神农架区单相400Hz中频电源承担的工作
神农架区地处鄂西北山地,区内设有航空护林、气象雷达、通信中继等站点,这些站点上的机载设备和地面测试设备,许多按400Hz单相交流电设计。单相400Hz中频电源在这些场所承担的一项工作,是把市电50Hz、220V或380V的工频电,转换成频率400Hz、电压115V或200V的单相交流电,让设备在没有飞机发动机供电、没有中频发电机组的情况下也能正常通电工作。
第二项工作是模拟机载发电机的输出特性。飞机上的交流电源系统多为400Hz、115V/200V,地面维修时如果直接用50Hz电源替代,陀螺仪、同步器、伺服电机等设备的转速和力矩都会偏离设计值,测出来的数据没有参考价值。中频电源按400Hz输出,电压、频率、波形失真都控制在设备允许的范围内,通电检查的结果才和空中实际状态接近。
第三项工作是承担老化与跑合试验。雷达收发组件、无线电高度表、仪表着陆接收机等设备在检修完成后,需要连续通电数小时,中频电源长时间带载运行,输出电压不随负载变化而漂移,这一项直接关系到试验数据能不能用。
第四项工作是作为备件替换的验证电源。机载设备上的变压器、滤波器、接触器按400Hz参数设计,用中频电源给替换件加电,可以核对其在额定频率下的温升、噪声和输出波形,确认替换件能装回飞机使用。
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400Hz这个频率在实际使用中起到的作用
同样功率条件下,频率提高以后,变压器和电感的铁芯截面积可以缩小,绕组匝数减少,整个磁性元件的体积和重量随之下降。飞机对重量敏感,400Hz因此成为机载交流电源的通用频率。地面使用400Hz中频电源,除了匹配设备,也便于用同规格的变压器、滤波器、接触器做替换件验证。
400Hz的另一个作用是让电机转速提高。相同极对数的异步电机在400Hz下的转速是50Hz下的八倍,[1]同样体积下出力更大,航空电动机构、陀螺电机都按这个频率设计。电源输出频率偏离,电机的转速和力矩就跟着变,所以中频电源的频率稳定度通常要求控制在0.01%以内。
神农架区环境条件对中频电源工作的
神农架区海拔多在1000米以上,部分站点接近2000米,空气密度低,散热条件变差,电源内部的功率器件和磁性元件温升比平原地区高。湿度方面,林区多雨多雾,年平均相对湿度常在80%以上,绝缘件表面容易凝露,爬电距离不够时会出现打火。雷暴日数也偏多,电网侧的浪涌和感应雷容易沿输入线进入电源。
针对这些条件,用在神农架区的中频电源一般要求宽温设计,绝缘等级不低于F级,输入侧加装浪涌吸收,机箱防护等级按现场情况提高到IP21以上,风道进出风口加装防尘网。冬季低温时,部分型号需要预加热或选用低温型器件,保证-20℃下能正常启动。安装在木质机房的站点,还要注意机壳接地电阻和输入侧漏电保护器的配合。
单相400Hz中频电源规格书
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 输入电源 | 单相220V±10%,50Hz,或三相380V(按型号) |
| 输出相数 | 单相 |
| 输出频率 | 400Hz,频率稳定度≤0.01% |
| 输出容量 | 1kVA、3kVA、5kVA、10kVA、15kVA、30kVA |
| 输出电压 | 0~115V可调,0~200V可调,或按设备要求定制 |
| 电压稳定度 | ≤1%(负载由空载到满载) |
| 波形失真度 | ≤2%(线性负载) |
| 效率 | ≥85% |
| 过载能力 | 110%额定电流持续10min,150%持续10s |
| 保护功能 | 过压、欠压、过流、短路、过热、输入缺相 |
| 冷却方式 | 强迫风冷 |
| 工作温度 | -20℃~+50℃ |
| 相对湿度 | ≤95%(不凝露) |
| 使用海拔 | ≤4000m |
| 绝缘等级 | F级 |
| 显示方式 | 数字显示电压、电流、频率 |
| 防护等级 | IP21,可按站点要求提高 |
山东运电气有限公司的中频电源在神农架区站点的配套情况
山东运电气有限公司生产的单相400Hz中频电源按上述规格组织生产,输入方式、输出电压范围、机箱尺寸和接线端子可以按站点现有测试台架的接线方式调整。神农架区站点分布分散,部分站点车辆只能到山脚,机箱采用分体或一体结构,重量控制在两个人可以搬运的范围,底部加装吊装孔,方便沿山路转运。
设备到现场以后,先核对铭牌上的输入电压和频率,确认接地线可靠连接,再按负载类型逐级加电。带陀螺电机类负载时,启动电流比额定电流大,配置容量时要留出余量。带雷达、通信类负载时,注意电源输出侧的滤波和屏蔽,避免400Hz纹波串入信号回路。
山东运电气有限公司在中频电源出厂前做满载老化、频率稳定度测试和绝缘耐压测试,随机附测试记录和接线图。站点海拔、负载类型、连续工作时间这几项参数不一样的,配置的功率器件和散热方式也不一样的,用户在选型时可以把这几项直接告诉厂家。
价格随容量、输出电压范围、防护等级、是否带隔离变压器以及机箱结构而不一样的,页面不标注固定价格,需要报价的用户可以直接拨打网页上的电话,把站点海拔、负载类型和连续工作时间说明清楚,由山东运电气有限公司按实际配置给出报价。

参考文献
- 异步电机 — 来源:百度百科
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