Как A350/380 работает с генераторами переменного тока с регулируемой частотой?

По данным Civil Avionics Systems , такая система установлена ​​на Airbus A350, A380, Boeing 787 и новых бизнес-джетах. Но только некоторые системы используют переменную частоту (VF) переменного тока. А именно такие моторы как в топливной и гидравлической системах. Они предназначены для работы на различных скоростях с допусками, допускаемыми для самых медленных режимов работы.

Короче говоря, двигатели, нагреватели и т. д. рассчитаны на надежную работу при различных нагрузках.

Согласно руководству 787, такие элементы, как дисплеи в кабине и приборы, вместо этого используют питание постоянного тока. Топливные насосы постоянного тока, тормоза и воспламенители также используются на 787.

Причина, по которой он не был реализован несколько десятилетий назад, заключается в том, что двигатели нелегко сделать надежными, особенно двигатели постоянного тока. Другой причиной являются требования к охлаждению контроллеров двигателей, например, на 787 используется жидкостное охлаждение. Твердотельные реле заменили большинство традиционных автоматических выключателей, что позволило автоматически отключать нагрузку. Одной из причин этого является дальнейшее ограничение выделяемого тепла.

Фрагмент из руководства 787.

Вышеупомянутая система VF, безусловно, самая легкая и менее сложная. Между ней и системой IDG находилась недолговечная система с переменной скоростью и постоянной частотой (VSCF), которая использовалась на McDonnell Douglas MD-90. В первые дни его обслуживание было проблематичным, но в конечном итоге он добился высокой надежности отправки. Как и в случае с VF, генераторы двигателей выдавали VF, но затем для получения постоянной частоты использовались ступенчатые преобразователи (изобретение середины 80-х). Ниже представлены воздухозаборники МД-90, используемые для охлаждения этой системы, размещенной в негерметичных отсеках:

Источники: airliners.net и статья MD-90 .

Связанный: Почему приводы генератора с регулируемой скоростью 737 такие ненадежные?

Не только для авиации, но и для общего электрического оборудования: переменный ток с постоянной частотой важен, когда вы передаете мощность через соленоиды, напрямую питаемые от сетевого напряжения. Сейчас традиционно сюда относилось почти все, кроме примитивных устройств на резистивном нагреве (включая лампочки). Двигатели, очевидно, должны генерировать переменные электромагнитные поля, чтобы толкать свои роторы, и большинство электронных устройств не могут просто работать с заданным источником питания, им нужны определенные уровни напряжения: самый простой способ добиться этого — трансформатор. В любом случае необходима надежная частота переменного тока, если вы хотите, чтобы он работал эффективно.

Но у этих электромагнитных устройств есть свои проблемы – они большие/тяжелые (больше на 50/60 Гц, чем на 400 Гц) и негибкие. Если вам нужно изменить скорость двигателя переменного тока, вам нужно либо использовать асинхронную модель, которая не имеет точности синхронной модели, либо использовать неэффективные методы понижения скорости, либо даже механический редуктор. Точно так же изменение напряжения в НЧ-трансформаторе (или поддержание его постоянным при колебаниях входного сигнала) возможно только с помощью хитроумных ответвлений катушки или с расточительным сжиганием резистивной мощности.

За последние десятилетия мы получили мощную, эффективную, компактную твердотельную схему переключения ВЧ, которая может в значительной степени решить все эти проблемы и не зависит от какого-либо фиксированного входа переменного тока (ни по частоте, ни по напряжению). В основном он всегда использует постоянный ток (сначала выпрямляя переменный ток, если необходимо), а затем внутренне генерирует переменный ток той частоты, которая оптимальна для приложения. Это позволяет быстро переключать шаговые двигатели на любую скорость и точность до градусов, а также подавать на чувствительную электронику нужное напряжение без значительных потерь или чувствительности к входным колебаниям.

Поэтому, когда ни один из потребителей больше не заботится о 400 Гц, вы можете позволить изменить и эту частоту, если это означает, что необходимая мощность может быть выработана более эффективно.

VFG на A350 (генератор с переменной частотой) работает в диапазоне от 360 Гц до 800 Гц (от холостого хода до взлета), но он весит меньше, чем традиционный IDG или CDS из-за того, что в нем меньше компонентов, поскольку ему не нужно преобразовывать частоту в фиксированная частота 400 Гц. Большинство компонентов, использующих переменный ток, в любом случае преобразуют переменную частоту в фиксированную 400 Гц.

Выход генератора на самом деле составляет 230 В переменного тока, поэтому вы можете использовать проводку большего сечения для еще большего снижения веса.

В конце концов, все дело в снижении веса. A350 также имеет гидравлическую систему на 5000 фунтов на квадратный дюйм, потому что, повышая давление, вы можете использовать титановые трубки меньшего диаметра.