400Hz电源

bluethinkksj

因为偶然的原因，最近关注了一下400Hz电源，才知道航空上400Hz交流电是标准，而不像我们市电用的是50Hz。
用400Hz电源的最大好处是电源变压器成本和体积可以大大降低，滤波器成本也可以大大降低，这里面的好处非常多。比如，用同样的铁芯，400Hz的变压器可以做到50Hz的8倍功率。线圈匝数降低8倍，这都将大大降低变压器的体积和重量。在400Hz，滤波电感也容易许多，可以使用输出电压稳定的LC滤波电路，对电子管乙类放大是非常有利的。400hz变压器可以用硅钢片，和铁氧体比较，具有很高的磁饱和强度，而如果将频率提高到20Khz以上，硅钢片的铁损就太大了。400Hz相对较低的频率也可以降低变压器绕制过程中对漏感和分布电容的要求，易于业余爱好者制作，而通常的开关电源大家都知道变压器容易出问题，400Hz对于开关管的要求也很低，降低了开关管的功耗。
对家庭应用，可以用一个类似于OTL功放的电路从220V整流滤波后的直流实现110V，400hz的电源，如果用一对节能灯上常见的13007管，可以实现200W的输出功率，并联应用能得到更大功率的输出。用蓄电池做400Hz逆变也非常便利，可以使用廉价的主板MOSFET。
对于一个胆机电源变压器，500W的变压器现在只要50W的铁芯就可以实现了，而且高压绕组的圈数也可以降低很多，这是非常有利的。
400Hz和几十kHz的开关电源相比，对收音机的干扰也会小很多，这个优势是通常的开关稳压电源不容易做到的。

cwhenao

既然这么多好处，各国的供电标准何不来个400Hz？

longshort

线圈匝数降低8倍

是1/8之误吧？

其实不能简单地除以8，对匝数来说，因为是电感，所以匝数应是50Hz时的二次方根倍的倒数比，即1/sqrt(8)倍。

smchun

原理很吸引人，能提供具体制作电路吗供学习吗？

c167

cwhenao 发表于 2017-3-30 07:13
既然这么多好处，各国的供电标准何不来个400Hz？

长距离输送是问题吧

b3162588

有利也有弊，国家选50HZ应该有他道理

daxian50

你说的是400Hz正弦波，而不是脉冲波。所以，拿现在的开关电源来对比，不恰当。另外，400Hz电流的传输，集肤效应很明显，电磁辐射损耗也明显比50Hz要高。不要以为前人都是傻瓜，没衡量过利弊。400Hz只局限于飞机之类，范围小，对体积和重量有严格要求的场合。

bluethinkksj

longshort 发表于 2017-3-30 07:14
是1/8之误吧？

其实不能简单地除以8，对匝数来说，因为是电感，所以匝数应是50Hz时的二次方根倍的倒数 ...

这个问题很好。
是1/8.
关于第二个问题，故事是这样的。圈数降8倍，电感降64倍，但是频率升8倍，所以感抗是原来的1/8，空载电流增加8倍。
但是圈数降8倍，导线截面就可以增加8倍，所以导线的电流密度没变。
那么疑惑仍然在这里，空载电流增加了很多啊。其实是合理的，因为变压器功率也增加了8倍，原来10w的变压器，现在80w了，空载电流增加了8倍，但是空载电流和满载电流的比值没变，所以是正常的。

bluethinkksj

c167 发表于 2017-3-30 08:15
长距离输送是问题吧

对，有这种因素。
我们知道，交流电是有波长的，如果供电传输的长度和1/4波长可比拟，那么传输起点和终点之间就存在由于相位差带来的很大的电压差。比如起点电压为0的地方，同一时刻终点电压却是最大值。
50Hz对应的1/4波长约为1500公里，基本上超过了国家区域电网的覆盖范围。
而400Hz对应的1/4波长约为200公里，在电网不同点存在严重的相位不统一，这样，经过不同传输线路到达最后终点的供电线路由于相位不同很难叠加，存在相应的困难。

bluethinkksj

cwhenao 发表于 2017-3-30 07:13
既然这么多好处，各国的供电标准何不来个400Hz？

50Hz对于交流电机来说是比较合适的频率，对应的转速是3000转/分钟。400Hz对应的转速太高了。作为参考，硬盘电机7200转/分钟。

bluethinkksj

daxian50 发表于 2017-3-30 13:11
你说的是400Hz正弦波，而不是脉冲波。所以，拿现在的开关电源来对比，不恰当。另外，400Hz电流的传输，集肤 ...

脉冲波也是适用的，40kHz的开关电源和400Hz的电源谐波范围完全不同，前者的10次谐波能干扰到中波，而后者的1000次谐波才能干扰到中波。1000次谐波的分量比10次谐波小很多很多很多。
趋肤效应？自己去百科一下，铜在400Hz下的趋肤深度为1.3米，不知道你是否会用半径1.3米的铜线绕变压器。
自己去看，不要信口开河。
http://baike.baidu.com/link?url= ... BdxnAAjMc1zIbvmXR6D

bluethinkksj

smchun 发表于 2017-3-30 07:22
原理很吸引人，能提供具体制作电路吗供学习吗？

过两天上电路。

smchun

bluethinkksj 发表于 2017-3-30 15:12
过两天上电路。

谢楼主回帖，期待着。

wtywan

我用的是23KHZ的高频，体积什么是小了。滤波很麻烦，3级滤波了还是有干扰~~~而且400HZ的正弦波很难做出大功率。方波干扰很大。然后你又要问了用正弦波逆变器改下不就好了，现在正弦波逆变器基波频率大概是20多KHZ 然后调制成正弦波，如果提升到400HZ那基波频率要提升8倍也就是100多200KHZ 这个频率不管是MOS还是驱动都很难而且还是大功率

merrymakers

bluethinkksj 发表于 2017-3-30 15:08
脉冲波也是适用的，40kHz的开关电源和400Hz的电源谐波范围完全不同，前者的10次谐波能干扰到中波，而后者 ...

铜在400Hz下的趋肤深度为1.3米？！ 很想知道这个是怎么得来的，谢谢！