ITECH IT6000C/D — двунаправленный программируемый источник питания постоянного тока высокой мощности для испытаний движителя с эффектом Холла

Максим Писковацков,
руководитель направления измерительного оборудования общего назначения
mvp@dipaul.ru

Для приведения в действие космических аппаратов часто используют движитель с эффектом Холла, являющийся ионным двигателем, в котором пропеллент ускоряется под влиянием электрического поля. Эффект Холла достигается посредством магнитного поля, препятствующего осевому движению электронов, необходимых для ионизации пропеллента и эффективного ускорения ионов, обеспечивающего тягу. Такое передовое электрическое движительное устройство широко применяется в управлении позиционированием спутников, для межорбитальных маневров и/или сохранения орбиты, а также является главной двигательной установкой для дальних космических полетов и т. п. Такие преимущества. как простая структура, высокий удельный импульс, высокая эффективность делает это устройство предпочтительным при выборе направления развития будущих космических аппаратов. Поскольку движители Холла выполняют чрезвычайно важные задачи в аэрокосмической промышленности, то для обеспечения необходимой стабильности и надежности требуется ряд сложных испытаний.

Как это происходит?

При выполнении теста межорбитального маневра космической станции на анод и/или катод вакуумной камеры движителя с эффектом Холла необходимо подать питание постоянного тока. После успешного запуска электроны в циркулирующем токе Холла ионизируют бортовое топливо (инертный газ ксенон) и создают ионизированную плазму. Затем электрическое поле выталкивает ксеноновую плазму в перпендикулярном направлении и выводит ее на сверхвысокой скорости вовне через сопло, создавая тягу. В течение всего процесса тестирования требования к источнику питания (ИП) остаются крайне высокими. Ионизация и весь процесс испытаний могут пройти гладко только при успешном запуске.

Рис. 1. Испытания в вакуумной камере движителя с эффектом Холла мощностью 10 кВт (500 В/20 А)

Во время теста выходной ток ИП становится очень высоким, что вызывает большую проблему в отношении превышения допустимой мощности такого источника. В то же время ИП должен поддерживать стабильное и высокоточное непрерывное рабочее состояние в течение всего процесса. Для удовлетворения специфических требований заказчика компания ITECH предложила индивидуальную версию двунаправленного программируемого ИП постоянного тока серии IT6000C.

К преимуществам данной разработки относятся:

1. Увеличение допуска превышения мощности во время переходного процесса. Например, при мгновенном запуске движителя 10 кВт/500 В/20 А ток нагрузки достигает 180 А (рис. 2). Серия IT6000C расширяет возможности переходной избыточной мощности на 10 мс для нужд тестирования клиентов.

Рис. 2. Осциллограмма выброса тока при старте движителя с эффектом Холла

2. Время защиты является настраиваемым. Время защиты, необходимое во время теста, достаточно короткое и для типовых ИП обычно составляет 20 мс. ИП серии ITECH IT6000C обладает комплексом защитных функций, поддерживает OVP, ±OCP, ±OPP, OTP, а также защиту от падения мощности и антисекционирование. Помимо того, у пользователей есть возможность настроить время задержки защиты. После превышения установленного времени задержки выход ИП автоматически отключается.

3. Высокая и стабильная выходная мощность, возможность расширения с помощью параллельного подключения — все эти функции предоставляют больше возможностей для будущих проектов.

Серия IT6000C предлагает функциональность двухквадрантного режима работы, одинаковую способность подачи и потребления в компактном корпусе 3U/18 кВт. Максимальное выходное напряжение составляет 2250 В в режиме работы «главный-ведомый» с усредненным распределением тока. Максимальная мощность достигает 1,152 МВт.

Электродвигатель (ЭП) — это будущее космонавтики. ITECH стремится предоставлять комплексные и надежные решения для испытаний во всех отраслях, чтобы помочь ученым, занимающимся исследованием космоса, приблизиться к очередным технологическим прорывам и совершить новые удивительные открытия.