第六章 助航灯光系统的供 电及调光系统 对机场助航灯光系统的供电 要求，要做到安全可靠、万无 一失，不能因供电原因而影响 助航灯光系统正常工作。
第一节 助航灯光系统的供电 一、助航灯光系统负荷的类别 助航灯光系统的供电可靠与否直接影 响飞行安全。因此，机场助航灯光供 电的等级为一级负荷中的特别重要负 荷。
由上面分析可见，调光系统在规定的 范围内，能任意调整灯泡的光强，也能 在给定的灯光光强等级下，保持灯泡发 光的光强恒定。 除以上功能外，调光系统中还加了一 系列的附加功能。例如有回路状态及参 数的显示，故障的检测，报警等等。

第五节
可控硅移
相调压式调光器
一、可控硅移相调压式
调光器工作原理 某调光器调光器工作原 理如图6.5.1所示。

调光器的作用就是把工频交流电源转 变成为一种可以控制的电压源。使变压 器初级线圈的电压UL大小受调光器的控 制。当回路负载发生变化或交流电网电 压发生变化等干扰存在时，通过调光器 的作用，能使UL大小保持不变，即保证 灯泡亮度不变。另外，调光器也可以控 制UL大小分为几档输出，从而控制灯泡 的亮度等级，即灯的光强等级。

第六节 正弦波调光器 恒流调光器按其采用的 功率器件常分为磁放大器 式、铁磁谐振式和可控硅 式恒流调光器。

在50~70年代，我国机场普遍使用磁 放大器式恒流调光器。它是利用磁性 材料的有效磁导率随直流控制电流的 磁化作用而变化的原理，来改变交流 有效电抗值，从而改变输出电压。直 流电流增加，交流有效磁导率降低， 有效电抗值减少。这类调光器其特点 是体积笨大、噪声大、效率低，目前 已经淘汰。

进入20世纪80年代中 期，出现了新一代半导体 电力开关器件——绝缘门 极双极型晶体管IGBT。

这是一种复合器件，它的输入控制 部分为场效应管（MOSFET），输出 级为双极结型三极晶体管，因此兼有 MOSFET和电力晶体管的优点：高输 入阻抗，电压控制，驱动功率小，开 关速度快、工作频率可达10~40kHz， 饱和压降低，电压、电流容量较大， 安全工作区较宽。
一、调光原理
机场目视助航灯光系 统原理图如图6.4.1所 示。
图6.4.1 助航灯光系统示意图

从图6.4.1可以看到，目视助 航灯光回路是由一系列隔离变 压器串联构成的悬浮回路，这 是因为，要保证系统灯光亮度 相同，就必线很多， 造成很大浪费；而且由于灯与灯之间 的距离较远，每个灯的电缆长度就不 同，从而电缆上压降也不同，所以通 过灯的电流就有差别，造成灯的亮度 有差异，不能达到灯光系统的要求， 因此，供电均采用串联电路。
四、EPS装置 EPS装置，即静态交流应急电源 装置。英文全称：Emergency power supply。 EPS装置的组成与UPS相同。 EPS装置的作用与UPS相同，即市 电故障或失电时，能够保障负载连 续应急供电。
第三节 机场助航灯光回路的联接 机场助航灯光设施的电源几乎全是 交流电（有些控制电路用直流电， 启动第二电源发电机的能源或有些 不中断电源的能源储存在蓄电池里 ）。助航灯光回路有串联和并联两 种方式。
二、助航灯光系统供电的要求及方式 1．供电的要求 根据MH5001-2000《民用机场飞行区技 术标准》中6.2.20助航灯光的供电要求 ，对供电电源和电压质量提出的要求 ，即助航灯光应由两个独立、稳定可 靠的电源供电，还应按最大需用功率 设置柴油发电机组作为备用电源。
如外来的电源的电压过高或 过低不稳定时，还应设调压器


现在广泛应用的调光器是通过可 控硅来实现电源电压的转换的。通 过调整可控硅导通角的大小，改变 调光器的输出电压，从而达到控制 灯光回路中电流的目的。反并联可 控硅模块可视为调光系统的执行部 分。
图6.4.2 调光系统控制原理方块图

调光器调整灯光光强的原理可以从图6.4.2中定 性地分析。在微机中预先装定好给定的灯光光强对 应的电信号，代表灯光光强等级的电信息经过脉冲 调宽电路去控制可控硅的导通角，由于可控硅导通 角的变化，使变压器输出电压的大小也随之发生变 化，可控硅起到了电信号功率放大作用。代表光强 的电信号越大，变压器输出电压也越大，从而通过 灯光回路的电流也就越大，电流大，灯泡就亮，光 强等级就高。当预先给定的灯光光强信号一定时， 灯泡亮度就保持一定。微机中，预先装订好几个光 强等级，灯光回路就能显示几个等级的光强。

可控铁磁谐振调光器其执行元件是铁磁谐振变压 器。铁磁谐振变压器的初级和普通变压器一样，工 作在铁心磁化曲线的线性段，而次级铁心由于增加 了磁分路和输出并联电容而工作于饱和状态，此时 铁心线圈输出电压仅与铁心截面、最大磁感应强度 和线圈匝数有关。当使变压器次级铁心脱离饱和区 ，并且由外电路的开关来模拟其次级铁心的饱和状 态，人为地改变外电路开关动作的时间即可调整输 出电压。这类调光器在外国产品也可以见到。其特 点是体积大、噪声大，同样的负载需要更大功率变 压器.。

该设备中计算机还能控制回路 电流的变化速度，在启动，关机 和更换光强级别时，使回路电流 以适当速度变化，从而可以避免 电流对设备和线路的冲击，使设 备和线路(尤其是灯泡)的使用寿 命延长。
调光级别 输出电流有效值 恒流精度(安培) (安培)

根据调光 器五个调 光级别的 要求，恒 流调整精 度如表 6.5.1所 示.
调光器上电自检、检测各功能 元件正常后方吸合交流接触器， 将负载接入调光器输出。调光器 关机时，先将可控硅关闭再释放 交流接触器，避免了电流拉弧产 生的干扰。
4．负载开路保护 当灯光回路电缆断路(外场开路) 时，调光器关闭可控硅，故障报警 提示。 当灯光回路隔离变压器的次级线 路开路达到30％时(灯泡断)，调光 器调整可控硅维持恒流，同时提供 故障报警。
二、调光系统的组成

所有控制系统的组成均可分为三 大部分：测量(检测)部分；控制器 ；执行部分。调光系统做为一个能 调整光强的控制系统，也是由以上 三部分组成。
调光系统的检测功能是由串 联在灯光回路中的电流互感器 和并联在调光器的输出变压器 初级线圈上的电压互感器来完 成的。 控制器的核心是单片微型计 算机(单片机)。

随着电力电子技术的不 断发展，20世纪60年代以 后，以晶闸管为代表的各 类高电压、大电流半导体 开关器件相继研制成功并 得到广泛应用。

可控硅移相调压式恒流调光器虽 然比起前两种调光器来在控制性能 、报警功能及体积、噪声、效率等 方面都有了很好的改善，但这种调 光器存在波形畸变大、电网要求高 、对电网污染严重、效率低、负载 适应能力差等缺点。
第四节 调光系统 民用航空机场的绝大部分目视助航 灯光的光强分为五个等级，军用机场 目视助航灯光的光强分为三个等级。 调光器是用来调节机场目视助航灯光 的光强的一种电气设备。根据气象条 件,能见度等要求,由塔台发出指令,调光 器将灯光光强调整到所需要的光强等 级,以做到既能满足飞行要求又能经济 地使用灯光系统。
当受外界干扰（例如电网电压的变化、温度漂移等 ）时，灯光回路电流在装定的信号不变时也会因干扰 发生变化，使灯泡偏离给定的光强，可以通过电压和 电流负反馈把变压器初级的电压变化和灯光回路中电 流的变化测量出来，分别送入微机系统中与予先装定 好的灯光光强对应的电信号进行比较，这时将会有偏 差信号，此偏差信号经过可控硅触发功率放大器后， 促使灯光回路中电流恢复原来的状态，从而使偏差逐 渐减小直至为零。即，使反馈信号与予先装定的信号 又相等了，输出的回路电流与要求的电流一致，从而 灯泡发光的光强稳定在要求的光强等级上。
第二节 应急备用电源的种类及选择 应急备用电源的种类包括： （1）独立于正常电源的发电机组（柴 油发电机组或汽油发电机组）； （2）供电网络中独立于正常电源的专 用馈电线路； （3）UPS（EPS）或蓄电池组。
一、柴油发电机 允许中断供电时间为15s及以上
、供电容量≥75千瓦以上的助航
灯光设备，应选择快速（高速） 自启动全自动化柴油发电机组。
图6.5.1 调光器原理方块图

调光器的恒流原理是将升压变压器副边电流( 二次电流)经电流互感器取样作为反馈电流，通 过幅度和波形变换，经A／D转换成数字信号送 入计算机，计算机随时将该信号与设定的标准电 流值比较，经计算产生相应的触发脉冲作为控制 信号调整可控硅导通角的大小，从而对回路电流 进行调整，达到二次电流恒流的目的。当电网波 动或负载变化(负载有开路或短路)引起二次电流 变化时，计算机可以随时加以调整，以达到高精 度的恒流控制。
5 4 3
6．6／8．33 5．2／6．6 4．3／5.2
6．50～6．70／8．20～ 8．40 5．10—5．30／6．50～ 6．70 4．20—4．40／5．10— 5．30 3．40—3．60／4．20— 4．40 2．70～2．90／3．40— 3．60
2
3．5／4．3
1
2．8／3．5
二、可控硅移相调压式调光器的保护

5．电流互感器开路／短路保
护

当电流互感器或电流采样 电缆有开路／短路故障时， 计算机无采样电流则关闭可 控硅，故障报警提示。
6．暂态保护 当调光器正常工作时，供 电柜突然掉电，调光器自动 保护原有数据，待电流恢复 ，直接在原光级下工作无需 要重新启动和定级。

7．防鼠保护和防潮保护 在机柜低部装配有防鼠网， 防止老鼠进入柜内造成损害 ；机内电路板均经防潮绝缘 处理，防止潮气侵入锈蚀。

灯泡连接在隔离变压器的次级， 灯泡发光强度与回路中的电流成正 比。改变回路中电流的大小就能调 节灯泡的亮度，反之，当回路电流 恒定时，灯泡亮度也将保持恒定。 从图6.4.1中可以看到，回路电流是 随升压变压器初级电压成正比例变 化的。

把工频交流电源直接作用于升压 变压器初级线圈，虽然助航灯光的 灯泡会发亮，但是其亮度不能进行 调节。当电网波动或者回路负载发 生变化时，也无法保持回路中电流 不变，从而也无法保持灯泡的亮度 不变。