[image]

Электрические ракетные двигатели - 2002

Теги:космос
 
1 2 3 4 5 6

V.B.

втянувшийся
Б.г.>И на наших космических аппаратах именно поэтому было номинальное 28 вольт. А СБ должны давать побольше для того, чтоб аккумуляторы с номинальным 28 заряжать уметь. Вообще-то при правильной ориентации они легко до 42 разгоняются.

Преобразователи напряжения сегодня в каждой фитюльке на батарейках - они вам из батареечных 1.5 сделают 9, 5, сколько угодно, в т.ч. из, скажем, 10...50 - 220 переменки, если потребуется. Проблемы такой НЕТ.
   
RU CaRRibeaN #29.04.2002 09:58
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Как я понял из слов hcube в начале этой страницы, один элемент СБ дает 0,4 В. И как из них делают 30? Преобразуют в 0,4 В переменного тока, пропускают через трансформатор и выпрямляют?
   

Ruba

втянувшийся
>Как я понял из слов hcube в начале этой страницы, один элемент СБ дает 0,4 В. И как из них делают 30?

Просто соежиняют в последовательно-параллельные цепи, последовательные увеличивают напряжение, параллельные - ток.
   

V.B.

втянувшийся
V.B.>На схеме EITA нейтрализатор нарисован вообще где-то сбоку, как отдельный агрегат. А другого катода-нейтрализатора там не видно...

Дык правильно. А в чем проблема? Горит там высокочастоный разряд, а для катода-компенсатора напряжение приложено между катодом-компенсатором и выходной сеткой. А на деле получается с катода-компенсатора электронный тока течет на сетку и компенсирует убыль положительного заряда с ионами ксенона. За счет наличия плазменной струи (которая является одновременно хорошим проводником)дополнительный разряд постоянного тока горит без проблем.
   

Ruba

втянувшийся
По поводу проблем ЭРД. Меня интересует не надёжность в целом, а именно проблемы с ЧАСТЫМ включением/выключением. Если двигатель включать/выключать каждый час, не создаст ли это проблем? Впрочем, чувствую, точного ответа никто не знает... :(
   
RU CaRRibeaN #30.04.2002 09:17
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

CaRRibeaN>Просто соежиняют в последовательно-параллельные цепи, последовательные увеличивают напряжение

А вот Андрей Суворов говорит, что просто последовательно соединять нельзя (или невыгодно), потому что внутреннее сопротивление большое.

Ruba>Горит там высокочастоный разряд

В EITA? Там же вроде нет высокой частоты?

Ruba>с катода-компенсатора электронный тока течет на сетку

Катод-компенсатор - это такой прямоугольник внизу, из которого синяя струя вытекает, или это что-то другое? Если это прямоугольник, то электроны из него вылетают уже за двигателем и, судя по схеме, назад (в том числе на сетку) не возвращаются. А если это что-то другое, то где оно на схеме?
   
RU Старый #30.04.2002 09:45
+
-
edit
 

Старый

из курилки
★☆
>А вот Андрей Суворов говорит, что просто последовательно соединять нельзя (или невыгодно), потому что внутреннее сопротивление большое.

Эээ, вопрос - насколько большое? Понятно что не омм, но 3 вольта я безо всяких проблем собирал, ничего не считал.
   
RU Старый #30.04.2002 09:52
+
-
edit
 

Старый

из курилки
★☆
А вот и я. Напряжение бортсети 28 вольт применяют по ряду соображений. Низкое напряжение - это бич электротехники. Чтоб передать приличную мощность нужен огромный ток, а это сечение и вес проводов. Но по другому не получается. Для постояного тока не получается. Для переменного - пожалуйста. Счас на всех эропланах уже 208 вольт и 400 герц. Но солнечные батареи - это постоянный ток, а тут больше тридцати - никак.
   

Ruba

втянувшийся
Ruba>Вольт-амперная характеристика СБ грубо говоря похожа на прямоугольник.

Ну, это уж очень грубо Ж-)

Ruba>Вначале: пологая прямая (т. е. напряжение константа от тока),

Не константа, а примерно линейное падение. Т.е. при увеличении потребляемого тока на икс ампер падает на игрек вольть, и вот X/Y действительно константа.

Ruba> затем круто падающая до 0 (т.е. есть такой ток при котором разность потенциалов p-n перехода стремится к нулю).

А вся мощность рассеивается в солнечной батарее :-D Ну, правда, при кпд 15% это не очень и заметно.

Ruba> Отсюда следует, что существуют рабочая точка в которой отбираемая мощность от одного элемента максимальна.

Это следует не отсюда, а из общей теории электротехники.

Но кпд в этой точке равен половине максимально возможного. Нет, обычно солнечные батареи эксплуатируют при меньшем токе, еще и потому, что такой режим способствует их ускоренной деградации.

Ruba> Задача преобразователя вместе с аккумуляторами, помимо обеспечения нужных токов и напряжений потребителей, следить за тем, чтобы СБ работала в этой точке.

Задача преобразователя - следить, чтобы аккумуляторы были заряжены, но не выше определенного предела :-)
   

Ruba

втянувшийся
Старый>По поводу проблем ЭРД. Меня интересует не надёжность в целом, а именно проблемы с ЧАСТЫМ включением/выключением...

Конечно этот режим хуже сказывается на работе двигателя, чем стационарный, т.к. эррозия электродов максимальна именно в момент включения. В этом случае ДУ проектируют именно с уетом
ЧАСТЫХ включений/выключений. Например делают дополнительную ветку повышенной подачи расхода в момент включения. Это уменьшает пробойное напряжение и уменьшает эррозию.
   

Ruba

втянувшийся
Б.г.>Но кпд в этой точке равен половине максимально возможного.

Чего-то я не понял. Берем постоянную освещенность и один СБ элемент. Снимаем его вольт-амперную характеристику с помощью переменного резистора. Получаем точку максимальной отдачи мощности от СБ. Почему же его КПД в ней равен половине максимально возможного? Я так понимаю, что КПД в этой точке наоборот максимальный.

Б.г.>.. обычно солнечные батареи эксплуатируют при меньшем токе, еще и потому, что такой режим способствует их ускоренной деградации.

А как сильно деградация зависит от тока? Я всегда считал, что внешние факторы влияют на порядок больше.
   
RU Бывший генералиссимус #30.04.2002 11:01
+
-
edit
 
V.B.>В EITA? Там же вроде нет высокой частоты?

Все правильно. Это 2 конкурирующие концепции. Задача разрядной камеры получить ионы. Задача сеток - их ускорить. Разряд в камере может быть выскочастотным (RITA) или постоянным (EITA)

Ruba>>с катода-компенсатора электронный тока течет на сетку.
Подробнее надо так:

Обычно, выходная сетка имеет потенцал корпуса, как и катод-компенсатор (К-К), а разность приложена между ускоряющей сеткой и К-К. Относительно него и надо нейтрализовать ионный ток. Иначе КЛА зарядется избыточным отрицательным зарядом и будет притягивать вылетающие ионы назад. Суммарный ток из ионника равен нулю за счет того, что большая часть электронов, вылетающие из К-К, рекомбинируют в струе. Т. е. ток течет между ускоряющей сеткой и К-К, но возле сетки это ионный+оставшееся электроны из К-К, а из К-К электронный+малая доля ионов (это все же не электронная пушка). В результате имеем самосогласованную задачу. Струя отбирает ровно столько электронов, сколько нужно для компенсации.
   
+
-
edit
 

VovaKur

новичок
Б.г.>>Но кпд в этой точке равен половине максимально возможного.

Ruba>Чего-то я не понял. Берем постоянную освещенность и один

Ключевое слово - "один". В реальной батарее последовательно соединено не меньше сотни элементов. А у них, у собак, разная светоотдача! Я уж не говорю о затенении хотя бы одного в этой цепочке.

Ruba>СБ элемент. Снимаем его вольт-амперную характеристику с помощью переменного резистора. Получаем точку максимальной отдачи мощности от СБ.

Нет, не CБ в целом, а этого конкретного элемента!

Ruba>Почему же его КПД в ней равен половине максимально возможного? Я так понимаю, что КПД в этой точке наоборот максимальный.

Залез в учебник и стал вспоминать, чему нас учили в институте. :-) ВАХ солнечного элемента - это ВАХ обычного диода, но сдвинутая на величину, зависящую от падающей мощности света. То есть, на нагрузочном участке (от тока =0 до напряжение=0) это не прямоугольник и не трапеция, а кусочек падающей экспоненты. Максимум мощности там, конечно, есть, но он довольно пологий. И он тем сильнее смещается в сторону меньшего тока, чем больше разброс у элементов. Конечно, их сортируют перед монтажом в батарею, но деградируют-то они с разной скоростью, и очень быстро становится тяжело снять с батареи ток, который она давала сразу после монтажа.

Б.г.>>.. обычно солнечные батареи эксплуатируют при меньшем токе, еще и потому, что такой режим способствует их ускоренной деградации.

Ruba>А как сильно деградация зависит от тока? Я всегда считал, что внешние факторы влияют на порядок больше.

На низкой орбите СБ со стеклянными протекторами внешние факторы сравнимы с самодеградацией. СБ на аморфном кремнии деградируют сильнее от тока, чем на кристаллическом.
   

au

   
★★☆
Старый>А вот и я. Напряжение бортсети 28 вольт применяют по ряду соображений. Низкое напряжение - это бич электротехники.

Главная причина применения низкого напряжения, это обеспечение безопасной работы с ним, ну и стандарт просто такой.

Старый>Чтоб передать приличную мощность нужен огромный ток, а это сечение и вес проводов. Но по другому не получается. Для постояного тока не получается. Для переменного - пожалуйста.

А почему не получается именно для постоянного? что мешает сделать побольше постоянное напряжение, кроме вышеназванной причины, которая к переменному напряжению относится в ещё в большей степени.

Счас на всех эропланах уже 208 вольт и 400 герц. Но солнечные батареи - это постоянный ток, а тут больше тридцати - никак.

А что мешает соединить 7 солнечных батарей последовательно и получить теже 210 Вольт
   

hcube

старожил
★★
VovaKur>Главная причина применения низкого напряжения, это обеспечение безопасной работы с ним, ну и стандарт просто такой.

Стандарт всегда новый можно написать, да к тому же к такой штучно-нишевой продукции как космическая техника.

VovaKur>А что мешает соединить 7 солнечных батарей последовательно и получить теже 210 Вольт

А почему их нужно совмещать, чтобы получить 210 вольт? А если одна сломается, то остальные шесть будут без дела висеть? Не лучше ли подключить все независимо к преобразователю напряжения, у которого от количества, освещённости, старения и т.д. работающих батарей будет меняться лишь выходная мощность? КПД таких преобразователей сегодня далеко за 90%, а для космоса могут напрячь(ся) и сделать, скажем, 97%.
   
RU Бывший генералиссимус #30.04.2002 21:33
+
-
edit
 
Вольт-амперная характеристика СБ грубо говоря похожа на прямоугольник. Вначале: пологая прямая (т. е. напряжение константа от тока), затем круто падающая до 0 (т.е. есть такой ток при котором разность потенциалов p-n перехода стремится к нулю). Отсюда следует, что существуют рабочая точка в которой отбираемая мощность от одного элемента максимальна. Задача преобразователя вместе с аккумуляторами, помимо обеспечения нужных токов и напряжений потребителей, следить за тем, чтобы СБ работала в этой точке.
   

V.B.

втянувшийся
Тяжел преобразователь, однако. Мы же хотим снять мощность с поля СБ размером в гектар. А преобразователь с такой мощности будет ой какой тяжелый. 100x100 - это ж получится мегаватт, однако. Сколько весит трансформатор на мегаватт, и зачем его использовать, когда без него можно обойтись? Соединить батареи последовательно-параллельно, и привет! Проводов, конечно, много... зато отказоустойчивость выше. Потом, сколько я помню, ток от оптимума до минимума растет довольно существенно - примерно процентов на 20-30. То есть при выбитом одном элементе его секция 'присядет' по напряжению, зато выдаст бОльший ток. Если параллельных элементов в секции, к примеру, 100 - это означает, что общее напряжение упадет всего на 0.4*0.01/0.2 - получится 2 сотых вольта. Очень мало. Опять же, при таком включении деградируют элементы, конечно, по разному - но общий эффект нивелируется. Еще обходные диоды в шунт ставят... в общем - так куча своих фенечек есть. IMHO чем ставить регулятор напряжения импульсного типа, проще просто 'стравливать' лишнее напряжение на коммутируемом сопротивлении. Или лучше просто переключаться между цепочками - дискретность в 0.4 вольта пойдет? СБ - это ж 'халявный' источник, с него не убудет!
   

Ruba

втянувшийся
Ruba>ток течет между ускоряющей сеткой и К-К, но возле сетки это ионный+оставшееся электроны из К-К, а из К-К электронный+малая доля ионов

Это так, но всё это происходит за ускоряющей сеткой. Вопрос в том, как ионизируются атомы внутри двигателя перед ускоряющей сеткой (те, которые не проходят через разрядную камеру).

Б.г.>В реальной батарее последовательно соединено не меньше сотни элементов.

Значит, их всё-таки соединяют последовательно, несмотря на внутреннее сопротивление? И можно обойтись без преобразователей, как предлагает hcube?

Правда, остается загадкой фраза, оброненная в "НК", что ДАС не нуждаются в преобразователях. Непонятно, кто же тогда (среди ЭРД) в них нуждается?
   

V.B.

втянувшийся
V.B.>Это так, но всё это происходит за ускоряющей сеткой. Вопрос в том, как ионизируются атомы внутри двигателя перед ускоряющей сеткой (те, которые не проходят через разрядную камеру).

Ксенон подаются именно в разрядную камеру и мимо пройти не может. Горит электрический разряд. Это значит есть ток, который создают электроны, которые набрав энергию в электрическом поле, в столкновении с атомами кснена ионизируют его.
В ВЧ поле все то же самое, только электроны не летят в сторону анода, а колебаются в пространстве разрядной камеры. Это как бы вторичная обмотка трансформатора, замкнутая сама на себя. Или я не понял вопрос?
   

Ruba

втянувшийся
Просто я пытаюсь разобраться в схеме EITA (о ВЧ пока временно забудем), но никак не могу уяснить терминологию. Вот из последнего вашего сообщения я делаю вывод, что разрядная камера - это пространство между катодом и сетками. До этого я думал, что это такой маленький объёмчик около катода, ограниченный ближайшей к нему линией. В этом объёмчике ведь горит дуговой разряд, правильно? Поэтому я и считал его разрядной камерой.

Значит, из объёмчика (наверное, его можно называть просто катодом?) электроны попадают в разрядную камеру, где они должны набрать энергию, чтобы ионизировать ксенон. Вы говорите, что они ускоряются электрическим полем. Но электроны попадают в камеру с противоположной стороны от сетки, и потенциал сетки работает против них. Они останутся прижатыми к левой стороне (той, где катод), и им негде ускоряться. Где здесь ошибка?
   

V.B.

втянувшийся
V.B.>Где здесь ошибка?
Ошибка в отсутсвии электрической схемы на рисунке. Не понятно, то ли конструкция мудренная, то ли нарисовать анод забыли. Обычно в такой конструкции присутствует цилиндрический анод. Он находится по переферии камеры, перед стенкой корпуса. Разряд горит между этим анодом и катодом в магнитном поле соленоида который показан кстати. В результате электроны вращаются по в магнитном поле, удлиняя свой путь к аноду и повышая напряжение разряда. Это позволяет им ионизировать бОльшее количество атомов ксенона.
На рисунке показано 3 сетки на выходе. Может конечно первая со стороны основной камеры имеет положительный потенциал относительно катода и выполняет одновременно функцию анода и экрана для следующей сетки, чтобы ионы ее не бомбандировали.
   

Ruba

втянувшийся
Да, с анодом было бы лучше. Наверное, его нужно было бы расположить ближе к сеткам? А вот по поводу того, что первая сетка может выполнять функцию анода, у меня сомнения. Ведь суммарный потенциал всех трех сеток должен быть отрицательным, поэтому электроны на них не "полезут", даже если потенциал первой сетки положителен.
   
+
-
edit
 
Нашел статью англичан про этот двигатель. Есть там цилиндрический анод возле соленоида. Просто на картинке они "забыли" его нарисовать
 
+
-
edit
 

avmich

координатор

Ничего особенно нового, но просто похоже, Артемис будет первым спутником, который ЭРД вытянули на ГСО. И думаю, не последний...

Хотя, конечно, тянут его и не с ЛЕО (а с эллипса с апогеем на 17000 км), но все равно - дельта вэ там приличная. Тем более, что это уж никак не планировалось...


Ion Saves The Day Yet Again

Paris (ESA) May 20, 2002 The experimental - ion propulsion system designed to test a new form of technology for station-keeping on future satellites is performing well in its new role to get ESA's Artemis to geostationary orbit and save the day.

// www.spacedaily.com
 



Линк посвящается тов. Старому :)
   
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
+
-
edit
 
Разве это первый? ;) По-моему, уже были прецеденты.
 
1 2 3 4 5 6

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru