Источник переменного напряжения с частотой 400 гц

Почему в авиации используются генераторы с частотой тока именно 400 Гц?

Наверняка многие в курсе, что частота промышленного тока, того самого, который у нас в бытовых розетках, составляет 50 Гц. Однако когда речь заходит об авиации, а именно о системах электроснабжения воздушных судов, то этот стандарт частоты тока там не используется. Разумеется все самолёты имеют бортовую систему электроснабжения, которая состоит из генераторов электроэнергии, а также распределителей, преобразователей и потребителей. Причём частота трёхфазного тока, который генерируется на борту, составляет 400 Гц. Это в 8 раз больше, чем «на земле» в розетках.

Так почему же в авиации принят именно такой стандарт частоты тока в 400 Гц?

Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим один из часто встречающихся отечественных авиационных генераторов ГТ120НЖЧ12. Этот электрогенератор трёхфазного переменного тока генерирует на частоте 400 Гц. Однако его особенность в том, что при своей номинальной (продолжительной) мощности 120 кВА (120 кВт = 163 л.с.) он весит всего лишь 32 кг. И это очень высокий показатель удельной мощности.

Причём этот генератор имеет жидкостное охлаждение, и охлаждается он авиационным топливом, т.е. керосином. Керосин подаётся в полый вал генератора со скоростью 23 литра в минуту, затем обходит по всем каналам охлаждения и выходит из генератора далее по магистральной топливной линии, унося с собой излишки тепла. Вал генератора вращается со скоростью 12 тыс. об/мин, а генерируемое напряжение составляет 208 В. Он вращается через вал отбора мощности от авиационного двигателя самолёта.

Теперь для сравнения рассмотри обычный общепромышленный трёхфазный генератор, который вырабатывает ток частотой 50 Гц. Это итальянский генератор от компании Linz Electric модель PRO22M F/4, и его продолжительная мощность генерации тоже равна 120 кВА. Охлаждение у него воздушное, и весит он 501 кг. Как вам такой вес? Впечатляет?

Из чего можно сделать вывод, что авиационный генератор, частота которого в 8 раз больше промышленной частоты, весит в 15 раз меньше чем аналогичный по мощности общепромышленный генератор.

Разумеется, этот сгенерированный на борту воздушного судна ток частотой 400 Гц практически сразу же поступает на преобразователи и выпрямители, которые меняют его параметры, а также выпрямляют, под нужды конкретных потребляющих устройств. Иными словами такая высокая по «земным» меркам частота нужна лишь для того, чтобы сделать авиационные генераторы как можно меньше. Потому что для воздушных судов вес — это критически важный параметр, от которого зависит их технико-экономическая эффективность.

Технические характеристики некоторых авиационных генераторов:

Но если с ростом частоты тока уменьшается вес генераторов, то почему бы не принять стандарт частоты в 500 Гц? Почему разработчики и конструкторы решили остановиться на 400 Гц?

Всё дело в том, что на частоте 400 Гц эти генераторы издают характерный гул, который ещё можно терпеть. Но вот что касается гула на частоте 500 Гц, он становится просто невыносимым. Так электрогенераторы пришлось бы раскручивать до скорости 15 тыс. об/мин. вместо 12 тыс. И всё это ради незначительного уменьшения веса. К тому же вес 120-киловаттного генератора в 32 кг — это уже хороший показатель, и снижать его дальше нет смысла. А значит и нет смысла увеличивать частоту тока. И поэтому остановиться на 400 герцах — это было прагматичное и мудрое решение авиаконструкторов.

Результат проверки этой статьи на специальной программе:

Источник

Малогабаритный «военный» трансформатор 400 Гц в преобразователе напряжения из 12 в 220 Вольт

Содержание / Contents

↑ Схема преобразователя и её работа

Основной проблемой двухтактного преобразователя напряжения можно назвать сквозной ток через ключевые транзисторы при переключении. Для подавления этого эффекта существуют множество схем. В данном случае, используя информацию из [1], был собран формирователь управляющих импульсов на КМОП микросхемах серии К561 с делителем частоты на 10.

Роботу схемы можно пояснить на временных диаграммах (Рис. 2). Формирователь управляющих импульсов состоит из генератора импульсов на элементах DD1.1 – DD1.2, драйвера DD1.3 – DD1.4 и делителя частоты на 10 на микросхеме DD2. Частота генератора импульсов DD1.1 – DD1.2 лежит в диапазоне 4,5 – 6 кГц и определяется сопротивлением резистора R2, R3 и емкостью конденсатора С1. С выхода драйвера DD1.3 – DD1.4 импульсы подаются на вывод 14 делителя частоты DD2 (Рис. 2).

Импульсы положительной полярности появляются на выходах 0 – 9 последовательно, по кругу, в нашем случае они с выводов 3, 2, 4, 7 микросхемы DD2 через диоды VD1 – VD4 через ограничивающий резистор R5 поступают на базы транзисторов VT1, VT2, открывая транзистор VT5.
Соответственно импульсы с выводов 1, 5, 6, 9 DD2 через диоды VD5 – VD8 через ограничивающий резистор R6 поступают на базы транзисторов VT3, VT4 открывая транзистор VT6.
Когда импульс появляется на выходе 4 (вывод 10 DD2) или 9 (вывод 11 DD2) формируется пауза. Выключатель SA1.1 – SA1.2 установлен для увеличения паузы (контакты разомкнуты), когда к преобразователю подключена маломощная нагрузка, для уменьшения тока потребления. Драйвер на транзисторах VT1 – VT4 необходим для быстрого открывания – закрывания ключевых транзисторов VT5 и VT6.
Транзисторы типа IRF3105 имеют значительную емкость затвор-исток (3200 пФ), если их подключить непосредственно к DD2, то выходное сопротивление микросхемы DD2 и емкость затвор-исток образует паразитную RC-цепь, которая размазывает (затягивает во времени) управляющие импульсы на затворах.

Цепь R9C4, а также VD10, VD11, С3, R10 служит для уменьшения выбросов импульсов по амплитуде на первичной обмотке трансформатора Т1 при подключении нагрузки к вторичной обмотке. При отсутствии указанных цепей может произойти пробой по напряжению ключевых транзисторов VT5 и VT6.

Диод VD12 служит для защиты цепей преобразователя при неправильном подключении аккумуляторной батареи, при этом резко увеличится потребляемый ток через открытый диод VD12 и автомат SA3, последний, при этом, разомкнет свои контакты.

По указанной схеме можно собрать преобразователь и на 50-ти герцовых трансформаторах, уменьшив частоту задающего генератора до 500 – 600 Гц и увеличив емкость C4 до 2,2 – 4,7 мкФ.

↑ О деталях

Вместо микросхем серии К561 можно применить К176 и К564. Транзисторы VT1, VT3 – КТ503В, КТ3102Б, КТ315Б, VT2, VT4 – КТ502В, КТ3107Б, КТ361Б с любым буквенным индексом. Диоды VD1 – VD8 – кремниевые рассчитанные на прямой ток не менее 30 мА, например КД522, КД510, КД521 с любым буквенным индексом. Диоды VD10 – VD11 на прямой ток не менее 1 А и обратным напряжением не менее 100 В, например КД212Б, КД226Б.

Транзисторы VT5 и VT6 типа IRF3105 можно заменить на IRFZ44, IRFZ46, IRFP250, IRFВ260, через слюдяные прокладки установлены на алюминиевом радиаторе площадью 50 кв. см., при работе практически не нагреваются.

Стабилитрон VD9 на напряжение стабилизации 10 – 11 В, например КС210А, Д814В. Выключатели SA1 и SA2 могут быть типа МТ1, но в нашем случае использованы штатные переключатели установленные на корпусе.

Выключатель SA1 с двумя группами замыкающихся контактов. SA3 автомат на ток 16 А. Силовой трансформатор Т1 типа ТПП148-220-400 (210 В•А), его четыре обмотки по 5 В соединены последовательно, при этом соблюдена фазировка выводов обмоток, перемычки запаяны между выводами 6-7, 8-9, 10-11, у нас получились две обмотки по 10 В с отводом от середины.

В качестве трансформатора Т1 можно применить, например, ТПП158-220-400 (310 В•А), ТПП170-220-400 (243 В•А), ТПП152-220-400 (210 В•А), ТПП264-220-400 (210 В•А), ТПП281-220-400 (210 В•А), ТПП283-220-400 (210 В•А), ТПП275-220-400 (170 В•А), ТПП276-220-400 (170 В•А), ТН60-220-400 (105 В•А), ТН61-220-400 (112 В•А) и др. справочные данные которых можно взять из [2].

↑ Наладка

При наладке желательно иметь осциллограф, как говорится, лучше один раз увидеть импульс, чем сто раз услышать о нем. Перед подключением следует проверить монтаж на наличие ошибок. Подключаем аккумуляторную батарею, замыкаем контакты выключателя SA2 и измеряем напряжение (+11 В) на выводах 14 микросхемы DD1 и 16 – DD2.
Регулируя движок резистора R2 устанавливаем требуемую частоту генерации генератора импульсов DD1.1 – DD1.2 в диапазоне 4,5 – 6 кГц.

Проверяем наличие импульсов на выводах 14, 3, 2, 4, 7, 1, 5, 6, 9 микросхемы DD2, на базах транзисторов VT1, VT2 и на базы транзисторов VT3, VT4, на затворах транзисторов VT5 и VT6, относительно минусового провода, а также между базами транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4 согласно временной диаграмме (Рис. 2).

Так как драйвер представляем собой эмиттерный повторитель, то форма сигнала на затворе транзистора VT5 такая же как на базах транзисторов VT1, VT2, соответственно на затворе транзистора VT6 такая же как на базах транзисторов VT3, VT4. При работающем преобразователе напряжение в точке соединения резистора R10 и конденсатора C3 должно составлять +25 В.

Ток потребления преобразователя, без нагрузки в цепи 220 В, составил 0,4 А при разомкнутых контактах выключатель SA1, и 0,5 А при замкнутых. При подключении нагрузки в виде лампы накаливания 220 В 100 Вт потребляемый ток вырос до 8,5 А.

Неудобством при пользовании преобразователем можно отнести гул, если его можно назвать гулом, силового трансформатора Т1, частота которого лежит в диапазоне 450 – 600 Гц, к этой частоте слух человека имеет повышенную чувствительность. Так что, преобразователь с аккумуляторной батареей приходится устанавливать в коридоре, а напряжение 220 В подавать к потребителю с помощью удлинителя.

↑ Использованная литература:

1. С. Алексеев. Применение микросхем серии К561. – Радио №1 1987 с. 43.
2. Малогабаритные трансформаторы и дроссели: С34 Справочник / И.Н. Сидоров и др. – М.: Радио и связь, 1985. – 416 с., ил.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Тема: Преобразователь U на 100 v 400 Hz

Обратные ссылки

Опции темы

Преобразователь U на 100 v 400 Hz

Как можно запитать в домашних условиях военную аппаратуру которой требуется переменное напряжение 115 вольт 400 Герц ??

Может быть существует схема преобразователя напряжения 220V/380V 50Hz -> 115V 400Hz которую можно собрать .

Буду благодарен любой помощи в этом вопросе

С наилучшими пожеланиями.
Mike.

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Здесь следовало бы соотнести стоимость изготовления преобразователя напряжения 220V/380V 50Hz -> 115V 400Hz и блока питания на 50 Гц 220 В.

Скорее всего, второй вариант окажется проще и дешевле.

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Что касается соотнесения стоимости я немного не понял ??
аппаратура питается от 115V 400Hz — то есть вся её начинка (трансформаторы, движки) расчитана на это напряжение. и 50 Hz здесь не поможет.

стоимость изготовления должна быть приемлемой, что бы она не была стоимостью новой техники иначе нет смысла — за это браться — хотя интересен любой вариант.

что касается мощности — интересен так же любой вариант
пусть это будет хотя бы 100 ватт

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

В молодости разрабатывал преобразователи =12В -> 400Гц/36В для питания авиационных гироскопических приборов. Мощность была под 100 Вт.
Сделать то что Вам надо конечно реально, но конкретной конструкции подсказать не могу. Разрабатывать надо
Промышленные преобразователи такого рода существуют.

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Вот в том то и проблема — разработать.
промышленный преобразователь есть — такой здоровый трёхфазный двигатель с генератором весом под 300 кг, когда он включается то начинает вибрировать всё здание. — про шум я уже не говорю.
вообщем проблема.

интересно может где продают готовые преобразователи .
или за какие деньги возмуться разработать схему такого преобразователя ? к кому можно обратиться?

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Конечно продают.
Задайте Яндексу вопрос «преобразователь 400 Гц» .
Глаза разбегутся .
И без всяких двигателей.

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Значит, Вы хотите получить на выходе синусоиду 400Гц?
Тогда Ваш путь к этой цели будет выглядеть следующим образом. Сначала выпрямляете входную синусоиду 50Гц(причем не так важно, какое у нее действующее напряжение 380 или 220в, хотя трехфазный выпрямитель, разумеется предпочтительнее), затем выбираете схему конвертера(их сейчас очень много). Наверное, лучше всего будет использовать мостовую схему с 4 ключами. Так как частота 400Гц не такая уж и большая. то можно попробовать использовать тиристоры в преобразователе. На выходе преобразователя ставите трансформатор с количеством витков вторичной обмотки, обеспечивающим напряжение 115в. Конечно, это только план работы, на самом деле нужен тщательный подбор всех элементов схемы, но сейчас в Интернете очень много материалов по преобразователям и при наличии навыков реально собрать такое устройство самостоятельно.

Источник