Напряжение бортовой сети

[eng. Alex]

Не могли бы вы меня просетить, почему напряжение бортовой сети было выбрано 27 В? Я прекрасно понимаю необходимось стандартизации, уменьшение массы кабельного хозяйства, пожаробезопасность и пр. Меня интересует именно число. Почему не 24 или другое?

[Старый]

Не могли бы вы меня просетить, почему напряжение бортовой сети было выбрано 27 В? Я прекрасно понимаю необходимось стандартизации, уменьшение массы кабельного хозяйства, пожаробезопасность и пр. Меня интересует именно число. Почему не 24 или другое?

Потому что такое напряжение принято в авиации. Под него стандартизировано всё авиационное оборудование, которое попервости применялось и в космических аппаратах.
 Почему в авиации 27? Это компромисс. Нужно чтоб напряжение было повыше но при размыкании контактов не возникало электрической дуги. Было установлено, что выше этого предела поднимать напряжение нельзя.
 Кстати. Напряжение напряжению рознь. За счёт закона Ома при течении тока по проводам напряжение падает. Поэтому на источнике напряжение 28 вольт, на распределительном устройстве - 27, а на входе в потребитель - 24. По крайней мере в авиации.

[Старый]

А вот с частотой переменного тока унификации не вышло. В авиации стандартизировано 400 Гц, а ракетчики почесав репу и скрепя сердце увеличили до 500.

[Андрей Суворов]

А вот с частотой переменного тока унификации не вышло. В авиации стандартизировано 400 Гц, а ракетчики почесав репу и скрепя сердце увеличили до 500.

Неправда. На 8К84 для питания гироскопов используется 1000 Гц 36 вольт три фазы, а для питания резисторных датчиков углов 400 Гц. 500 Гц на этой ракете нет. Насколько мне известно, на Р-7 и её предшественниках та же картина.

[Старый]

Неправда. На 8К84 для питания гироскопов используется 1000 Гц 36 вольт три фазы, а для питания резисторных датчиков углов 400 Гц. 500 Гц на этой ракете нет. Насколько мне известно, на Р-7 и её предшественниках та же картина.

Может быть. Может я путаю с авиационными ракетами.
 А вот резисторный датчик вряд ли может запитваться переменным током. Может это был сельсин?

[Kot]

Скажем при нынешнем развитии техники поднять напряжение бортсети можно - уже есть очень мощные электронные коммутаторы, работающие БЕЗ образования дуги но вот переделка ВСЕЙ аппаратуры СЭП (а возможно и БП потребителей) - вот это уже потребует РЕВОЛЮЦИИ, на которую пока увы нет денег. А как много можно было бы сэкономить на толстых медных шинах, уменьшить потери ... Вроде бы в свое время прорабатывались варианты на 110 В.
IMHO.

[eng. Alex]

Потому что такое напряжение принято в авиации. Под него стандартизировано всё авиационное оборудование, которое попервости применялось и в космических аппаратах.

Судя по всему, и на первых ракетах всё было вразнобой. Каждый питал чем нравилось. Потом пришла стандартизация. Б. Е. Черток пишет, что это далось нелегко. Но вопрос не в этом.

Почему в авиации 27? Это компромисс. Нужно чтоб напряжение было повыше но при размыкании контактов не возникало электрической дуги. Было установлено, что выше этого предела поднимать напряжение нельзя.

Вот этот момент меня как раз и интересует. Что за дуга? Проведём простой опыт. Возьмём стандартную 4,5 В батарейку. Возьмём лезвие от безопасной бритвы (например, "Спутник", помнит кто ещё? ) и замкнём контакты заточенной кромкой. Несомненно, будет видна маленькая искра и даже пойдёт дымок. Т. е. во взрывоопасной атмосфере этого было бы достаточно чтобы натворить бед, ведь то же самое произойдёт если растрепается какой-нибудь проводничок (не важно по какой причине). Так почему же 27? В любой книжке по промышленным электросетям расчётом обосновывается выбор промышленных частот и напряжений. Главный критерий там - уменьшение  потерь при доставке электроэнергии потребителям. Мне хотелось бы знать обоснование 27 В против, скажем, 36 В.

Кстати. Напряжение напряжению рознь. За счёт закона Ома при течении тока по проводам напряжение падает. Поэтому на источнике напряжение 28 вольт, на распределительном устройстве - 27, а на входе в потребитель - 24. По крайней мере в авиации.

Вот и мне кажется, что выбирали 24 и добавили запас, учитывающий падения в комутационных устройствах и проводах. Кстати, стандартизовано 27,4 В, если я не ошибаюсь.

[eng. Alex]

Скажем при нынешнем развитии техники поднять напряжение бортсети можно - уже есть очень мощные электронные коммутаторы, работающие БЕЗ образования дуги но вот переделка ВСЕЙ аппаратуры СЭП (а возможно и БП потребителей) - вот это уже потребует РЕВОЛЮЦИИ, на которую пока увы нет денег. А как много можно было бы сэкономить на толстых медных шинах, уменьшить потери ... Вроде бы в свое время прорабатывались варианты на 110 В.
IMHO.

Вроде на американском сегменте 110 В или путаю? Можно использовать  ключи на IGBT или MOSFET уже лет пятнадцать как минимум, причём, с полной уверенностью в надёжности. Был вопрос только в деньгах или всё-таки было лень связываться?

[Старый]

Вот этот момент меня как раз и интересует. Что за дуга?

Дуга при РАЗМЫКАНИИ. Чтоб не поплавились контакты контактора.

[Андрей Суворов]

Неправда. На 8К84 для питания гироскопов используется 1000 Гц 36 вольт три фазы, а для питания резисторных датчиков углов 400 Гц. 500 Гц на этой ракете нет. Насколько мне известно, на Р-7 и её предшественниках та же картина.

Может быть. Может я путаю с авиационными ракетами.
 А вот резисторный датчик вряд ли может запитваться переменным током. Может это был сельсин?

Нет, сельсины запитываются тоже 1000 Гц - им же тоже нужно три фазы. А 400 Гц на ракете однофазное. А вот датчики точно запитываются переменкой - еще с "Фау-2". Догадайся сам, почему - ты же Старый! Я, правда, прочитал об этом еще школьником, у Феодосьева, в "Основах техники ракетного полета".

Можно, конечно, сигналом с датчиков через балансный модулятор модулировать опорный сигнал 400 Гц, так тоже делается на некоторых ракетах, но дешевле и проще подавать непосредственно 400 Гц на датчики.

[Старый]

Нет, сельсины запитываются тоже 1000 Гц - им же тоже нужно три фазы. А 400 Гц на ракете однофазное.

Чтото мне подсказывает, что сельсины запитываются однофазным. У меня сельсины в курсовой системе и рсходомере топлива, обе системы запитваются 115В 400Гц однофазное. Там же токо обмотку ротора запитать, а она уже сама в статоре трёхфазное наведёт. Но ладно об этом.
 А трёхфазный у нас токо для роторов гироскопов, больше ни-ни! А у вас?

А вот датчики точно запитываются переменкой - еще с "Фау-2". Догадайся сам, почему - ты же Старый! Я, правда, прочитал об этом еще школьником, у Феодосьева, в "Основах техники ракетного полета".

Догадываться не буду, вон она у меня на полке. Видать привык, у нас все потенциометрические датчики исключительно на постоянном токе.

[X]

Старый немного упростил проблему. Дуга - это не самое важное.
1. Электробезопасность и связанная с не проблема электроизоляции.
2. Параметры аккумуляоров - при таком соотношении вес аккмуляторов/напряжение, выдаваемое ими/затраты и потери на пеобразователях - самое оптимальное на то время.
3. При 400 гц габариты преобразователей гораздо меньше чем при 50 а КПД немного выше. Более высокачастотные на то время было сложно сделать с хорошим КПД

[X]

27 вольт это компромисс. С точки зрения экономичности и веса проводов однозначно - чем выше напряжение тем лучще. Потери в проводах и плохих контактах пропорциональны квадрату тока т.е. при той же потребляемой мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения.

С другой стороны 36 вольт вроде как считается пределом чуствительности кожи человека при нормальных условиях. То есть зубами зачищать концы уже не стоит но можно смело тыкать пальцем. Выше 36В конечно не убьет но человек ножет отдернуть руку от неожиданности и ненароком снести что-нибудь.  Соответственно абсолютно другие требования к изоляции да и к конструкции аппаратуры в целом. Начиная где-то с сотни вольт нужно уже следить за толщиной изоляции и зазоров между проводниками чтобы не дай бог не пробило (до этого в основном надо следить чтобы не дай бог не расплавилось:).

Также чем выше напряжение и соответственно ниже ток тем выше входные/выходные импедансы датчиков и пр. соответственно тем чуствительнее они к паразитным наводкам.  27 вольт это нормальное рабочее напряжение для всяких там реле и соленоидов, для аналоговой электроники (шины питания где-то +/- 10..15 вольт) а также для аккумуляторов.

[Старый]

Старый немного упростил проблему. Дуга - это не самое важное.

Дык вроде нас учили что дуга это проблема первого порядка. Остальные менее существенны.

1. Электробезопасность и связанная с не проблема электроизоляции.

По крайней мере в авиационном оборудовании проводка и вся арматура (предохранители, ШРы, реле и пр.) и на 27В и на 115В совершенно идентичны. То есть ничего не мешает сети 27В выдержать 115В.

2. Параметры аккумуляоров - при таком соотношении вес аккмуляторов/напряжение, выдаваемое ими/затраты и потери на пеобразователях - самое оптимальное на то время.

Ничего не мешает включить два или более аккумуляторов последовательно. Или увеличить количество банок. Удельные характеристики при этом не изменятся. На Ту-124, кстати, 12-вольтовые аккумуляторы включались последовательно чтобы получить 24В.

3. При 400 гц габариты преобразователей гораздо меньше чем при 50 а КПД немного выше. Более высокачастотные на то время было сложно сделать с хорошим КПД

Про 400Гц нам говорили, что при большей частоте возрастают потери на индуктивное сопротивление и наводку (без пробела ). Габариты преобразователей вроде как не при чём, вы наверно имели в виду габариты трансформаторов? И там же нам говорили что ракетчики скрепя сердце всётаки увеличили частоту до 500Гц, уж очень им хотелось ещё чуть-чуть уменьшить размеры обмоток...

[X]

Старый, мы рискуем. что этот топик будет похож на сосоедний, гды больше 70 страниц спорят неизвестно о чем.

>По крайней мере в авиационном оборудовании проводка и вся >арматура (предохранители, ШРы, реле и пр.) и на 27В и на 115В >совершенно идентичны. То есть ничего не мешает сети 27В >выдержать 115В.

Ответьте  на вопрос - если бы бортовое напряжение перевели с 27 на 115 вольт - электроизоляция осталась бы прежней или ее бы усилили?

>Ничего не мешает включить два или более аккумуляторов >последовательно. Или увеличить количество банок. Удельные >характеристики при этом не изменятся. На Ту-124, кстати, 12->вольтовые аккумуляторы включались последовательно чтобы >получить 24В.

Считаем, подключаем 10  12 вольтовых аккмуляторов последовательно (для получения  115 вольт). Сразу возникает вопрос  надежности последовательно соединенных банок , да и проблемы не одинакового разряда аккумуляторов еще никто не отменял.

>Про 400Гц нам говорили, что при большей частоте возрастают потери на индуктивное сопротивление и наводку (без пробела  ).

Это если сравнивать частоты сотни герц и десятки килогерц (на десятках килогерц на той элемнтной базе не могли получить хорошего КПД) а выигрыщ от снижения размеров трансформаторов на 400 Гц был приличный. Скажем так, сравните вес блока питания телевизоров 2 поколения (УЛПЦТ) и БП от 3 го. где он импульсный. Наиболшие потери в импульсных БП происходят не на пассивных элементах. а на активных переключающих(транзисторах или тиристорах).

[Андрей Суворов]

А трёхфазный у нас токо для роторов гироскопов, больше ни-ни! А у вас?

На моей любимой ракете умформер на 2,5 киловатта выходной мощности, сомневаюсь, чтобы четырем гироскопам было нужно так много. Нет, на УР-100 36 вольт 1000 герц три фазы - основное питающее напряжение, для всех потребителей переменного тока. Поэтому основное требование - нагрузка должна быть трёхфазной симметричной, чтобы не было перекоса фаз и "скольжения" гироскопов. Хотя при малых перекосах фаз синхронные двигатели не скользят.

А частота кварцованная - там у двигателя умформера смешанное возбуждение, основная обмотка - сериесная, а шунтовая запитана от усилителя обратной связи, который меряет рассогласование фазы с кварцем.

Эх, блин, много я еще всего помню с военной-то кафедры! А уж 16 лет минуло!

[Andy_K64]

Скажем при нынешнем развитии техники поднять напряжение бортсети можно - уже есть очень мощные электронные коммутаторы, работающие БЕЗ образования дуги но вот переделка ВСЕЙ аппаратуры СЭП (а возможно и БП потребителей) - вот это уже потребует РЕВОЛЮЦИИ, на которую пока увы нет денег. А как много можно было бы сэкономить на толстых медных шинах, уменьшить потери ... Вроде бы в свое время прорабатывались варианты на 110 В.
IMHO.

Вроде на американском сегменте 110 В или путаю? Можно использовать  ключи на IGBT или MOSFET уже лет пятнадцать как минимум, причём, с полной уверенностью в надёжности. Был вопрос только в деньгах или всё-таки было лень связываться?

На АС 110 вольт и есть преобразователи 110-28 и 28-110 для переброса энергии.

[Старый]

Ответьте  на вопрос - если бы бортовое напряжение перевели с 27 на 115 вольт - электроизоляция осталась бы прежней или ее бы усилили?

Абсолютно одной и той же, это 100%. Говорю же вам: проводка и 27 и 115В делается ОДНИМИ И ТЕМИ ЖЕ проводами типа БПВЛ. Предохранители, контакторы и реле, штепсельные разъёмы ОДНИ И ТЕ ЖЕ.

Считаем, подключаем 10  12 вольтовых аккмуляторов последовательно (для получения  115 вольт). Сразу возникает вопрос  надежности последовательно соединенных банок , да и проблемы не одинакового разряда аккумуляторов еще никто не отменял.

Не, ну зачем же так сразу? Может для начала 48 вольт? Ито вес шин и прочей проводки в два раза уменьшим...

а выигрыщ от снижения размеров трансформаторов на 400 Гц был приличный.

 Я ж вам и говорю: трансформаторы! А вы "преобразователи, преобразователи!" Или вы имели в виду не электромашинные а статические преобразователи?
 Вот нас учили что с ростом частоты больше 400Гц эффект от снижения массы трансформаторов уже невелик а проблемы начинают усиливаться. То бишь гдето 400-500Гц - оптимум.

[Старый]

Кстати, когда я сказал что на трёхфазном у нас только гироскопы я всех дезинформировал. Это так только на старых авиационных корытах  типа Ан-12, 24, Ту-134... А на более современных типа Ил-76 и др трёхфазным током уже и моторы крутят например в топливных насосах. Только там другой ток, 208 вольт 400Гц три фазы. А для гироскопов там остался отдельный ток 36 вольт.

[STC]

Скорее всего это компромисс между весом и возможностями техники того времени.
Кто поднимал аккумулятор на 27в. вряд ли поднимет батарею на 115.
Выигрыш от уменьшения веса распредсети и оборудования скорее всего будет съеден весом источника, а надежность уменьшится.