Про 400 Герц на спутниках и зачем.Пытался ответить конкретным пользователям, но, почему-то у меня не получилось.
В современных источниках питания используется не просто постоянный ток и напряжение, а ШИМ (широтно импульсная модуляция) и многофазность.
К примеру, 4 фазный источник постоянного напряжения - на потребитель подается переменное прямоугольное напряжение со скважностью импульса 1/4 через 4 одинаковых параллельных звена цепи поочередно.
Если взять за период 1 секунду, то это означает, что напряжение к потребителю прикладывается всего на 1/4 секунды.
Через первое звено - первые 1/4 периода, затем напряжение отключается.
Подключается второе такое же звено на 2/4 часть периода и отключается.
Затем - 3-е звено работает 3/4 часть периода.
4-е звено - 4/4 часть периода.
Затем, все это повторяется циклически.
Это позволяет снизить потери энергии через нагрев элементов, следовательно - снизить объем радиаторов и пр.
Приборы потребляющие такое напряжение разницы не замечают, ибо небольшие пульсации сглаживаются LC-фильтрами.
LC-фильтры - это также и накопители энергии и фильтры помех.
Накопленную, непотребленную энергию они могут отдавать обратно в источник питания, таки образом экономя её.
Чем меньше частота, тем хуже характеристики конденсаторов - сильнее их реактивное сопротивление. Постоянный ток они вообще не проводят.
Увеличение частоты улучшает характеристики и конденсаторов и катушек индуктивности (дроссели, трансформаторы).
Из учебного пособия по Энергетической электронике ТУСУР:
"
U=WSBf . (1.3)
Из (1.3) следует, что при неизменных напряжении и амплитуде индукции
(В) с увеличением частоты
(f) можно уменьшать произведение
WS , т. е. уменьшать число витков (массу меди обмоток) и сечение магнитопровода (размер, а следовательно, и массу магнитопровода).
...
...
на частоте 500 Гц для холоднокатаных электротехнических сталей удается уменьшить, например, массу по сравнению с частотой 50 Гц в 6÷8 раз. Дальнейшее уменьшение Э (экономический показатель) становится гораздо более медленным, может даже начаться его рост. В пределах же зоны уменьшения Э на частоте 3 000÷5 000 Гц удается уменьшить массу трансформатора в 10÷15 раз, что указывает на явную целесообразность введения звена повышенной частоты с позиций уменьшения массы."Для выведения полезного груза на орбиту, как я понимаю - массогабариты очень значащий показатель.
Кстати, пример из того же пособия про солнечные батареи в космосе:
"2.10 Пример построения автономной системы электроснабжения Рассмотрим пример построения сложной системы непосредственных преобразователей постоянного напряжения, каковой является автономная система электроснабжения космического летательного аппарата. Неограниченным источником энергии в космическом пространстве является солнечное излучение. Для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию на борту космических летательных аппаратов используются солнечные батареи (СБ). Но в условиях тени или затмения СБ никакой энергии не производят. Следовательно, для обеспечения бортовых потребителей бесперебойным электропитанием необходимо запасать некоторую часть энергии, производимой СБ в период освещения, и отдавать ее в нагрузку в период тени. Таким образом, в систему электроснабжения обязательно должна входить комбинация солнечной и аккумуляторной батарей. Наилучшим вариантом является система электроснабжения «со стабилизированной шиной» (этот термин означает распределение электроэнергии ко всем потребителям со стабильным уровнем напряжения; далее для питания бортовых подсистем это напряжение в соответствующих блоках преобразуется в напряжение требуемых уровней, полярности и т. д.). Так как наиболее эффективной из схем непосредственных преобразователей является понижающая, то для стабилизации напряжения при питании от СБ целесообразно использовать именно ее. СБ при этом проектируется исходя из условия, чтобы ее напряжение было больше выбранного напряжения на шине. Особенностью СБ является то, что она представляет собой источник тока......Источники тока не боятся короткого замыкания, поэтому регулировать напряжение СБ лучше не последовательным преобразователем, рассмотренным выше, а параллельным, как показано на рисунке 2.40."ВКратце:Современные блоки питания работают по схеме: Преобразование напряжения-Повышение частоты-Передача энергии-Понижение частоты/преобразование напряжения в постоянное (и/или - инвертирование в переменное синусоидальное 50 Гц).А чем больше частота в преобразователе - тем меньше габариты и масса дросселей/трансформаторов.P.S. Хотел приложить пару рисунков электрических схем из пособия с солнечными батареями, но ограничение объема сообщения не пропустило.
Впрочем - это не важно.
Отредактировано: Недалёкий - 04 апр 2024 12:14:55