Um Piloten sicher zum richtigen Gate zu führen, braucht es ein System aus zuverlässigen Komponenten, darunter auch sondergefertigte Kondensatoren für schwierige Anwendungen.

Bild: AdobeStock, Nieuwland

Visuelle Leitsysteme Kondensatoren unterstützen sicheren Flugbetrieb

12.06.2019

Ein niederinduktiver Kondensator, der sehr hohe Spannungen gewährleistet und extremen Temperaturschwankungen widersteht: Das ist ein klarer Fall für eine Sonderlösung, die in einer Komponente für die visuelle Flugplatzführung zum Einsatz kommt.

ADB Safegate entwickelt und produziert Technologien, die den Flugbetrieb effizient und sicher machen – darunter zum Beispiel automatisierte Systeme für Flugfeld-, Tower- und Gate-Anlagen. „Unsere Lösungen für die Abflugoptimierung, digitale Flugstreifen, Andockleitsysteme und die Flugüberwachung sind weltweit äußerst zuverlässig im Einsatz und werden von Air-Traffic-Controllern und Flughäfen rund um den Globus eingesetzt“, erläutert Peter Körner, Senior Electrical Designer bei ADB Safegate.

Ein Geschäftsbereich von ADB Safegate ist Airfield Lighting. Hier dreht sich alles darum, den Piloten mithilfe von automatisierten visuellen Leitsystemen effizient und sicher an das richtige Gate zu leiten. Intelligente AGL-Lösungen (Aeronautical Ground Lighting) vereinfachen den Führungsprozess und verbessern die Lageerfassung durch das Ein- und Ausschalten der Befeuerung gemäß den Informationen der Airfield- und Flugzeugüberwachug.

„Unser Sortiment ist modular aufgebaut und ermöglicht es, kosteneffizient maßgeschneiderte Systeme zusammenzustellen“, erläutert Peter Körner. „Unser Portfolio umfasst die eigentliche LED-Befeuerung von Start-, Lande- und Rollbahn genauso wie die passenden Steuerungs- und Kontrollsysteme. So lassen sich individuell ganzheitliche Konzepte erarbeiten und umsetzen.“

Öl-Papier-Kondensatoren waren unzuverlässig

Auch ein professionell konzipiertes Gesamtsystem ist jedoch immer nur so gut wie seine Komponenten. Das wird immer dann besonders deutlich, wenn an einer Stelle Probleme auftreten – wie zum Beispiel vor einigen Jahren bei einem Filter, der Teil der Kontroll- und Steuerlösungen zur visuellen Flugplatzführung ist. Der sogenannte SCF (Series Circuit Filter) ermöglicht es proprietären SPS-Signalen, den Speisestromerzeuger (Constant Current Regulator, CCR) für Flugplatzbeleuchtungsanlagen zu passieren. Der SCF kann separat oder im Gehäuse eines CCR installiert werden. Er besteht aus zwei Widerständen, einer Ringkernspule und einem Kondensator.

Letzterer war der Verursacher der Probleme: Bis dato setzte ADB Safegate in dieser Anwendung einen Öl-Papier-Kondensator ein. Leider ließ die Zuverlässigkeit dieses Produkts zu wünschen übrig. Die Experten hatten einerseits mit steigenden dielektrischen Verlusten zu kämpfen. Andererseits traten Ölleckagen auf, die nicht nur zu einem steigenden Ableitstrom führten, sondern mitunter auch zu Kurzschlüssen mit drastischen Ausfällen. Trotz der Mängel stiegen die Kosten für die verwendeten Kondensatoren stetig.

„Ich habe einen Background in der Audioelektronik und gute Erfahrungen mit den verlustarmen Kunststoff-Folienkondensatoren, die in dieser Branche eingesetzt werden. So kam ich auf die Idee, in dieser Anwendung ein ähnliches Produkt einzusetzen“, erläutert Peter Körner. „Wir kontaktierten unserem lokalen Lieferanten OEM Electronics und fragten einen neuen und besseren Kondensator für diese spezielle Anwendung an.“

Hohe Anforderungen an den Kondensator

Die Anforderungen an den Kondensator waren ungewöhnlich: Er muss hohen Wechselspannungen störungsfrei widerstehen und Temperaturen von 0 bis 85 °C trotzen. Gleichzeitig sollte er geringe dielektrische Verluste aufweisen, um die überlagerten SPS-Signale nicht zu beeinträchtigen oder zu stören. „Der Spannungsbedarf am Kondensator ist sehr hoch“, betont Peter Körner. „Das liegt daran, dass im realen Einsatz bei normaler Netzfrequenz ein Großteil der Spannung am Kondensator auftritt, während nur ein geringer Spannungsabfall am Widerstand und am Induktor vorliegt.“

Der Hintergrund: Der SCF macht es möglich, dass proprietäre SPS-Signale innerhalb von 2 bis 20 kHz parallel zur Ausgangsleistung der CCR passieren können. Die CCR betreibt eine ganze sogenannte Primärkreislaufschleife auf Flugplätzen. Die CCR-Ausgangsleistung kann bis zu 30 kW betragen, was bedeutet, dass bei regulärer Netzfrequenz Wechselspannungen von bis zu 5,3 kV erreicht werden. Der SCF – und der verbaute Kondensator – müssen dieser Hochspannung standhalten.

„Es war gar nicht so einfach, auf dem Markt Kondensatoren zu finden, die diesen Anforderungen gerecht werden“, erinnert sich Daniel Nandorf, Product Manager Capacitive Components & Batteries bei OEM Electronics. „Wir konnten jedoch einige Modelle ausfindig machen und übermittelten unserem Kunden die entsprechenden Datenblätter zur Prüfung.“ ADB Safegate entschied sich, einen Kondensator von FTCAP sowie ein Wettbewerbsprodukt zu testen. Der haushohe Gewinner war der Filmkondensator des Husumer Herstellers FTCAP. Kein Wunder: Es handelt sich dabei um eine für diese Anwendung maßgeschneiderte Sonderlösung, die wie gewünscht eine Wechselspannung von 5,3 kV unterstützt. Ein kundenspezifisch ausgeführtes eckiges Stahlgehäuse ist robust und fügt sich optimal in den Bauraum des SCF ein.

Kondensatoren nach Maß

Sonderanfertigungen für schwierige Anwendungen sind das Spezialgebiet von FTCAP. Das Sortiment umfasst zwar auch Standard-Kondensatoren in kleineren und mittleren Stückzahlen – oft und gerne realisieren die Kondensatoren-Experten jedoch komplexe individuelle Lösungen für ihre Kunden.

Um die innovativen Kondensatoren nach Maß reibungslos produzieren zu können, verfügt FTCAP über eine Abteilung für Fertigungstechnik. Diese Mitarbeiter sind Experten für den Sondermaschinen- und Werkzeugbau – so kann das Husumer Unternehmen die Anlagen für unsere speziellen Anforderungen auch selbst entwickeln und bauen.

„Wir haben nicht nur gute Ideen für neue Kondensatoren, sondern können diese individuellen Lösungen auch technisch umsetzen“, so Hans-Peter Tiedemann, Entwicklung Filmkondensatoren bei FTCAP. „Ein gutes Beispiel dafür ist das Stahlgehäuse des für ADB Safegate realisierten Folienkondensators.“ Ein Stahlgehäuse ist bei Anwendungen mit einer solch hohen Spannung ungewöhnlich, weil leicht Probleme mit Funkenüberschlägen entstehend können – schließlich ist Stahl elektrisch leitend. FTCAP löste diese Herausforderung mit erhöhten Anschlüssen, die einen möglichst großen Abstand zum Gehäuse gewährleisten.

Der eigens konzipierte FTCAP-Kondensator kann sich sich bei ADB Safegate nun schon seit einigen Jahren bewähren. Peter Körner ist mit seiner Wahl nach wie vor mehr als zufrieden: „Es war eine gute Entscheidung, einen speziellen Kondensator nach unseren Vorgaben entwickeln zu lassen. Von der guten elektrischen Leistung über die hohe Zuverlässigkeit bis hin zur schnellen Verfügbarkeit und nicht zuletzt dem guten Preis-Leistungsverhältnis stimmt hier wirklich alles.“ So wird der SCF von ADB Safegate weiterhin dazu beitragen, dass vielen Flughäfen auf dieser Welt „ein Licht aufgeht".

Bildergalerie

  • Der SCF (Series Circuit Filter) von ADB Safegate besteht aus zwei Widerständen, einer Ringkernspule und einem kundenspezifischen Kondensator von FTCAP.

    Bild: FTCAP

  • Der eckige Kondensator ist mit einem Stahlgehäuse ausgestattet und für eine hohe Wechselspannung von 5,3 kV konzipiert.

    Bild: FTCAP

  • Der SCF ermöglicht es proprietären SPS-Signalen, den Speisestromerzeuger (Constant Current Regulator, CCR) für Flugplatzbeleuchtungsanlagen zu passieren.

    Bild: FTCAP

  • Das Sortiment von FTCAP umfasst Standard-Kondensatoren in kleineren und mittleren Stückzahlen, ein Schwerpunkt liegt jedoch auf Sonderlösungen.

    Bild: FTCAP

  • Sonderanfertigungen für schwierige Anwendungen sind das Spezialgebiet von FTCAP – die Kondensatoren werden nach den Vorgaben der Kunden individuell konzipiert.

    Bild: FTCAP

  • Um die innovativen Kondensatoren nach Maß reibungslos produzieren zu können, verfügt FTCAP über eine Abteilung für Fertigungstechnik.

    Bild: FTCAP

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