, первый вход блока сравнения измеренного значения тока с эталонным его значением соединен с выходом датчика тока, а второй вход блока сравнения измеренного значения с эталонным значением соединен с выходом блока памяти с эталонными значениями токов.