Wechselstrom ist mit den Motoren, die als Generatoren fungieren, einfacher zu erzeugen. Die Motoren haben eine rotierende Welle, die leicht mit rundum magnetischen Dipolen ausgestattet werden kann.

Je nach Instrument wird der Strom dann entweder direkt oder von verwendet Die Verwendung von Wandlern in Gleichstromform ist nicht nur einfacher zu produzieren, sondern auch einfacher zu konvertieren. Daher können elektronische Geräte, die 12, 5 oder 3 V verwenden, einen eigenen Spannungswandler enthalten (obwohl dies bei modernen effizienten Schaltwandlern immer weniger der Fall ist). Wenn die Gleichstromumwandlung genauso effizient wäre wie die Wechselstromumwandlung, würden wir keine Hochspannungsleitungen sehen. Last but not least ist das Umschalten einfacher, da der Strom zweimal pro Zyklus null ist. Gleichstrom muss mit vollem Strom geschaltet werden, was teuer und gewichtsintensiv ist. (danke min)

Was die anderen Antworten nicht bemerkt haben, ist, dass in einem Flugzeug nicht nur Wechselstrom, sondern auch dreiphasiger Wechselstrom vorhanden ist.

Je nachdem, wie das Flugzeug verkabelt ist, erhalten Sie entweder den Vorteil eines geringeren Kabelgewichts oder einer höheren Zuverlässigkeit (oder einer Mischung aus beiden).

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Wenn das Flugzeug mit einem Delta-Transformator verkabelt ist, Dann werden 3 Drähte verwendet, um den Strom zu transportieren. Was jedoch verrückt ist, ist, dass der Delta-Transformator (oder die Lichtmaschine) mit einer zerstörten Wicklung weiterläuft (wenn auch mit geringerer Kapazität).

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In einer symmetrischen Sternkonfiguration kommen die 4 Drähte vom Transformator. Jeder der ersten drei Drähte führt Strom vom Transformator, wobei der vierte als gemeinsame "Rückleitung" dient. Da jedoch jeder der Drähte "symmetrisch" ist, ist der tatsächliche Strom auf der gemeinsamen Leitung ungefähr Null (und nicht der 3 * -Strom des Ausgangs). Das bedeutet, dass Ihre 3 "stromführenden" Drähte nur dick genug sein müssen, um den Strom in eine Richtung zu führen. (Normalerweise benötigen Sie bei Gleichstrom eine Drahtstärke, um den Strom dorthin und dann wieder zurück zu führen.) Tatsächlich können wir also die gleiche Kraftübertragung mit dem halben Gewicht eines Gleichstromaufbaus erzielen.

Da in Flugzeugen sowohl Redundanz (Sicherheit) als auch Gewicht (Wirtschaftlichkeit) massive Kostenfaktoren sind. Es ist tatsächlich wirtschaftlich, Wechselstrom mit Strom zu versorgen und bei Bedarf in Gleichstrom umzuwandeln.

Die Größe, das Gewicht und die Kosten von Schaltanlagen für die DC-DC-Umwandlung bei einer bestimmten Leistung sind viel höher als für die AC-AC- und AC-DC-Umwandlung. Unabhängig davon, ob ein Gerät Wechselstrom oder Gleichstrom benötigt, kann es leichter von einer Wechselstromquelle als von einer Gleichstromquelle umgewandelt werden. Noch wichtiger ist jedoch, dass dies mit weniger Gewicht, Volumen und Kosten möglich ist.

Es ist der gleiche Grund, warum 400 Hz anstelle von 50 Hz oder 60 Hz verwendet werden - Gewicht. Ein Generator oder Transformator, der eine bestimmte Last aufnehmen kann, ist bei höheren Frequenzen aufgrund von Problemen mit der Kernsättigung bei niedrigeren Frequenzen physikalisch kleiner und leichter. Ein kleinerer, leichterer Kern kann für höhere Frequenzen verwendet werden.

Während sich Schaltanlagen im Laufe der Jahrzehnte weiterentwickelt haben und Gewicht und Kosten nicht mehr so ​​wichtig sind wie in der Vergangenheit, hat der Generator selbst immer noch Probleme einen Stator und Wicklungen zu haben, und diese sind für eine gegebene Ausgangsleistung physikalisch immer noch kleiner und leichter als der äquivalente Gleichstrom- oder Niederfrequenz-Wechselstromgenerator.

Müssen es flugzeugspezifische Gründe sein? Ich würde mir vorstellen, dass die Gründe nicht unbedingt sehr flugzeugbezogen sind:

• Unterschiedliche Subsysteme benötigen intern unterschiedliche Arbeitsspannungen, und die Versorgung mit Wechselstrom erleichtert es jeder Komponente, sich auf das zu transformieren, was sie benötigt.
• Wenn mechanische Leistung benötigt wird, sind asynchrone Wechselstrommotoren viel einfacher (insbesondere im Hinblick auf die Wartungsanforderungen) als Gleichstrommotoren.
• Technische Trägheit. Alle Arten von Komponenten erwarten bereits Wechselstrom; Selbst wenn Gleichstrom für einige Anwendungen isoliert überlegen ist (wie es bei elektronischen Festkörperspannungswandlern heutzutage der Fall sein könnte), würde die Versorgung von Flugzeugsystemen mit Gleichstrom bedeuten, dass Sie ein Gleichstromversorgungsnetz benötigen zusätzlich zur Wechselstromversorgung für Komponenten, die noch nicht verfügbar und in Gleichstromversionen zertifiziert sind. Diese zusätzliche Verkabelung allein kann die Vorteile eines leichteren Netzteils leicht ausgleichen.

Ich gehe davon aus, dass Flugzeuge sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom zur Stromversorgung der verschiedenen Subsysteme verwenden:

Wenn Energie in Akkumulatoren gespeichert werden muss, speichern sie nur Gleichstrom. Wenn jedoch Generatoren beteiligt sind, haben Sie keine Chance, Wechselstrom vollständig zu vermeiden, da eine Drehbewegung im Wesentlichen sinusförmig ist:

• Wenn Sie einen rotierenden Magneten in eine Spule stecken, wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt Die Spule => Die Spule erzeugt Wechselstrom.
• Wenn Sie eine rotierende Spule in ein Magnetfeld bringen, wechselt das Feld zwischen dem Durchlaufen der Spule in die eine und der anderen Richtung und dem erneuten Erzeugen von Wechselstrom.

Man kann jetzt den Wechselstrom durch einen Gleichrichter führen oder einen Scheibenwischer verwenden (ein Schalter, der den Strom umkehren kann und bei jeder Umdrehung des Generators zweimal mechanisch ausgelöst wird). Wenn Sie jedoch einen Sinus korrigieren, erhalten Sie immer noch eine Spannung, die auf und ab geht, nur dass sie den Nullpegel nicht mehr überschreitet. Dies bedeutet, dass Sie manchmal zu viel Energie aus dem Generator ziehen (wenn die Spannung hoch ist) und bei jeder Umdrehung die Spannung kurz auf Null abfällt, was bedeutet, dass Sie überhaupt keine Energie ziehen können.

Wenn Sie nicht ständig Energie aus einem Generator beziehen, vibriert der Generator. Das würde Ihnen in einem Flugzeug nicht gefallen, aber es gibt eine Abhilfe:

Verwenden von dreiphasigem Wechselstrom: Sie können drei erzeugen Sinuswellen mit demselben Generator unter Verwendung von Spulen, die eine dritte Umdrehung voneinander entfernt sind. Wenn die Spannung von einer dieser Spulen abfällt, steigt die Spannung an den beiden anderen Spulen an - und die erzeugte Leistung (die linear zu den quadratischen Spannungen ist) summiert sich zu einem konstanten Fluss.

Das nächste Man muss wissen, dass, wenn Sie einen konstanten Strom von einem Motor wünschen, Sie aus den gleichen Gründen auch hier drei Wechselstromwellen verwenden.

Normalerweise wird dieser Wechselstrom jedoch aus einer Gleichspannung erzeugt, weil Sie Möglicherweise möchten Sie die Frequenz einstellen, mit der der Motor läuft, oder die Leistung, die er liefert. Daher möchten Sie die Frequenz der Spannung anpassen, die der Motor erhält.

Ein -Transformator, der dieselbe Leistung auf einer höheren Frequenz umwandelt, ist viel kleiner und leichter.

Ein modernes Design der kompakten Trennstromversorgung (z. B. 220 V, 50 Hz bis 12 V DC) umfasst häufig einen Frequenzumrichter, dann einen Hochfrequenztransformator und dann einen Gleichrichter (ein großer 50-Hz-Transformator) jetzt ungewöhnlich). Aber vielleicht hat sich der Standard festgelegt, bevor diese komplexe Elektronik verfügbar wurde, oder vielleicht, weil höhere Frequenzen eine Störquelle sein können.

Dies geht auf die 1930er Jahre zurück und wurde beibehalten, weil es eine gute Lösung war und immer noch funktioniert.

In den 1930er Jahren begann und beschleunigte sich die große elektronische Revolution im Zweiten Weltkrieg. Dies ist natürlich vor dem Transistor, also wurden Vakuumröhren in Radios, Radargeräten usw. verwendet. Die Generatoren an den Motoren waren Gleichstromgeneratoren und Batterien (denken Sie daran, dass für Wechselstromgeneratoren keine Dioden verfügbar sind). Die Vakuumröhren-Elektronikbox benötigte jedoch mehrere verschiedene Spannungen im Inneren: etwa 6,3 V zum Heizen und mehrere andere Spannungen, z. B. 12 V und 400 V. Um diese Transformatoren herzustellen, waren sie die beste Lösung. Transformatoren müssen jedoch mit Wechselstrom gespeist werden.

Um Wechselstrom zu erzeugen, wurde ein Wechselrichter verwendet. In jenen Tagen war ein Gleichstrommotor an einen Wechselstromgenerator angeschlossen. Die Drehzahl des Gleichstromgenerators wurde etwas geregelt, um im Ballpark die richtige Wechselstromfrequenz zu erhalten.

Da das Gewicht eines Transformators wiederum umgekehrt proportional zu der Frequenz ist, in der Sie eine hohe Frequenz wünschen würden um das Gewicht niedrig zu halten. Wenn die Verluste wieder etwas proportional zur Frequenz zunehmen, möchten Sie eine niedrige Frequenz haben. Etwas mitten in den Frequenzen landeten die Ingenieure, die übrigens genau wussten, was sie taten, als vernünftigen Kompromiss auf 400 Hz.

Und jetzt verwenden wir weiterhin 400 Hz, einfach weil es funktioniert. Alle Komponenten und viele technische Entscheidungen haben sich geändert, aber 400-Hz-Wechselstrom ist immer noch ein guter Kompromiss.

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