电子工程师评职范文子母型交流航空障碍灯系统设计
摘要：分析了频闪灯管的基本工作原理，结合了航空障碍灯的环境要求与安装使用条件，给出了子母型航空障碍灯的设计方法，包括了灯具外壳与透镜的选择，整流器的选择与电容容量的计算，控制器以及系统控制方式的选择等。
关键词：子母型,菲涅尔透镜,同步闪亮,系统设计
一、引言
随着社会经济水平的不断发展提高，经济的巨大腾飞，中国的城市化进程进一步加快，城市高楼大厦不断涌现。城市扩大和经济发展带来巨大的电力需求，西电东送等电力工程的投入，电力输送线路途中的跨江线路承托高压电缆线的许多高大电力铁塔。为了标示这些城市中高层建筑物如高层楼宇，野外的电力高塔，工厂片区的高大烟囱等突出物的位置和形状，以引起夜晚空中飞行器的注意，有效避免事故的发生而造成人员伤亡与财务的损失。国内许多公司纷纷开发各种各样的指示灯：如北京方圆，上海航标厂四分厂、深圳建兴等都开发了相关的产品。有些指示灯存在亮度低，寿命短的缺点。有些采用卤素灯管，发光方式不显眼，警示效果一般。布线方式也不一致，给施工方面带来很多不必要的麻烦，没有采取优良的布线方式。
为了做好航空障碍灯起到更好警示作用的工作和提高市场竞争力，本人综合了许多同类产品的优点，提出开发子母型交流航空障碍灯系统。
二、频闪灯管的基本工作原理
本产品采德国海曼生产的频闪灯管作为航空障碍灯的发光部件。该灯管寿命长，闪亮次数可达到1×108次。亮度高，可达到几万CD，甚至更高。它一种脉冲触发的气体释放设备。灯管由石英玻璃制作而成，形状有U形，螺旋形，圆形等，采用银丝缠绕在灯管的周围。管子里面充满氙气，气体的释放持续时间一般在10us～10ms。密封在管子里面的两个极性端子采用耐高温、高压材料制成，分别为阳极和阴极。在两个端子连接相应的直流电源时，一个脉冲高电压驱动到触发极，灯管就发出高强度光。
1、频闪灯管的触发电路
触发电路给灯管负载的触发端施加一个高达几千伏的正电压，使灯管里面的气体电离产生通路，并联在灯管两端的高电压电容瞬间释放出能量，产生出高温、高亮的弧光。发光的时间一般为10us～10ms，它与电容能量释放的时间有关系，可通过在释放通路上串联一定的电感和并联一定的电容适当延长发光时间。
下图是采用可控硅为触发关键元件的电子触发电路，如下图1所示：
2、频闪灯管的主要释放电路
由于灯管的管直径、长度、充气气体的压力等决定了灯管的参数。因此不同的灯管具有不同的技术参数。负载的工作电压和工作功率应根据所采用的灯管设计。通过对电容存储能量的瞬间释放，使灯管发出强光。
以下是灯管负载的工作功率和电容存储能量的计算公式。
E=0.5×CBV02 E [WS] ：存储在电容的能量
V0 [V] ：电容两端的电压
CB [F] ：电容的容量
P=E×f P [W] ：负载工作平均功率
E [WS] ：存储在电容的能量
f [F] ：负载工作频率
1)基本电源电路
2)倍压电源电路
倍压电源电路一般连接到交流220V的市电电路上。通过两个二级管分别对上下两个串联的电容充电，充电后的参数如下计算。
负载电压V0和电容存储的能量E计算公式如下：
V0 = 2√2Vmains
E = 2CV2mains
三、子母型交流航空障碍灯的系统设计
1、使用环境条件
交流航空障灯一般安装于城市高楼大厦的顶部和中部的外墙上，或者野外高压输送变电跨江高塔的顶端和中间部位的钢铁结构上，或者大型电力生产、石油炼化的大型烟囱上。环境条件恶劣，常处于高空、高压、电磁辐射、高温等。
交流航空障碍灯通过晚上闪亮形成指示灯作用，能够标示出建筑物的最高端和其大概的立体形状，对过往的飞行物给予警示的作用。并且标示的亮度应该使飞行物在很远的安全距离就能观察到前方障碍物。
因此，需要一种能够发出集中、高亮度的发光设备。它采用的灯壳为高强度、透光性强的亚伽力材料，为了防止长期在紫外线照射下发黄影响透光度，在材料中加入了防紫外线分子材料，并且采用了能够使光线更集中的菲涅尔透镜构造。
2、现场的安装要求
1)施工现场电源提供有两种情况，一种是有AC220V交流电，工频50～60Hz，这种情况可以直接连接航空障碍灯系统，如城市中的楼宇、大型烟囱。另外一种是野外电力高塔上，这时需要应用太阳能电源供电系统，采用该系统通过逆变提供交流电。
2)由于安装位置处于高空、高温甚至高压电辐射环境下，安装条件比较危险。因此系统的连接采用了单总线并联方式即子母型结构布线，安装简单，方便。
3、航空障碍灯具外壳的选择
灯具外壳由三部分组成：透光罩、灯体、灯座。透光罩与灯体的连接，灯体与灯座的连接分别采用6个不锈钢螺丝固定，连接面采用橡胶密封。灯座下面预留3个Ø14mm的孔，便于航空障碍灯的安装固定。
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