Управление яркостью светосигнальных систем

Режим яркости аэродромных огней существенным образом сказывается на безопасности ночной посадки самолетов. Обычно возрастание силы света огней увеличивает дальность видимости только до известных пределов, так как одновременно увеличивается яркость фона из-за рассеяния излучения атмосферой, что приводит к снижению контраста. Чаще всего необходимая яркость аэродромных огней различного типа определяется опытным путем по субъективной оценке пилотов в процессе летных испытаний.

Яркость огней светосигнальной системы необходимо изменять при изменении времени суток, а также метеорологической дальности видимости, чтобы обеспечить их максимальную дальность видимости и, в тоже время, исключить слепящее действие огней на пилота. Таблица 2.5

Нормы годности эксплуатации аэродромов определяют пять ступеней яркости, которые должна обеспечивать светосигнальная система аэродрома (табл.2.5) для огней взлета и посадки. Рулеж­ные огни имеют три ступени яркости: 100, 30, 10 %. Регулирование яркости огня осуществляется путем изменения тока, протекающего через источник света. Для исключения бросков тока при включении ламп, регуляторы имеют еще одну ступень - 0,3% яркости, эта ступень обеспечивает прогрев ламп.

Система регули­рования посадочного оборудования предусматривает шесть групп яркости, каждой из которых соответствует определенный набор огней, включаемых на соответствующие ступени яркости. При этом из соображений экономии электроэнергии и ресурса обору­дования, ночью при видимости более 4 км включаются только огни кругового обзора малой интенсивности. При более низких значениях видимости включаются прожекторные огни и огни кругового обзора.

Управление огнями, входящими в состав посадочного оборудования, производит диспетчер посадки (ДП).

Управление рулежным оборудованием осуществляют диспет­чер руления и диспетчер стартового диспетчерского пункта (СДП).

Для регулирования силы света огней светосигнальных систем (H_L) они подключаются к регулятору яркости по последовательной схеме (рис.2.24), через изолирующие трансформаторы Т. Исключение составляют только управляющие знаки световой сигнализации, которые включают в сеть переменного тока напряжением 220 В через понижающие трансформаторы.

Преимущество последовательной схемы включения ламп перед параллельной заключается в том, что она обеспечивает постоянство тока во всех лампах кабельного кольца, а следовательно, постоянство силы света всех огней вдоль полосы и позволяет применить одножильный кабель. Такое включение ламп обеспечивает работоспособность системы даже при коротком замыкании отдельных источников света.

Первичные обмотки изолирующих трансформаторов соединяют отрезками одножильного кабеля в последовательную цепь, которая подключается к регулятору яркости (РЯ). Совокупность элементов цепи называют кабельным кольцом.

Высокая надежность светосигнального оборудования достигается тем, что каждая функциональная подсистема огней получает питание по двум или трем кабельным кольцам,

Рис.2.24

причем огни в этих кольцах включаются через один, т.е. четные огни объединяются в одно кольцо, а нечетные в другое. Такое включение огней гарантирует сохранение работоспособности функциональной подсистемы огней при отказе одного кабельного кольца или РЯ.

Изолирующий трансформатор в кабельном кольце обеспечивает гальваническую развязку цепей высокого и низкого напряжений, кроме того, предотвращает отказ всего кабельного кольца при перегорании нити накала одной или нескольких ламп. Изолирующий трансформатор имеет тороидальный сердечник, который вместе с обмотками опрессован водонепроницаемым неопреновым кожухом. Режим работы изолирующего трансформатора в кабельном кольце близок к режиму работы трансформатора тока, только ток в первичной обмотке трансформатора практически не зависит от нагрузки вторичной цепи.

Необходимость изменения силы света огней в зависимости от метеорологических условий, а так же обеспечение постоянства тока в кабельном кольце при колебаниях напряжения сети и изменениях полного сопротивления кабельного кольца, вынуждают применять регуляторы яркости, которые, кроме перечисленных выполняют следующие дополнительные функции:

защиту лампы в кабельном кольце от кратковременных и длительных перегрузок;

автоматическое отключение от сети и сигнализацию в случае обрывов в первичной цепи кабельного кольца;

непрерывный контроль состояния сопротивления изоляции кабельного кольца и сигнализацию о его снижении ниже допустимого значения;

местное и дистанционное управление током в кабельном кольце.

Установка требуемого значения тока в кабельном кольце и его автоматическая стабилизация осуществляется регулятором яркости за счет изменения его входного напряжения в соответствии с заданным законом управления.

На практике наибольшее распространение получили тиристорные РЯ, у которых напряжение регулируется изменением угла управления силовыми тиристорами (). На рис.2.25 показаны осциллограммы выходного напряжения регулятора при изменении угла управления от до (где: U_c – напряжение питающей сети; U_РЯ – напряжение на выходе регулятора). Из рисунка видно, что при изменении угла отпирания тиристора меняется среднее значение выходного напряжения. Обычно регулятор яркости может задавать шесть ступеней яркости.

Функциональная схема тиристорного регулятора представлена на рис. 2.26. Напряжение сети 380В частотой 50Гц через регулирующий блок тиристоров (БТ) и силовой повышающий трансформатор (Т) поступает к кабельному кольцу (КК), к которому подключен блок контроля изоляции (БКИ), постоянно измеряющий ток утечки через изоляцию кабеля на землю.

С низковольтной контрольной обмотки трансформатора Т сигнал поступает в блок сигнализации обрыва (БСО) кабельного кольца. Для контроля тока нагрузки в силовую цепь включен трансформатор тока (ТТ), с выхода которого сигнал, пропорциональный току в кабельном кольце, поступает на контрольный амперметр (КА) и в систему автоматического управления током, а так же блок защиты (БЗ) ламп от перегрузки и блок контро ля выходного тока (БКТ).

Рис.2.26

Рис.2.25

Первым блоком системы автоматического управления является нормализатор (Н), выполняющий функцию согласующего звена между трансформатором ТТ и следующим блоком. За счет дискретного изменения коэффициента передачи нормализатора обеспечиваются различные значения выходного тока (ступени яркости) РЯ. С выхода нормализатора сигнал переменного тока поступает на выпрямитель - функциональный преобразователь (ВФП). Выпрямление переменного тока необходимо для обеспечения последующего процесса сравнения электрических сигналов, так как на переменном токе сравнение существенно усложняется за счет фазовых сдвигов сравниваемых сигналов.

Сила света, излучаемая лампами, пропорциональна среднему квадратичному значению тока, протекающего по нити накала. Поэтому для стабилизации силы света ламп необходимо не только выпрямить сигнал, поступающий с трансформатора ТТ, но и преобразовать его таким образом, чтобы обеспечить однозначное соответствие среднего значения выпрямленного сигнала на выходе преобразователя ВФП среднему квадратичному значению тока нагрузки во всем диапазоне изменения углов управления тиристорами. Такое преобразование вызвано так же тем, что форма тока в кабельном кольце отличается от синусоидальной и непрерывно изменяется как в режиме стабилизации на определенной ступени яркости, так и при переходе на другие ступени.

В качестве функциональных преобразователей в РЯ применяют квадраторы, построенные на использовании нелинейных вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов, или на принципе кусочно-линейной аппроксимации требуемой функции с помощью диодов.

С выхода преобразователя ВФП электрический сигнал, пропорциональный среднему квадратичному значению тока в кабельном кольце поступает на блок сравнения (БС), где он сравнивается с опорными сигналами, поступающими с блока опорного сигнала (БОС). В результате сравнения формируется сигнал рассогласования, который после усиления усилителем (У) поступает на вход фазоимпульсного преобразователя (ФИП). Последний преобразует сигнал рассогласования в фазу формируемых им импульсов управления согласно выбранному закону регулирования.

С выхода преобразователя ФИП импульсы управления поступают на вход блока формирования импульсов (ФИ), в котором формируется импульс управления тиристором.

По разности заданного и текущего значений токов в кабельном кольце непрерывно корректируется угол управления, стабилизируя в конечном итоге ток в кабельном кольце. Диапазон изменения углов управления в РЯ лежит в пределах 85⁰< < 160⁰ при изменении выходного тока от 3 до 6,3 (8,3) А. Величина максимального тока определяется типом используемых ламп. При эксплуатации светосигнального оборудования следует иметь в виду, что напряжение в кабельном кольце может достигать больших значений: до1600В.

Контрольные вопросы

1. Сколько ступеней яркости имеют взлетные, посадочные и рулежные огни?

2. В чем преимущества последовательного соединения ламп?

3. Поясните принцип регулирования тока в тиристорном регуляторе.

4. Объясните функции выпрямитель - функционального преобразователя.