Uzay Aracı Güç Kaynağı Frekansı


26

Uçakların trafolarda ağırlıktan tasarruf etmek için bazen 400Hz'lik bir AC sistemi kullandığını biliyorum, bu nedenle uzay aracının benzer bir teknik kullanabileceğini hayal ediyorum. Uzaydaki herhangi birisinin uzayda 400Hz veya daha yüksek frekansta çalışmayı onaylayabildiğini merak ediyorum.


1
ABD donanmasında, uçak tipik olarak 3 faz 440 V alabilir. Mümkün olduğunda standardize edilmiştir (yani f-18, c-130 ..).
mareşal zanaat

Yanıtlar:


16

Voyeager’daki durum, yukarıdaki bir cevapta söylenenden daha karmaşık. NASA'dan ayrıntılar :

Radyoizotop termoelektrik jeneratörlerinden gelen güç, bir şönt regülatör tarafından sabit 30 volt DC'de tutulur. 30 volt doğrudan bazı uzay aracı ekipmanlarına beslenir ve güç dağıtım alt montajında ​​başkalarına geçer. Ana güç çevirici aynı zamanda çoğu uzay aracı alt sistemi tarafından kullanılan 2,4 kHz kare dalga AC'ye dönüşüm için 30 volt DC beslenir. Yine, AC gücü doğrudan ekipmana sağlanabilir veya güç röleleri tarafından açılabilir veya kapatılabilir.

DC güç kullanıcıları arasında, invertöre ek olarak, radyo alt sistemi, jiroskoplar, tahrik izolasyon valfleri, bazı bilim enstrümanları, çoğu sıcaklık kontrol ısıtıcıları ve planet radyo astronomi antenlerini yerleştiren motorlar bulunmaktadır. Uzay aracının diğer elemanları AC gücünü kullanır.

İki adet aynı 2,4 kHz güç çevirici var - ana ve bekleme. Ana invertör piyasaya sürüldü ve görev boyunca açık kaldı. Ana invertörde arıza veya arıza olması durumunda, 1,5 saniye beklemeden sonra güç zinciri otomatik olarak bekleme invertörüne geçer. Geçiş yapıldıktan sonra geri alınamaz.

Uçuş veri alt sisteminden gelen 4,8 kHz'lik bir senkronizasyon ve zamanlama sinyali invertörde bir frekans referansı olarak kullanılır. Frekans ikiye bölünür ve çıkış 2.4 kHz'dir. AC düzenleme yüzde 0,004 için doğrudur. 4.8 kHz zamanlama sinyali, sırasıyla uzay aracının ana saatini içeren bilgisayar komut alt sistemine gönderilir.

Bu yüzden iki paralel güç dağıtım yöntemi (DC ve AC) kullandılar.

EDIT: Ve, evet, AC 50V RMS idi. Daha sonra NASA konferansında bir şema bulundu :

görüntü tanımını buraya girin

Bu konferanstan Viking, ek 400 Hz AC inverterleri olan daha karmaşıktı. Ayrıca Galileo'nun Voyager ile aynı yedekli invertör konfigürasyonuna sahip olmasının verdiği konuşmada da bahsedilmiştir.

Bir GE Voyager tasarım belgesinden, Voyager başlangıçta Viking'e benzer şekilde tasarlandı, 400 Hz veri yolu var, ancak son yinelemede yalnızca 2,4 KHz AC kullanmaya revize edildi. 400 Hz ekipman kullanımının nedeni açıktır, yani parçaları havacılık ekipmanıyla paylaşmak. 2,4 KHz ekipmanının eskiden oldukça kolay bir şekilde elde edilebildiğini tahmin ediyorum (frekans bir çoklu olduğu için), ancak 2.4KHz AC'nin gerekçesini henüz hiçbir yerde söylemedi.

İşte Viking ilgili ayrıntılar yaklaşık 400 Hz güç otobüslerin kullanımını onaylayan:

VO'nun 2.4-kHz tek fazlı, 400-Hz üç fazlı, regüle edilmiş dc (30 V ve 56 V) ve regüle edilmemiş dc (25 V ila 50 V) güç kaynakları vardı. VLC için düzensiz dc güç de sağlandı. Dört bölümlü, katlanır güneş panelleri üzerine yerleştirilmiş fotovoltaik hücre dizileri, tüm Sunorient operasyonları için birincil gücü sağladı. Sun dışı operasyonlar için ikincil bir güç kaynağı olarak ve aynı güç talebi güneş enerjisi dizisi kapasitesini aştığında yükü paylaşmak için iki özdeş nikel-kadmiyum pil kullanılmıştır. Yedek güç koşullandırma ve dağıtım fonksiyonları, iki akü şarj cihazı, iki güçlendirici regülatör, iki 2.4-kHz invertör, iki adet 400-Hz üç fazlı invertör, iki adet 30-V dc çevirici ve ilgili güç kaynağı mantığı ve kontrol ve anahtarlama fonksiyonları ile sağlanmıştır. (Şekil 6'daki basitleştirilmiş blok şemasına bakın.) Donanım, çalışma modları ve performans "Güç Alt Sistemi" bölümünde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. VO düzenlemesiz (ham) güç bus'ı güneş panelleri ve bataryalar tarafından sağlandı. Bu iki güç kaynağı, üç sabit uçuş modunda çalışma modu ve aşağıdaki gibi dördüncü kısa vadeli bir çalışma modu ile karakterize edilen dinamik bir sistem oluşturdu: [birkaç sayfa devam ediyor, bu yüzden modları açtım]

görüntü tanımını buraya girin

Kaynaktan s Tablo V. NASA-HDBK-4001 (1998) 'de 21 ( Galileo ve Magellan (her ikisi de 1989), 2.4kHz AC kullanan son NASA projeleriydi; Ayrıca oradan 2.4 kHz'in otuz yıl boyunca bir NASA standardı olduğuna karar verdim; burada belirtilen ilk kullanım Mariner-2 (1962) 'dedir. Ancak 1990'dan sonra, Hubble, 1992 Mars Gözlemcisi, Cassini ve diğerleri sadece DC kullandılar.

400 Hz AC kullanımını araştırmak için, Mariner V raporuna bakmak faydalı olacaktır :

Güçlendirici regülatör, 25 ila 50 V arasındaki giriş voltajı değişimleri ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Güç alt sistemi, iki güçlendirici regülatör içerir: (1) 2,4 kHz tek fazlı bir invertörü ve 400 Hz'lik üç fazlı bir gç sağlamak için bir manevra güçlendirici regülatörü uzay aracı manevraları sırasında tutum kontrolü ve jiroskop gücü için invertör ve (2) görev boyunca tüm uzay aracı ve bilimsel cihazlara güç sağlayan 2,4 KHz tek fazlı bir invertörü süren ana güçlendirici regülatör.

Öyleyse, (üç faz) 400 Hz’nin NASA gemisinde biraz, ancak nispeten sınırlı bir kullanımı varmış gibi görünüyor: çoğunlukla jiroskoplar ve tutum kontrolü için, aynı zamanda daha pek çok alt sistem için 2,4 kHz tek fazlı AC güç kullandılar. Galileo / Magellan belgelerinde (ne yazık ki güzel bir şekilde yayılmış) 400 Hz ekipmanından bahsetmiyorum. Öyle gözüküyor ki, 400 Hz AC ekipmanı, daha fazla niş olmak için, ilk olarak, muhtemelen Voyager'ın zamanında çevrildi.


1
Sovyetlerin bu arada ne yaptığını bilmiyorum, ama uzay teknisyenlerinin benzer bir evrimi takip etmiş olabileceğinden şüpheleniyorum (belki daha gecikmeli). Maalesef güç dağıtım bilgi bu tür ikincil kaynaklardan gitmek "seksi" yeterli değil ve ben Rus birincil kaynaklar okumakta çok usta değilim (hatta durum olmayabilir, hangi çevrimiçi olurlar bile.)
Fizz

30

Bir düzine suborbital atış ve bir uydu için yükler yaptım. AC hiç kullanılmadı. Görevlerimiz gerçekten uzun süreli gezegenler arası yolculuklar olmadığından, havacılık standartlarına uygun olarak piyasada bulunan DC-DC dönüştürücüler kullandık. Uydu, yaklaşık 6 veya yedi yıl sonra hala çalışıyor. Dönüştürücü frekansları, sanırım, yaklaşık 550 KHz idi.

NASA'nın misyonları için ne yaptığını bilmiyorum, kendi başlarına dönmelerini beklememe rağmen.


26

Çoğu uzay aracı, DC'den DC'ye dönüştürücülere yüksek verimli DC güç dağıtım sistemleri kullanır. Bunun nedeni, uzay aracındaki tüm güç kaynaklarının DC - güneş dizileri, piller, yakıt hücreleri, RTG'ler, vs. olmasıdır. Uçaklar, motorlara bağlı güç jeneratörlerini kullanır, bu nedenle AC kullanımı kolaydır. Bir uzay gemisinde, her zaman DC ile başladığından, daha sonra geri DC'ye dönüştürmek için dağıtım için AC'ye dönüştürmenin bir anlamı yoktur. (Güç kaynaklarının değiştirilmesi onu AC'ye dönüştürür ve dahili olarak geri döndürür, ancak AC olarak dağıtılmaz). Bilgisayarlardaki ve diğer tüketici elektroniğindeki genel anahtarlama güç kaynakları gibi, uzay aracındaki DC - DC dönüştürücüler yer kazanmak için yüksek frekanslarda (kHz veya MHz) çalışacaktır. Ancak, bir noktada anahtarlama kayıplarına karşı bir takas var.


4
Birisi bu cevabı yedekleyen bilgileri bulmak istiyorsa (ki bunun doğru olduğuna inanıyorum), ntrs.nasa.gov adresindeki NASA Teknik Rapor Sunucusu gidilecek yerdir. NASA'nın çalışmaları esas olarak devlet parası ile finanse ediliyor ve bu nedenle raporların çoğu kamuya açık. "Uzay aracı güç dağıtımı" veya bu kalitede bir şey gibi aramaları deneyin ve aramalarınızı elektronikle ilgili konularla, gelişmiş arama kullanarak sınırlandırın.
zebonaut

2
Sevgili zebonaut, hayatımın sayısız saatinden şahsen seni sorumlu tutuyorum, bu bağlantıya göz atacağım, teşekkür ederim, sanırım.
dataBus

@dataBus Heh. İşte bu yüzden çabamı bu sefer kısa bir yorumla sınırlandırdım ve uzay yolculuğu tarihinde kullanılan tüm güç sistemlerini araştırarak onları tam bir cevap haline getirecek kadar ileri gitmedim.
zebonaut

12

Voyager probları, radyo verilerinden 2.4 kHz ve 7.2 kHz'de (kare dalgadaki bir sonraki en önemli ton) gelen filtrelemeyi gerektiren 50 V kare dalga 2.4 kHz güç kaynağına sahipti. kaynak


Yup - Gürültü / endüktans, DC'ye bağlı kalmak için gerçekten iyi bir nedendir.
Dewi Morgan,

İlginç gerçek. Bu olağandışı güç dağıtım çözümünü neden seçtiklerini bilen var mı?
Fizz

Ayrıca, belirttiğiniz kaynakta belirtilen hiçbir voltaj yoktur (sadece frekans) ve Wikipedia RTG'nin kendisi için 30V DC (50V değil) der.
Fizz

@RespawnedFluff Oradan ve oradan
Michel Rouzic
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.