Frekuensi Suplai Daya Pesawat Ruang Angkasa

Saya tahu bahwa pesawat terkadang menggunakan sistem AC 400Hz untuk menghemat berat pada transformer, jadi saya bayangkan pesawat ruang angkasa mungkin menggunakan teknik yang sama. Saya bertanya-tanya apakah ada orang di bidang kedirgantaraan dapat mengkonfirmasi 400Hz atau operasi frekuensi yang lebih tinggi di ruang angkasa.

Situasi dengan Voyeager lebih kompleks daripada apa yang dikatakan dalam jawaban lain di atas. Berikut ini rincian dari NASA :

Daya dari generator termoelektrik radioisotop ditahan pada 30 volt DC konstan oleh regulator shunt. 30 volt dipasok langsung ke beberapa peralatan pesawat ruang angkasa dan dialihkan ke yang lain dalam subassembly distribusi daya. Inverter daya utama juga disuplai 30 volt DC untuk konversi ke 2,4 kHz gelombang persegi AC yang digunakan oleh sebagian besar subsistem pesawat ruang angkasa. Sekali lagi, daya AC dapat disuplai langsung ke peralatan atau dapat dinyalakan atau dimatikan oleh relay daya.

Di antara pengguna daya DC, selain inverter, adalah subsistem radio, gyro, katup isolasi propulsi, beberapa instrumen sains, sebagian besar pemanas kontrol suhu dan motor yang menggunakan antena radio astronomi planet. Elemen lain dari pesawat ruang angkasa menggunakan daya AC.

Ada dua inverter daya 2,4 kHz yang identik - utama dan siaga. Inverter utama aktif dari peluncuran dan tetap di seluruh misi. Jika terjadi kegagalan atau kegagalan pada inverter utama, rantai daya, setelah penundaan 1,5 detik, secara otomatis beralih ke inverter siaga. Setelah peralihan dilakukan, itu tidak dapat dipulihkan.

Sinkronisasi 4,8 kHz dan sinyal timing dari subsistem data penerbangan digunakan sebagai referensi frekuensi di inverter. Frekuensi dibagi dua dan outputnya 2,4 kHz. Regulasi AC akurat hingga 0,004 persen. Sinyal waktu 4,8 kHz dikirim, pada gilirannya, ke subsistem perintah komputer, yang berisi jam master pesawat ruang angkasa.

Jadi mereka menggunakan dua metode distribusi daya paralel (DC dan AC).

EDIT: Dan, ya, AC adalah 50V RMS. Ditemukan diagram dalam konferensi NASA nanti :

Dari konferensi itu, Viking bahkan lebih kompleks dengan tambahan inverter 400 Hz AC. Ada juga yang menyebutkan dalam coference Galileo yang memiliki konfigurasi inverter redundan yang sama dengan Voyager (tetapi tidak ada detail lain, mungkin karena itu hanya pada tahap desain saja).

Dari dokumen desain GE Voyager, tampaknya Voyager awalnya dirancang serupa dengan Viking, memiliki sekitar 400 Hz bus, tetapi direvisi untuk menggunakan hanya 2,4 KHz AC dalam iterasi terakhir. Alasan penggunaan peralatan 400 Hz jelas, yaitu berbagi bagian dengan peralatan penerbangan. Saya menduga peralatan 2.4 KHz cukup mudah berasal dari yang sebelumnya (karena frekuensinya banyak), tapi saya belum menemukan alasan untuk AC 2.4KHz dikatakan secara eksplisit di mana saja.

Berikut ini rincian Viking , yang mengonfirmasi penggunaan beberapa bus listrik 400 Hz:

VO memiliki 2,4-kHz fase tunggal, 400-Hz tiga fase, dc diatur (30 V dan 56 V) dan dc (25 V hingga 50 V) sumber daya yang tidak diatur. Daya dc yang tidak diatur juga disediakan untuk VLC. Susunan sel fotovoltaik disusun pada empat panel surya double-section, yang dilengkapi dengan daya primer untuk semua operasi yang berorientasi matahari. Dua baterai nikel-kadmium identik digunakan sebagai sumber daya sekunder untuk operasi off-Sun dan untuk berbagi beban ketika permintaan daya melebihi kemampuan array surya. Fungsi pengkondisian daya dan distribusi yang berlebihan disediakan dengan dua pengisi daya baterai, dua regulator penguat, dua inverter 2,4-kHz, dua inverter tiga fase 400-Hz, dua konverter dc 30-V, dan logika sumber daya serta fungsi kontrol dan kontrol serta switching yang terkait. (Lihat diagram blok yang disederhanakan dalam gambar 6.) Perangkat keras, mode operasi, dan kinerja dijelaskan secara rinci di bagian "Subsistem Daya." Bus listrik VO (tidak baku) diatur oleh panel surya dan baterai. Kedua sumber daya ini membentuk sistem dinamis yang ditandai oleh tiga mode operasi in-flight yang stabil, dan mode operasi jangka pendek keempat sebagai berikut: [ini berlangsung selama beberapa halaman, jadi saya telah memotong mode]

Dari tabel V pada hal. 21 dalam NASA-HDBK-4001 (1998) Galileo dan Magellan (keduanya 1989) adalah proyek NASA terakhir yang menggunakan 2.4kHz AC; juga dari sana saya menyimpulkan bahwa 2,4 kHz cukup banyak standar NASA selama tiga dekade; penggunaan pertama yang disebutkan di sana adalah pada Mariner-2 (1962). Namun setelah tahun 1990, Hubble, Pengamat Mars 1992, Cassini, dan sebagainya semuanya hanya menggunakan DC.

Untuk menyelidiki penggunaan 400 Hz AC, ada baiknya melihat laporan Mariner V :

Regulator booster dirancang untuk beroperasi dengan variasi tegangan input antara 25 dan 50 V. Subsistem daya mencakup dua regulator booster: (1) manuver regulator booster untuk menyalakan inverter fase tunggal 2,4-kHz dan 400-Hz tiga fase inverter untuk kontrol sikap dan daya gyro selama manuver pesawat ruang angkasa, dan (2) regulator booster utama yang menggerakkan inverter fase tunggal 2,4-KHz yang memasok daya ke semua pesawat ruang angkasa dan instrumen ilmiah di seluruh misi.

Jadi sepertinya (tiga fase) 400 Hz memiliki beberapa, tetapi penggunaan yang relatif terbatas pada pesawat NASA: sebagian besar untuk gyro dan kontrol sikap, sementara mereka juga menggunakan daya AC fase tunggal 2,4 kHz untuk lebih banyak subsistem. Saya tidak dapat menemukan penyebutan peralatan 400 Hz dalam dokumentasi Galileo / Magellan (yang sayangnya cukup tersebar). Jadi sepertinya peralatan AC 400 Hz, menjadi lebih banyak ceruk dihapus terlebih dahulu, mungkin sekitar waktu Voyager.

Saya telah membangun muatan untuk selusin tembakan suborbital dan satu satelit. AC tidak pernah digunakan. Karena misi kami bukanlah perjalanan antarplanet jangka panjang, kami menggunakan konverter DC-DC yang tersedia secara komersial yang dibangun untuk standar kedirgantaraan. Satelit itu, saya percaya, masih berfungsi setelah sekitar 6 atau tujuh tahun. Frekuensi konverter, saya percaya, sekitar 550 KHz.

Apa yang dilakukan NASA untuk misinya, saya tidak tahu, meskipun saya berharap mereka menjalankannya sendiri.

Kebanyakan pesawat ruang angkasa menggunakan sistem distribusi daya DC dengan konverter DC ke DC efisiensi tinggi. Ini karena semua sumber daya di pesawat ruang angkasa adalah DC - array surya, baterai, sel bahan bakar, RTG, dll. Pesawat terbang menggunakan generator yang terhubung ke mesin untuk daya, sehingga menggunakan AC sangat mudah. Pada pesawat ruang angkasa, karena selalu dimulai dengan DC, tidak ada gunanya mengubahnya menjadi AC untuk distribusi hanya untuk mengubahnya kembali ke DC nanti. (Yah, mengganti catu daya mengubahnya menjadi AC dan kembali secara internal, tetapi tidak didistribusikan sebagai AC). Sama seperti pasokan daya switching umum di komputer dan elektronik konsumen lainnya, konverter DC ke DC pada pesawat ruang angkasa akan beroperasi pada frekuensi tinggi (kHz atau MHz) untuk menghemat ruang. Namun, ada tradeoff di beberapa titik terhadap pengalihan kerugian.

Probe Voyager memiliki catu daya 50 V persegi gelombang 2,4 kHz yang mengharuskan penyaringan dari data radio pada 2,4 kHz dan 7,2 kHz (nada paling signifikan berikutnya dalam gelombang persegi). sumber