Warum beträgt die Flugstromstärke 400 Hz?

400 Hz ist die von den meisten Flugzeugen verwendete Netzfrequenz. Flugzeuge verwenden Wechselstromgeneratoren zur Stromerzeugung, die eine stabile und effiziente Stromversorgung für Avionikgeräte, Bordsysteme, Cockpitausrüstung, Hilfsaggregate usw. gewährleisten. Warum verwenden die meisten Stromversorgungen in der Luftfahrt eine Frequenz von 400 Hz anstelle von 50 oder 60 Hz?

1. Geringeres Gewicht

Einer der Gründe, warum viele Flugzeuge 400-Hz-Strom verwenden, ist das geringere Gewicht. Je höher die Frequenz des elektrischen Systems, desto weniger Kupfer- und Stahlmaterialien werden im Generator und Transformator verwendet und desto geringer sind das Gewicht und die Kosten. Der Nachteil besteht darin, dass die induktive Reaktanz elektrischer Geräte und Leitungen zunimmt, die kapazitive Reaktanz abnimmt, der Verlust zunimmt und die Übertragungseffizienz abnimmt. Im Gegenteil, niedrige Frequenzen erhöhen den Materialverbrauch in elektrischen Geräten, erhöhen das Gewicht und erhöhen die Kosten. In der Luftfahrtbranche gibt es ein berühmtes Sprichwort: „Bemühen Sie sich, jedes Gramm Gewicht zu reduzieren!“ Um die Größe und das Gewicht zu reduzieren, muss die Luftfahrtstromversorgung daher eine Hochfrequenz verwenden. Die Übertragungsleitung im Flugzeug ist nicht zu lang und der Verlust ist nicht der Hauptwiderspruch, daher verwenden die meisten Flugzeuge 400-Hz-Strom.

2. EMI (elektromagnetische Interferenz) reduzieren

Eine Hochfrequenz-Stromversorgung kann EMI im Stromversorgungssystem reduzieren. Elektromagnetische Verträglichkeit ist in Flugzeugen ein sehr wichtiges Thema, da es in Flugzeugen eine große Anzahl elektronischer Geräte und Kommunikationsgeräte gibt, die sehr empfindlich auf elektromagnetische Störungen reagieren. Durch die Verwendung einer Hochfrequenz-Stromversorgung können die vom Stromversorgungssystem erzeugten elektromagnetischen Störungen reduziert und dadurch die Leistung und Zuverlässigkeit der elektronischen Ausrüstung im Flugzeug verbessert werden.

3. Stabilität der Leistungsabgabe

Eine Hochfrequenz-Stromversorgung kann eine stabilere und zuverlässigere Leistungsabgabe ermöglichen. Eine Hochfrequenz-Stromversorgung kann Oberschwingungen und Rauschen im Stromversorgungssystem besser herausfiltern und sorgt so für eine stabilere und sauberere Stromabgabe, was für verschiedene elektronische Geräte und Luftfahrtsysteme in Flugzeugen sehr wichtig ist.

4. Gleichgewicht

Die Wahl der 400-Hz-Frequenz als Stromversorgung für die Luftfahrt ist kein Zufall. Eine Erhöhung der Frequenz kann das Kernvolumen und das Gewicht statischer elektromagnetischer Geräte verringern. Durch viele Tests wurde festgestellt, dass der rotierende Motor einen optimalen Frequenzwert hat, um den Volumengewichtskoeffizienten von Wechselrichtern, Motoren und anderen Geräten zu minimieren. Diese Frequenz beträgt 400 Hz, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Eine zu niedrige Frequenz erhöht die Größe und das Gewicht der Induktor- und Kondensatorkomponenten im Stromnetz, während eine zu hohe Frequenz die Verluste und die Wärme des Stromnetzes erhöht. Eine Frequenz von 400 Hz bietet ein besseres Gleichgewicht bei der Kraftübertragung und -umwandlung. Eine zu niedrige Frequenz erfordert möglicherweise größere Kabel und Transformatoren, während eine zu hohe Frequenz möglicherweise komplexere elektronische Geräte zur Leistungsumwandlung erfordert, was die Komplexität und Kosten des Systems erhöht.

5. Standardisierung und historische Akkumulation

Die 400-Hz-Frequenz-Luftfahrtstromversorgung ist im Luftfahrtbereich weit verbreitet, was auch historische Gründe hat. In den letzten Jahrzehnten haben viele Länder und Luftfahrthersteller Standards und Geräte für die Luftfahrt-Stromversorgung auf Basis der 400-Hz-Frequenz eingeführt. Diese Einheitlichkeit macht die Antriebssysteme verschiedener Flugzeuge austauschbar und einfach zu warten und zu aktualisieren. Darüber hinaus wurden auch die Produktion und Lieferkette von Luftfahrt-Stromversorgungsgeräten an die Anforderungen der 400-Hz-Frequenz angepasst, wodurch Austausch und Wartung bequemer und kostengünstiger werden.

Zusammenfassung

Das 400-Hz-Netzteil bietet Vorteile in Bezug auf Größe und Gewicht, Kontrolle elektromagnetischer Interferenzen, stabile Leistungsabgabe, hervorragende Balance, Standardisierung und historische Akkumulation in Flugzeugen, was es zu einer universellen Frequenz für Luft- und Raumfahrtsysteme macht.

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