Perché la potenza dell'aviazione è 400Hz?

400 Hz è la frequenza di alimentazione utilizzata dalla maggior parte degli aerei. Gli aerei utilizzano generatori CA per generare elettricità, fornendo energia stabile ed efficiente per apparecchiature avioniche, sistemi di bordo, apparecchiature della cabina di pilotaggio, unità di alimentazione ausiliarie, ecc. Perché la maggior parte degli alimentatori per l'aviazione utilizzano una frequenza di 400 Hz anziché 50 o 60 Hz?

1. Peso ridotto

Uno dei motivi per cui molti aerei utilizzano la potenza a 400 Hz è che consente un peso inferiore. Maggiore è la frequenza del sistema elettrico, minore sarà la quantità di rame e acciaio utilizzati nel generatore e nel trasformatore, con conseguente riduzione del peso e dei costi. Lo svantaggio è che la reattanza induttiva delle apparecchiature e delle linee elettriche aumenta, la reattanza capacitiva diminuisce, la perdita aumenta e l'efficienza di trasmissione diminuisce. Al contrario, la bassa frequenza aumenterà i materiali utilizzati nelle apparecchiature elettriche, aumenterà il peso e aumenterà i costi. C'è un famoso detto nel settore aeronautico: "Cerca di ridurre ogni grammo di peso!" Pertanto, per ridurre le dimensioni e il peso, è necessario che l'alimentazione elettrica dell'aviazione utilizzi un'alta frequenza. La linea di trasmissione sull'aereo non è troppo lunga e la perdita non è la principale contraddizione, quindi la maggior parte degli aerei utilizza una potenza di 400 Hz.

2. Ridurre l'EMI (interferenza elettromagnetica)

L'alimentazione ad alta frequenza può ridurre le interferenze elettromagnetiche nel sistema di alimentazione. La compatibilità elettromagnetica è una questione molto importante sugli aerei perché sugli aerei sono presenti un gran numero di apparecchiature elettroniche e di comunicazione, che sono molto sensibili alle EMI. L'uso dell'alimentazione ad alta frequenza può ridurre le interferenze elettromagnetiche generate dal sistema di alimentazione, migliorando così le prestazioni e l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche sull'aeromobile.

3. Stabilità della potenza erogata

L'alimentazione ad alta frequenza può fornire una potenza in uscita più stabile e affidabile. L'alimentazione ad alta frequenza può filtrare meglio le armoniche e il rumore nel sistema di alimentazione, fornendo così una potenza in uscita più stabile e pulita, il che è molto importante per varie apparecchiature elettroniche e sistemi aeronautici sugli aerei.

4. Equilibrio

La scelta della frequenza di 400Hz come alimentazione elettrica per l'aviazione non è casuale. L'aumento della frequenza può ridurre il volume centrale e il peso delle apparecchiature elettromagnetiche statiche. Attraverso numerosi test, si è riscontrato che il motore rotante ha un valore di frequenza ottimale per ridurre al minimo il coefficiente di peso volumetrico di inverter, motori e altre apparecchiature. Questa frequenza è 400Hz, come mostrato nella figura seguente.

Una frequenza troppo bassa aumenterà le dimensioni e il peso dei componenti dell'induttore e del condensatore nel sistema di alimentazione, mentre una frequenza troppo alta aumenterà la perdita e il calore del sistema di alimentazione. Una frequenza di 400 Hz ha un migliore equilibrio nella trasmissione e nella conversione della potenza. Una frequenza troppo bassa può richiedere cavi e trasformatori più grandi, mentre una frequenza troppo alta può richiedere dispositivi elettronici più complessi per ottenere la conversione di potenza, il che aumenterà la complessità e il costo del sistema.

5. Standardizzazione e accumulazione storica

L'alimentatore per aviazione con frequenza di 400 Hz è ampiamente utilizzato nel campo dell'aviazione, anche per ragioni storiche. Negli ultimi decenni, molti paesi e produttori di aerei hanno stabilito standard e apparecchiature per l'alimentazione elettrica dell'aviazione basati sulla frequenza di 400 Hz. Questa uniformità rende i sistemi di alimentazione tra i diversi aeromobili intercambiabili e facili da mantenere e aggiornare. Inoltre, anche la produzione e la catena di fornitura delle apparecchiature di alimentazione aeronautica si sono adattate alle esigenze della frequenza di 400 Hz, rendendo la sostituzione e la manutenzione più convenienti ed economiche.

Riepilogo

L'alimentatore a 400 Hz presenta vantaggi in termini di dimensioni e peso, controllo delle interferenze elettromagnetiche, potenza in uscita stabile, equilibrio eccellente, standardizzazione e accumulo storico sugli aerei, rendendolo una frequenza universale per i sistemi aerospaziali.

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