SISTEMAS DE AERONAVES DE TURBINA

TOMO II

Felipe Gato GutieacuterrezY

Aacutengel Mario Gato Gutieacuterrez

2009

VALENCIA

Sistemas de aeronaves de turbina Tomo II

copy Felipe Gato Gutieacuterrez A Mario Gato Gutieacuterrez

NOTALas imaacutegenes cedidas por los distintos fabricantes se identifican por un asterisco seguido del propietario legal de la imagen

ISBN obra completa 978ndash84ndash9948ndash009ndash1

ISBN 978ndash84ndash9948ndash011ndash4Depoacutesito legal Andash665ndash2010

Edita Editorial Club Universitario Telf 96 567 61 33C Decano 4 ndash 03690 San Vicente (Alicante)wwwecufmecuecufm

Printed in SpainImprime Imprenta Gamma Telf 965 67 19 87C Cottolengo 25 ndash 03690 San Vicente (Alicante)wwwgammafmgammagammafm

Reservados todos los derechos Ni la totalidad ni parte de este libro puede reproducirse o transmitirse por ninguacuten procedimiento electroacutenico o mecaacutenico incluyendo fotocopia grabacioacuten magneacutetica o cualquier almacenamiento de informacioacuten o sistema de reproduccioacuten sin permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright

IacuteNDICE

PRoacuteLOGO 9

116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO 11116ndash0 ndash GENERALIDADES 13

BARRAS DE DISTRIBUCIOacuteN 16INSTALACIOacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS 18BATERIacuteAS DE PLOMO 18BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO 19CARGADOR DE BATERIacuteAS 21

116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA 24TRANSFORMADORES RECTIFICADORES (TR) 30

116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA 36UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE CSD (CONSTANT SPEED DRIVE) 38GENERADOR INTEGRADO IDG (INTEGRATED DRIVE GENERATOR) 41INVERSORES DE CORRIENTE ROTATORIOS 49GENERADOR DE ARRANQUE (STARTER GENERATOR A C) 50

116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56EL INVERSOR ESTAacuteTICO DE EMERGENCIA 57RAT (RAM AIR TURBINE) Y ADG (AIR DRIVE GENERATOR) 58

116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63REGULADORES DE VOLTAJE 64

116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75

INVERSORES 75TRANSFORMADORES 77RECTIFICADORES 80

116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83PROTECCIOacuteN DIFERENCIAL (DP) 85PROTECCIOacuteN POR SECUENCIA DE FASE INCORRECTA (PS) 86PROTECCIOacuteN POR SOBREVOLTAJE (OV) 87PROTECCIOacuteN POR BAJO VOLTAJE (UV) 87PROTECCIOacuteN POR SOBREFRECUENCIA (OF) 88PROTECCIOacuteN POR BAJA FRECUENCIA (UF) 88LAS PROTECCIONES DE DC 89PROTECCIOacuteN POR SOBREVELOCIDAD (OS) 91PROTECCIOacuteN POR BAJA VELOCIDAD (US)92

PROTECCIONES DE LOS TR Y DE LAS BATERIacuteAS 93116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94

PANEL DE POTENCIA EXTERIOR 96PANEL DE CONTROL DE BARRAS (BCU) O (BPCU) 97

116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100INDICACIOacuteN POR VISORES MAGNEacuteTICOS 104

116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

117 ndash EQUIPO Y MOBILIARIO 109117ndash0 ndash GENERALIDADES 111117ndash1 ndash REQUISITOS DE EQUIPOS DE EMERGENCIA 112

DISTRIBUCIOacuteN DEL EQUIPO DE EMERGENCIA EN LA CABINA DE PASAJEROS 113RAMPAS DE DESLIZAMIENTO Y ESCAPE 116

117ndash2 ndash ASIENTOS ARNESES Y CINTURONES 119ASIENTOS PARA LOS PILOTOS 119ASIENTOS PARA LOS OBSERVADORES 122ASIENTOS DE CABINA DE PASAJEROS 123ASIENTOS PARA LA TRIPULACIOacuteN AUXILIAR 124ASIENTOS PARA LOS PASAJEROS 125ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE PILOTOS 128ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE OBSERVADORES Y AUXILIARES 129CINTURONES PARA PASAJEROS 130

117ndash3 ndash DISPOSICIOacuteN DE EQUIPOS Y MOBILIARIO EN CABINA 131LAVABOS 132GALLEYS BUFETS Y COCINAS 134ZONAS DE DESCANSO PARA LA TRIPULACIOacuteN 135COMPARTIMIENTO DE DESCANSO EN CABINA 135COMPARTIMIENTO PARA DESCANSO EN BODEGA 136RECUBRIMIENTOS DE LA CABINA 137

117ndash4 ndash EQUIPO DE ENTRETENIMIENTO EN CABINA 139SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON SONIDO 140SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON IMAGEN 141

117ndash5 ndash EQUIPO Y MANIPULACIOacuteN DE CARGA 144BODEGAS DE CARGA 144MECANISMOS DE FIJACIOacuteN DE CARGA Y CONTENEDORES 147MECANISMOS DE ARRASTRE DE CONTENEDORES 148MECANISMOS DE GUIADO Y BLOCAJE DE CONTENEDORES 149MECANISMO DE BLOCAJE DE FONDO 150MECANISMO DE BLOCAJE INTERMEDIO 150MECANISMO DE BLOCAJE DE UMBRAL 151

117ndash6 ndash ESCALERAS 152ESCALERAS FIJAS 152

ESCALERAS MOacuteVILES 153ESCALERA DELANTERA 154ESCALERA POSTERIOR 156

118 ndash DETECCIoacuteN Y EXTINCIoacuteN DE FUEGO 161118ndash0 ndash GENERALIDADES 163

CARACTERIacuteSTICAS DE LOS SISTEMAS DE DETECCIOacuteNCONTRA EL FUEGO 163MEacuteTODOS DE DETECCIOacuteN 164TIPOS DE FUEGO 164CLASIFICACIOacuteN DE LAS ZONAS EXPUESTAS ALPELIGRO DE INCENDIO 165CARACTERIacuteSTICAS DE LOS AGENTES EXTINTORES 166

118ndash1 ndash SISTEMAS DE DETECCIOacuteN Y ALERTA 167TIPOS DE SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE INCENDIOS 168SISTEMA DE TERMOPARES 168SISTEMA DE CONTACTOS 169SISTEMA DE ANILLOS CONTINUOS 169SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE FUEGO DE PRESIOacuteN CONSTANTE (SYSTRON DONNER) 170MONTAJE Y FIJACIOacuteN DE LOS LAZOS DETECTORES 173ESQUEMA TIacutePICO COMPLETO PARA UN B-717 Y MD-80 174SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE HUMO 175DETECTORES DE MONOacuteXIDO DE CARBONO 175DETECTORES DE CEacuteLULA FOTOELEacuteCTRICA 176DETECTORES DE HUMO EN COMPARTIMIENTOS DE EQUIPOS ELECTROacuteNICOS 177DETECTORES DE HUMO EN LOS LAVABOS 178DETECTORES DE HUMO EN BODEGAS 179

118ndash2 ndash SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS 180RECIPIENTES DE ALMACENAJE 180CARTUCHOS EXPLOSIVOS EN BOTELLAS EXTINTORAS GRAacuteFICOS DE DISPARO 181CONDUCCIONES 182CONTROLES PARA LA DESCARGA DE AGENTEEXTINTOR EN LOS MOTORES 183INDICACIOacuteN DE BAJA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR 186SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIO EN LASBODEGAS 187SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS EN LOS LAVABOS 189

118ndash3 ndash COMPROBACIONES Y AVISOS DEL SISTEMA 191COMPROBACIONES (TEST) 191AVISOS EN CABINA 192COMPROBACIONES A LOS CARTUCHOS DE DISPARO DE LAS BOTELLAS 193

INSTALACIOacuteN PARA PRUEBA DE UN CARTUCHO EXPLOSIVO 193

118ndash4 ndash EXTINTORES PORTAacuteTILES 194EXTINTORES DE AGUA 196EXTINTORES AEROSOLES 196

119 ndash MANDOS DE VUELO 197119ndash0 ndash GENERALIDADES 199119ndash1 ndash MANDOS DE VUELO PRIMARIOS 207

SISTEMA DE ALABEO 208ELEMENTOS DE MANDO 209MECANISMOS DE INTERCONEXIOacuteN 212ALERONES DE ALTA Y BAJA VELOCIDAD 214LOS SPOILERS COMO AYUDA EN EL MOVIMIENTO DE ALABEO 216SISTEMA DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO MECAacuteNICO 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 223CONTROL DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN EN AVIONES FLY BY WIRE 224LIMITACIOacuteN DE RECORRIDO DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 225SISTEMA DE PROFUNDIDAD 227TIMONES DE PROFUNDIDAD 228CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 229ACTUACIOacuteN HIDRAacuteULICA DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 231CONTROL DE LA PROFUNDIDAD EN AERONAVES FLY BY WIRE 232SERVOACTUADORES 233PROTECCIOacuteN DE AXIMETRIacuteA DE LOS TIMONES 234INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 235

119ndash2 ndash LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA 236COMPENSACIOacuteN DE FRISE 237COMPENSACIOacuteN POR CORNADURA 237COMPENSACIOacuteN HANDLEY PAGE 238ALETAS AJUSTABLES EN TIERRA DE MANDO INDIRECTO 239ALETAS CON MANDO DIRECTO 240LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA SOBRE EL EJE TRANSVERSAL (COMPENSACIOacuteN DE CABECEO) 244COMPENSACIOacuteN LONGITUDINAL MEDIANTE EL MOVIMIENTO DEL COMBUSTIBLE 245

119ndash3 ndash CONTROL DE LA CARGA ACTIVA 247CONTROL DE ALABEO 252

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

Sistemas de aeronaves de turbina Tomo II

copy Felipe Gato Gutieacuterrez A Mario Gato Gutieacuterrez

NOTALas imaacutegenes cedidas por los distintos fabricantes se identifican por un asterisco seguido del propietario legal de la imagen

ISBN obra completa 978ndash84ndash9948ndash009ndash1

ISBN 978ndash84ndash9948ndash011ndash4Depoacutesito legal Andash665ndash2010

Edita Editorial Club Universitario Telf 96 567 61 33C Decano 4 ndash 03690 San Vicente (Alicante)wwwecufmecuecufm

Printed in SpainImprime Imprenta Gamma Telf 965 67 19 87C Cottolengo 25 ndash 03690 San Vicente (Alicante)wwwgammafmgammagammafm

Reservados todos los derechos Ni la totalidad ni parte de este libro puede reproducirse o transmitirse por ninguacuten procedimiento electroacutenico o mecaacutenico incluyendo fotocopia grabacioacuten magneacutetica o cualquier almacenamiento de informacioacuten o sistema de reproduccioacuten sin permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright

IacuteNDICE

PRoacuteLOGO 9

116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO 11116ndash0 ndash GENERALIDADES 13

BARRAS DE DISTRIBUCIOacuteN 16INSTALACIOacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS 18BATERIacuteAS DE PLOMO 18BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO 19CARGADOR DE BATERIacuteAS 21

116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA 24TRANSFORMADORES RECTIFICADORES (TR) 30

116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA 36UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE CSD (CONSTANT SPEED DRIVE) 38GENERADOR INTEGRADO IDG (INTEGRATED DRIVE GENERATOR) 41INVERSORES DE CORRIENTE ROTATORIOS 49GENERADOR DE ARRANQUE (STARTER GENERATOR A C) 50

116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56EL INVERSOR ESTAacuteTICO DE EMERGENCIA 57RAT (RAM AIR TURBINE) Y ADG (AIR DRIVE GENERATOR) 58

116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63REGULADORES DE VOLTAJE 64

116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75

INVERSORES 75TRANSFORMADORES 77RECTIFICADORES 80

116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83PROTECCIOacuteN DIFERENCIAL (DP) 85PROTECCIOacuteN POR SECUENCIA DE FASE INCORRECTA (PS) 86PROTECCIOacuteN POR SOBREVOLTAJE (OV) 87PROTECCIOacuteN POR BAJO VOLTAJE (UV) 87PROTECCIOacuteN POR SOBREFRECUENCIA (OF) 88PROTECCIOacuteN POR BAJA FRECUENCIA (UF) 88LAS PROTECCIONES DE DC 89PROTECCIOacuteN POR SOBREVELOCIDAD (OS) 91PROTECCIOacuteN POR BAJA VELOCIDAD (US)92

PROTECCIONES DE LOS TR Y DE LAS BATERIacuteAS 93116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94

PANEL DE POTENCIA EXTERIOR 96PANEL DE CONTROL DE BARRAS (BCU) O (BPCU) 97

116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100INDICACIOacuteN POR VISORES MAGNEacuteTICOS 104

116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

117 ndash EQUIPO Y MOBILIARIO 109117ndash0 ndash GENERALIDADES 111117ndash1 ndash REQUISITOS DE EQUIPOS DE EMERGENCIA 112

DISTRIBUCIOacuteN DEL EQUIPO DE EMERGENCIA EN LA CABINA DE PASAJEROS 113RAMPAS DE DESLIZAMIENTO Y ESCAPE 116

117ndash2 ndash ASIENTOS ARNESES Y CINTURONES 119ASIENTOS PARA LOS PILOTOS 119ASIENTOS PARA LOS OBSERVADORES 122ASIENTOS DE CABINA DE PASAJEROS 123ASIENTOS PARA LA TRIPULACIOacuteN AUXILIAR 124ASIENTOS PARA LOS PASAJEROS 125ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE PILOTOS 128ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE OBSERVADORES Y AUXILIARES 129CINTURONES PARA PASAJEROS 130

117ndash3 ndash DISPOSICIOacuteN DE EQUIPOS Y MOBILIARIO EN CABINA 131LAVABOS 132GALLEYS BUFETS Y COCINAS 134ZONAS DE DESCANSO PARA LA TRIPULACIOacuteN 135COMPARTIMIENTO DE DESCANSO EN CABINA 135COMPARTIMIENTO PARA DESCANSO EN BODEGA 136RECUBRIMIENTOS DE LA CABINA 137

117ndash4 ndash EQUIPO DE ENTRETENIMIENTO EN CABINA 139SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON SONIDO 140SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON IMAGEN 141

117ndash5 ndash EQUIPO Y MANIPULACIOacuteN DE CARGA 144BODEGAS DE CARGA 144MECANISMOS DE FIJACIOacuteN DE CARGA Y CONTENEDORES 147MECANISMOS DE ARRASTRE DE CONTENEDORES 148MECANISMOS DE GUIADO Y BLOCAJE DE CONTENEDORES 149MECANISMO DE BLOCAJE DE FONDO 150MECANISMO DE BLOCAJE INTERMEDIO 150MECANISMO DE BLOCAJE DE UMBRAL 151

117ndash6 ndash ESCALERAS 152ESCALERAS FIJAS 152

ESCALERAS MOacuteVILES 153ESCALERA DELANTERA 154ESCALERA POSTERIOR 156

118 ndash DETECCIoacuteN Y EXTINCIoacuteN DE FUEGO 161118ndash0 ndash GENERALIDADES 163

CARACTERIacuteSTICAS DE LOS SISTEMAS DE DETECCIOacuteNCONTRA EL FUEGO 163MEacuteTODOS DE DETECCIOacuteN 164TIPOS DE FUEGO 164CLASIFICACIOacuteN DE LAS ZONAS EXPUESTAS ALPELIGRO DE INCENDIO 165CARACTERIacuteSTICAS DE LOS AGENTES EXTINTORES 166

118ndash1 ndash SISTEMAS DE DETECCIOacuteN Y ALERTA 167TIPOS DE SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE INCENDIOS 168SISTEMA DE TERMOPARES 168SISTEMA DE CONTACTOS 169SISTEMA DE ANILLOS CONTINUOS 169SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE FUEGO DE PRESIOacuteN CONSTANTE (SYSTRON DONNER) 170MONTAJE Y FIJACIOacuteN DE LOS LAZOS DETECTORES 173ESQUEMA TIacutePICO COMPLETO PARA UN B-717 Y MD-80 174SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE HUMO 175DETECTORES DE MONOacuteXIDO DE CARBONO 175DETECTORES DE CEacuteLULA FOTOELEacuteCTRICA 176DETECTORES DE HUMO EN COMPARTIMIENTOS DE EQUIPOS ELECTROacuteNICOS 177DETECTORES DE HUMO EN LOS LAVABOS 178DETECTORES DE HUMO EN BODEGAS 179

118ndash2 ndash SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS 180RECIPIENTES DE ALMACENAJE 180CARTUCHOS EXPLOSIVOS EN BOTELLAS EXTINTORAS GRAacuteFICOS DE DISPARO 181CONDUCCIONES 182CONTROLES PARA LA DESCARGA DE AGENTEEXTINTOR EN LOS MOTORES 183INDICACIOacuteN DE BAJA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR 186SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIO EN LASBODEGAS 187SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS EN LOS LAVABOS 189

118ndash3 ndash COMPROBACIONES Y AVISOS DEL SISTEMA 191COMPROBACIONES (TEST) 191AVISOS EN CABINA 192COMPROBACIONES A LOS CARTUCHOS DE DISPARO DE LAS BOTELLAS 193

INSTALACIOacuteN PARA PRUEBA DE UN CARTUCHO EXPLOSIVO 193

118ndash4 ndash EXTINTORES PORTAacuteTILES 194EXTINTORES DE AGUA 196EXTINTORES AEROSOLES 196

119 ndash MANDOS DE VUELO 197119ndash0 ndash GENERALIDADES 199119ndash1 ndash MANDOS DE VUELO PRIMARIOS 207

SISTEMA DE ALABEO 208ELEMENTOS DE MANDO 209MECANISMOS DE INTERCONEXIOacuteN 212ALERONES DE ALTA Y BAJA VELOCIDAD 214LOS SPOILERS COMO AYUDA EN EL MOVIMIENTO DE ALABEO 216SISTEMA DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO MECAacuteNICO 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 223CONTROL DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN EN AVIONES FLY BY WIRE 224LIMITACIOacuteN DE RECORRIDO DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 225SISTEMA DE PROFUNDIDAD 227TIMONES DE PROFUNDIDAD 228CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 229ACTUACIOacuteN HIDRAacuteULICA DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 231CONTROL DE LA PROFUNDIDAD EN AERONAVES FLY BY WIRE 232SERVOACTUADORES 233PROTECCIOacuteN DE AXIMETRIacuteA DE LOS TIMONES 234INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 235

119ndash2 ndash LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA 236COMPENSACIOacuteN DE FRISE 237COMPENSACIOacuteN POR CORNADURA 237COMPENSACIOacuteN HANDLEY PAGE 238ALETAS AJUSTABLES EN TIERRA DE MANDO INDIRECTO 239ALETAS CON MANDO DIRECTO 240LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA SOBRE EL EJE TRANSVERSAL (COMPENSACIOacuteN DE CABECEO) 244COMPENSACIOacuteN LONGITUDINAL MEDIANTE EL MOVIMIENTO DEL COMBUSTIBLE 245

119ndash3 ndash CONTROL DE LA CARGA ACTIVA 247CONTROL DE ALABEO 252

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

34

F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

36

F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

IacuteNDICE

PRoacuteLOGO 9

116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO 11116ndash0 ndash GENERALIDADES 13

BARRAS DE DISTRIBUCIOacuteN 16INSTALACIOacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS 18BATERIacuteAS DE PLOMO 18BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO 19CARGADOR DE BATERIacuteAS 21

116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA 24TRANSFORMADORES RECTIFICADORES (TR) 30

116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA 36UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE CSD (CONSTANT SPEED DRIVE) 38GENERADOR INTEGRADO IDG (INTEGRATED DRIVE GENERATOR) 41INVERSORES DE CORRIENTE ROTATORIOS 49GENERADOR DE ARRANQUE (STARTER GENERATOR A C) 50

116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56EL INVERSOR ESTAacuteTICO DE EMERGENCIA 57RAT (RAM AIR TURBINE) Y ADG (AIR DRIVE GENERATOR) 58

116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63REGULADORES DE VOLTAJE 64

116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75

INVERSORES 75TRANSFORMADORES 77RECTIFICADORES 80

116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83PROTECCIOacuteN DIFERENCIAL (DP) 85PROTECCIOacuteN POR SECUENCIA DE FASE INCORRECTA (PS) 86PROTECCIOacuteN POR SOBREVOLTAJE (OV) 87PROTECCIOacuteN POR BAJO VOLTAJE (UV) 87PROTECCIOacuteN POR SOBREFRECUENCIA (OF) 88PROTECCIOacuteN POR BAJA FRECUENCIA (UF) 88LAS PROTECCIONES DE DC 89PROTECCIOacuteN POR SOBREVELOCIDAD (OS) 91PROTECCIOacuteN POR BAJA VELOCIDAD (US)92

PROTECCIONES DE LOS TR Y DE LAS BATERIacuteAS 93116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94

PANEL DE POTENCIA EXTERIOR 96PANEL DE CONTROL DE BARRAS (BCU) O (BPCU) 97

116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100INDICACIOacuteN POR VISORES MAGNEacuteTICOS 104

116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

117 ndash EQUIPO Y MOBILIARIO 109117ndash0 ndash GENERALIDADES 111117ndash1 ndash REQUISITOS DE EQUIPOS DE EMERGENCIA 112

DISTRIBUCIOacuteN DEL EQUIPO DE EMERGENCIA EN LA CABINA DE PASAJEROS 113RAMPAS DE DESLIZAMIENTO Y ESCAPE 116

117ndash2 ndash ASIENTOS ARNESES Y CINTURONES 119ASIENTOS PARA LOS PILOTOS 119ASIENTOS PARA LOS OBSERVADORES 122ASIENTOS DE CABINA DE PASAJEROS 123ASIENTOS PARA LA TRIPULACIOacuteN AUXILIAR 124ASIENTOS PARA LOS PASAJEROS 125ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE PILOTOS 128ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE OBSERVADORES Y AUXILIARES 129CINTURONES PARA PASAJEROS 130

117ndash3 ndash DISPOSICIOacuteN DE EQUIPOS Y MOBILIARIO EN CABINA 131LAVABOS 132GALLEYS BUFETS Y COCINAS 134ZONAS DE DESCANSO PARA LA TRIPULACIOacuteN 135COMPARTIMIENTO DE DESCANSO EN CABINA 135COMPARTIMIENTO PARA DESCANSO EN BODEGA 136RECUBRIMIENTOS DE LA CABINA 137

117ndash4 ndash EQUIPO DE ENTRETENIMIENTO EN CABINA 139SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON SONIDO 140SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON IMAGEN 141

117ndash5 ndash EQUIPO Y MANIPULACIOacuteN DE CARGA 144BODEGAS DE CARGA 144MECANISMOS DE FIJACIOacuteN DE CARGA Y CONTENEDORES 147MECANISMOS DE ARRASTRE DE CONTENEDORES 148MECANISMOS DE GUIADO Y BLOCAJE DE CONTENEDORES 149MECANISMO DE BLOCAJE DE FONDO 150MECANISMO DE BLOCAJE INTERMEDIO 150MECANISMO DE BLOCAJE DE UMBRAL 151

117ndash6 ndash ESCALERAS 152ESCALERAS FIJAS 152

ESCALERAS MOacuteVILES 153ESCALERA DELANTERA 154ESCALERA POSTERIOR 156

118 ndash DETECCIoacuteN Y EXTINCIoacuteN DE FUEGO 161118ndash0 ndash GENERALIDADES 163

CARACTERIacuteSTICAS DE LOS SISTEMAS DE DETECCIOacuteNCONTRA EL FUEGO 163MEacuteTODOS DE DETECCIOacuteN 164TIPOS DE FUEGO 164CLASIFICACIOacuteN DE LAS ZONAS EXPUESTAS ALPELIGRO DE INCENDIO 165CARACTERIacuteSTICAS DE LOS AGENTES EXTINTORES 166

118ndash1 ndash SISTEMAS DE DETECCIOacuteN Y ALERTA 167TIPOS DE SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE INCENDIOS 168SISTEMA DE TERMOPARES 168SISTEMA DE CONTACTOS 169SISTEMA DE ANILLOS CONTINUOS 169SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE FUEGO DE PRESIOacuteN CONSTANTE (SYSTRON DONNER) 170MONTAJE Y FIJACIOacuteN DE LOS LAZOS DETECTORES 173ESQUEMA TIacutePICO COMPLETO PARA UN B-717 Y MD-80 174SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE HUMO 175DETECTORES DE MONOacuteXIDO DE CARBONO 175DETECTORES DE CEacuteLULA FOTOELEacuteCTRICA 176DETECTORES DE HUMO EN COMPARTIMIENTOS DE EQUIPOS ELECTROacuteNICOS 177DETECTORES DE HUMO EN LOS LAVABOS 178DETECTORES DE HUMO EN BODEGAS 179

118ndash2 ndash SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS 180RECIPIENTES DE ALMACENAJE 180CARTUCHOS EXPLOSIVOS EN BOTELLAS EXTINTORAS GRAacuteFICOS DE DISPARO 181CONDUCCIONES 182CONTROLES PARA LA DESCARGA DE AGENTEEXTINTOR EN LOS MOTORES 183INDICACIOacuteN DE BAJA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR 186SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIO EN LASBODEGAS 187SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS EN LOS LAVABOS 189

118ndash3 ndash COMPROBACIONES Y AVISOS DEL SISTEMA 191COMPROBACIONES (TEST) 191AVISOS EN CABINA 192COMPROBACIONES A LOS CARTUCHOS DE DISPARO DE LAS BOTELLAS 193

INSTALACIOacuteN PARA PRUEBA DE UN CARTUCHO EXPLOSIVO 193

118ndash4 ndash EXTINTORES PORTAacuteTILES 194EXTINTORES DE AGUA 196EXTINTORES AEROSOLES 196

119 ndash MANDOS DE VUELO 197119ndash0 ndash GENERALIDADES 199119ndash1 ndash MANDOS DE VUELO PRIMARIOS 207

SISTEMA DE ALABEO 208ELEMENTOS DE MANDO 209MECANISMOS DE INTERCONEXIOacuteN 212ALERONES DE ALTA Y BAJA VELOCIDAD 214LOS SPOILERS COMO AYUDA EN EL MOVIMIENTO DE ALABEO 216SISTEMA DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO MECAacuteNICO 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 223CONTROL DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN EN AVIONES FLY BY WIRE 224LIMITACIOacuteN DE RECORRIDO DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 225SISTEMA DE PROFUNDIDAD 227TIMONES DE PROFUNDIDAD 228CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 229ACTUACIOacuteN HIDRAacuteULICA DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 231CONTROL DE LA PROFUNDIDAD EN AERONAVES FLY BY WIRE 232SERVOACTUADORES 233PROTECCIOacuteN DE AXIMETRIacuteA DE LOS TIMONES 234INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 235

119ndash2 ndash LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA 236COMPENSACIOacuteN DE FRISE 237COMPENSACIOacuteN POR CORNADURA 237COMPENSACIOacuteN HANDLEY PAGE 238ALETAS AJUSTABLES EN TIERRA DE MANDO INDIRECTO 239ALETAS CON MANDO DIRECTO 240LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA SOBRE EL EJE TRANSVERSAL (COMPENSACIOacuteN DE CABECEO) 244COMPENSACIOacuteN LONGITUDINAL MEDIANTE EL MOVIMIENTO DEL COMBUSTIBLE 245

119ndash3 ndash CONTROL DE LA CARGA ACTIVA 247CONTROL DE ALABEO 252

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

11

116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

13

116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

PROTECCIONES DE LOS TR Y DE LAS BATERIacuteAS 93116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94

PANEL DE POTENCIA EXTERIOR 96PANEL DE CONTROL DE BARRAS (BCU) O (BPCU) 97

116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100INDICACIOacuteN POR VISORES MAGNEacuteTICOS 104

116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

117 ndash EQUIPO Y MOBILIARIO 109117ndash0 ndash GENERALIDADES 111117ndash1 ndash REQUISITOS DE EQUIPOS DE EMERGENCIA 112

DISTRIBUCIOacuteN DEL EQUIPO DE EMERGENCIA EN LA CABINA DE PASAJEROS 113RAMPAS DE DESLIZAMIENTO Y ESCAPE 116

117ndash2 ndash ASIENTOS ARNESES Y CINTURONES 119ASIENTOS PARA LOS PILOTOS 119ASIENTOS PARA LOS OBSERVADORES 122ASIENTOS DE CABINA DE PASAJEROS 123ASIENTOS PARA LA TRIPULACIOacuteN AUXILIAR 124ASIENTOS PARA LOS PASAJEROS 125ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE PILOTOS 128ARNESES Y CINTURONES DE ASIENTOS DE OBSERVADORES Y AUXILIARES 129CINTURONES PARA PASAJEROS 130

117ndash3 ndash DISPOSICIOacuteN DE EQUIPOS Y MOBILIARIO EN CABINA 131LAVABOS 132GALLEYS BUFETS Y COCINAS 134ZONAS DE DESCANSO PARA LA TRIPULACIOacuteN 135COMPARTIMIENTO DE DESCANSO EN CABINA 135COMPARTIMIENTO PARA DESCANSO EN BODEGA 136RECUBRIMIENTOS DE LA CABINA 137

117ndash4 ndash EQUIPO DE ENTRETENIMIENTO EN CABINA 139SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON SONIDO 140SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO CON IMAGEN 141

117ndash5 ndash EQUIPO Y MANIPULACIOacuteN DE CARGA 144BODEGAS DE CARGA 144MECANISMOS DE FIJACIOacuteN DE CARGA Y CONTENEDORES 147MECANISMOS DE ARRASTRE DE CONTENEDORES 148MECANISMOS DE GUIADO Y BLOCAJE DE CONTENEDORES 149MECANISMO DE BLOCAJE DE FONDO 150MECANISMO DE BLOCAJE INTERMEDIO 150MECANISMO DE BLOCAJE DE UMBRAL 151

117ndash6 ndash ESCALERAS 152ESCALERAS FIJAS 152

ESCALERAS MOacuteVILES 153ESCALERA DELANTERA 154ESCALERA POSTERIOR 156

118 ndash DETECCIoacuteN Y EXTINCIoacuteN DE FUEGO 161118ndash0 ndash GENERALIDADES 163

CARACTERIacuteSTICAS DE LOS SISTEMAS DE DETECCIOacuteNCONTRA EL FUEGO 163MEacuteTODOS DE DETECCIOacuteN 164TIPOS DE FUEGO 164CLASIFICACIOacuteN DE LAS ZONAS EXPUESTAS ALPELIGRO DE INCENDIO 165CARACTERIacuteSTICAS DE LOS AGENTES EXTINTORES 166

118ndash1 ndash SISTEMAS DE DETECCIOacuteN Y ALERTA 167TIPOS DE SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE INCENDIOS 168SISTEMA DE TERMOPARES 168SISTEMA DE CONTACTOS 169SISTEMA DE ANILLOS CONTINUOS 169SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE FUEGO DE PRESIOacuteN CONSTANTE (SYSTRON DONNER) 170MONTAJE Y FIJACIOacuteN DE LOS LAZOS DETECTORES 173ESQUEMA TIacutePICO COMPLETO PARA UN B-717 Y MD-80 174SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE HUMO 175DETECTORES DE MONOacuteXIDO DE CARBONO 175DETECTORES DE CEacuteLULA FOTOELEacuteCTRICA 176DETECTORES DE HUMO EN COMPARTIMIENTOS DE EQUIPOS ELECTROacuteNICOS 177DETECTORES DE HUMO EN LOS LAVABOS 178DETECTORES DE HUMO EN BODEGAS 179

118ndash2 ndash SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS 180RECIPIENTES DE ALMACENAJE 180CARTUCHOS EXPLOSIVOS EN BOTELLAS EXTINTORAS GRAacuteFICOS DE DISPARO 181CONDUCCIONES 182CONTROLES PARA LA DESCARGA DE AGENTEEXTINTOR EN LOS MOTORES 183INDICACIOacuteN DE BAJA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR 186SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIO EN LASBODEGAS 187SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS EN LOS LAVABOS 189

118ndash3 ndash COMPROBACIONES Y AVISOS DEL SISTEMA 191COMPROBACIONES (TEST) 191AVISOS EN CABINA 192COMPROBACIONES A LOS CARTUCHOS DE DISPARO DE LAS BOTELLAS 193

INSTALACIOacuteN PARA PRUEBA DE UN CARTUCHO EXPLOSIVO 193

118ndash4 ndash EXTINTORES PORTAacuteTILES 194EXTINTORES DE AGUA 196EXTINTORES AEROSOLES 196

119 ndash MANDOS DE VUELO 197119ndash0 ndash GENERALIDADES 199119ndash1 ndash MANDOS DE VUELO PRIMARIOS 207

SISTEMA DE ALABEO 208ELEMENTOS DE MANDO 209MECANISMOS DE INTERCONEXIOacuteN 212ALERONES DE ALTA Y BAJA VELOCIDAD 214LOS SPOILERS COMO AYUDA EN EL MOVIMIENTO DE ALABEO 216SISTEMA DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO MECAacuteNICO 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 223CONTROL DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN EN AVIONES FLY BY WIRE 224LIMITACIOacuteN DE RECORRIDO DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 225SISTEMA DE PROFUNDIDAD 227TIMONES DE PROFUNDIDAD 228CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 229ACTUACIOacuteN HIDRAacuteULICA DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 231CONTROL DE LA PROFUNDIDAD EN AERONAVES FLY BY WIRE 232SERVOACTUADORES 233PROTECCIOacuteN DE AXIMETRIacuteA DE LOS TIMONES 234INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 235

119ndash2 ndash LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA 236COMPENSACIOacuteN DE FRISE 237COMPENSACIOacuteN POR CORNADURA 237COMPENSACIOacuteN HANDLEY PAGE 238ALETAS AJUSTABLES EN TIERRA DE MANDO INDIRECTO 239ALETAS CON MANDO DIRECTO 240LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA SOBRE EL EJE TRANSVERSAL (COMPENSACIOacuteN DE CABECEO) 244COMPENSACIOacuteN LONGITUDINAL MEDIANTE EL MOVIMIENTO DEL COMBUSTIBLE 245

119ndash3 ndash CONTROL DE LA CARGA ACTIVA 247CONTROL DE ALABEO 252

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

ESCALERAS MOacuteVILES 153ESCALERA DELANTERA 154ESCALERA POSTERIOR 156

118 ndash DETECCIoacuteN Y EXTINCIoacuteN DE FUEGO 161118ndash0 ndash GENERALIDADES 163

CARACTERIacuteSTICAS DE LOS SISTEMAS DE DETECCIOacuteNCONTRA EL FUEGO 163MEacuteTODOS DE DETECCIOacuteN 164TIPOS DE FUEGO 164CLASIFICACIOacuteN DE LAS ZONAS EXPUESTAS ALPELIGRO DE INCENDIO 165CARACTERIacuteSTICAS DE LOS AGENTES EXTINTORES 166

118ndash1 ndash SISTEMAS DE DETECCIOacuteN Y ALERTA 167TIPOS DE SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE INCENDIOS 168SISTEMA DE TERMOPARES 168SISTEMA DE CONTACTOS 169SISTEMA DE ANILLOS CONTINUOS 169SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE FUEGO DE PRESIOacuteN CONSTANTE (SYSTRON DONNER) 170MONTAJE Y FIJACIOacuteN DE LOS LAZOS DETECTORES 173ESQUEMA TIacutePICO COMPLETO PARA UN B-717 Y MD-80 174SISTEMAS DE DETECCIOacuteN DE HUMO 175DETECTORES DE MONOacuteXIDO DE CARBONO 175DETECTORES DE CEacuteLULA FOTOELEacuteCTRICA 176DETECTORES DE HUMO EN COMPARTIMIENTOS DE EQUIPOS ELECTROacuteNICOS 177DETECTORES DE HUMO EN LOS LAVABOS 178DETECTORES DE HUMO EN BODEGAS 179

118ndash2 ndash SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS 180RECIPIENTES DE ALMACENAJE 180CARTUCHOS EXPLOSIVOS EN BOTELLAS EXTINTORAS GRAacuteFICOS DE DISPARO 181CONDUCCIONES 182CONTROLES PARA LA DESCARGA DE AGENTEEXTINTOR EN LOS MOTORES 183INDICACIOacuteN DE BAJA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR 186SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIO EN LASBODEGAS 187SISTEMAS DE EXTINCIOacuteN DE INCENDIOS EN LOS LAVABOS 189

118ndash3 ndash COMPROBACIONES Y AVISOS DEL SISTEMA 191COMPROBACIONES (TEST) 191AVISOS EN CABINA 192COMPROBACIONES A LOS CARTUCHOS DE DISPARO DE LAS BOTELLAS 193

INSTALACIOacuteN PARA PRUEBA DE UN CARTUCHO EXPLOSIVO 193

118ndash4 ndash EXTINTORES PORTAacuteTILES 194EXTINTORES DE AGUA 196EXTINTORES AEROSOLES 196

119 ndash MANDOS DE VUELO 197119ndash0 ndash GENERALIDADES 199119ndash1 ndash MANDOS DE VUELO PRIMARIOS 207

SISTEMA DE ALABEO 208ELEMENTOS DE MANDO 209MECANISMOS DE INTERCONEXIOacuteN 212ALERONES DE ALTA Y BAJA VELOCIDAD 214LOS SPOILERS COMO AYUDA EN EL MOVIMIENTO DE ALABEO 216SISTEMA DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO MECAacuteNICO 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 223CONTROL DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN EN AVIONES FLY BY WIRE 224LIMITACIOacuteN DE RECORRIDO DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 225SISTEMA DE PROFUNDIDAD 227TIMONES DE PROFUNDIDAD 228CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 229ACTUACIOacuteN HIDRAacuteULICA DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 231CONTROL DE LA PROFUNDIDAD EN AERONAVES FLY BY WIRE 232SERVOACTUADORES 233PROTECCIOacuteN DE AXIMETRIacuteA DE LOS TIMONES 234INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 235

119ndash2 ndash LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA 236COMPENSACIOacuteN DE FRISE 237COMPENSACIOacuteN POR CORNADURA 237COMPENSACIOacuteN HANDLEY PAGE 238ALETAS AJUSTABLES EN TIERRA DE MANDO INDIRECTO 239ALETAS CON MANDO DIRECTO 240LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA SOBRE EL EJE TRANSVERSAL (COMPENSACIOacuteN DE CABECEO) 244COMPENSACIOacuteN LONGITUDINAL MEDIANTE EL MOVIMIENTO DEL COMBUSTIBLE 245

119ndash3 ndash CONTROL DE LA CARGA ACTIVA 247CONTROL DE ALABEO 252

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

INSTALACIOacuteN PARA PRUEBA DE UN CARTUCHO EXPLOSIVO 193

118ndash4 ndash EXTINTORES PORTAacuteTILES 194EXTINTORES DE AGUA 196EXTINTORES AEROSOLES 196

119 ndash MANDOS DE VUELO 197119ndash0 ndash GENERALIDADES 199119ndash1 ndash MANDOS DE VUELO PRIMARIOS 207

SISTEMA DE ALABEO 208ELEMENTOS DE MANDO 209MECANISMOS DE INTERCONEXIOacuteN 212ALERONES DE ALTA Y BAJA VELOCIDAD 214LOS SPOILERS COMO AYUDA EN EL MOVIMIENTO DE ALABEO 216SISTEMA DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO MECAacuteNICO 218CONTROL Y FUNCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 223CONTROL DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN EN AVIONES FLY BY WIRE 224LIMITACIOacuteN DE RECORRIDO DEL TIMOacuteN DE DIRECCIOacuteN 225SISTEMA DE PROFUNDIDAD 227TIMONES DE PROFUNDIDAD 228CONTROL Y ACCIONAMIENTO DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 229ACTUACIOacuteN HIDRAacuteULICA DE LOS TIMONES DE PROFUNDIDAD 231CONTROL DE LA PROFUNDIDAD EN AERONAVES FLY BY WIRE 232SERVOACTUADORES 233PROTECCIOacuteN DE AXIMETRIacuteA DE LOS TIMONES 234INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 235

119ndash2 ndash LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA 236COMPENSACIOacuteN DE FRISE 237COMPENSACIOacuteN POR CORNADURA 237COMPENSACIOacuteN HANDLEY PAGE 238ALETAS AJUSTABLES EN TIERRA DE MANDO INDIRECTO 239ALETAS CON MANDO DIRECTO 240LA COMPENSACIOacuteN AERODINAacuteMICA SOBRE EL EJE TRANSVERSAL (COMPENSACIOacuteN DE CABECEO) 244COMPENSACIOacuteN LONGITUDINAL MEDIANTE EL MOVIMIENTO DEL COMBUSTIBLE 245

119ndash3 ndash CONTROL DE LA CARGA ACTIVA 247CONTROL DE ALABEO 252

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

CONTROL DIRECCIONAL252CONTROL DE CABECEO 253LEYES DE CONTROL DE VUELO O LEYES DE PILOTAJE 253MODOS DE LA LEY NORMAL255LEY NORMAL DE PITCH (NZ LAW) 256LEY LATERAL NORMAL 257MODOS DE LA LEY ALTERNATIVA 257LEYES DIRECTAS 259LEYES ESPECIacuteFICAS O DE PROTECCIOacuteN 260LEY DE FLARE EN PITCH 261LEY DE PROTECCIOacuteN POR ALTO AacuteNGULO DE ATAQUE 261LEY VC PROT (LEY DE PROTECCIOacuteN POR VELOCIDAD DEL AVIOacuteN CALIBRADA) 262LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD(PROTECCIOacuteN VMO 1) 263LEY DE PROTECCIOacuteN DE ALTA VELOCIDAD VMO 2 264PROTECCIOacuteN DE ALPHA FLOOR 265FUNCIOacuteN LAF (LOAD ALLEVIATION FUNCTION) 266FUNCIONES ASOCIADAS 267LOacuteGICA DE PRIORIDAD EN EL CONTROL DE LA AERONAVE 267

119ndash4 ndash MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS 269ELEMENTOS HIPERSUSTENTADORES 269FLAPS DE BORDE DE ATAQUE (FLAPS KRUEGUER) 270LOS SLATS 272FLAPS DE BORDE DE SALIDA 275FLAPS DE FOWLER 276FLAPS DE INTRADOacuteS 278FLAPS DE ZAP 279FLAPS DE AUMENTO DE CURVATURA Y CONTROL DE CAPA LIacuteMITE 279ESTABILIZADOR HORIZONTAL MOacuteVIL 283CONTROL DE COMPENSACIOacuteN DE CABECEO ENAVIONES FLY BY WIRE 286

119ndash5 ndash AMORTIGUADORES DE SUSTENTACIOacuteN 288FRENOS AERODINAacuteMICOS 288SPOILERS COMO FRENOS AERODINAacuteMICOS (AEROFRENOS) 289FUNCIONAMIENTO DE LOS SPOILERS COMO FRENOSAERODINAacuteMICOS EN EL ATERRIZAJE 291INTERRELACIOacuteN DE LOS SPOILERS CON EL SISTEMA DE FRENOS DE LAS RUEDAS DEL TREN DE ATERRIZAJE 291

119ndash6 ndash FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 293SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO MECAacuteNICO 293

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

SISTEMAS DE CONTROL MECAacuteNICO Y ACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 295SISTEMAS DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO Y ACCIONAMIENTO ELEacuteCTRICO 297SISTEMA DE CONTROL ELEacuteCTRICO O ELECTROacuteNICO YACCIONAMIENTO HIDRAacuteULICO 298REDUNDANCIA DE ACTUACIOacuteN 300ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL 304MANDOS DE CONTROL EN COLUMNA 306CONTROLES DE LOS MANDOS SECUNDARIOS 308MANDOS DE CONTROL DE SPOILERS Y FLAPS 308MANDOS DE CONTROL EN AERONAVES (FLY BY WIRE) 309CONTROLES DE LOS MANDOS DE VUELO SECUNDARIOS (FLY BY WIRE) 312

119ndash7 ndash SENSACIOacuteN ARTIFICIAL Y AMORTIGUACIOacuteN 313RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS Y RESTITUCIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LOS MANDOS 313LA RESTITUCIOacuteN DE ESFUERZOS EN AVIONES FLY BY WIRE 315SENSACIOacuteN ARTIFICIAL HIDROMECAacuteNICA 315AMORTIGUADOR DE GUINtildeADA 317COMPENSACIOacuteN DE MACH 318AMORTIGUADORES DE MOVIMIENTOS BRUSCOS 321

119ndash8 ndash EQUILIBRADO Y REGLAJE DE SUPERFICIES 323EQUILIBRADO 323REGLAJE DE LAS SUPERFICIES 324

119ndash9 ndash SISTEMA DE PROTECCIOacuteN Y ALERTA DE ENTRADA EN PEacuteRDIDA 327

119ndash10 ndash INDICACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 331MICROINTERRUPTORES 331MICROINTERRUPTORES DE PROXIMIDAD 332SENSORES DE POSICIOacuteN LINEALES Y ROTATORIOS (LVDT) Y (RVDT) 333PRESENTACIOacuteN DE LA INFORMACIOacuteN DE POSICIOacuteN DE LAS SUPERFICIES 334PRESENTACIOacuteN ANALOacuteGICA 335PRESENTACIOacuteN DIGITAL 336PRESENTACIOacuteN MECAacuteNICA DE LA INDICACIOacuteN DEPOSICIOacuteN 339

119ndash11 ndash INTERRELACIOacuteN CON EL PILOTO AUTOMAacuteTICO 341

BIBLIOGRAFIacuteA DE CONSULTA 343

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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PRoacuteLOGO

Un buen compantildeero y amigo Felipe Gato Gutieacuterrez me ha pedido que escriba unas palabras proacutelogo en uno de sus libros que realiza para la formacioacuten de los nuevos Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en la escuela de Cheste en Valencia

He visto el libro que abarca cuatro capiacutetulos de cuatro sistemas de aeronave adaptado a las uacuteltimas normativas europeas de EASA creo que es una obra teacutecnica impagable primero por el esfuerzo que supone todo lo que sea crear algo formativo y segundo por la misioacuten que realiza ya que hoy se necesitan Teacutecnicos de Mantenimiento de Aeronaves en muchos lugares de este paiacutes para cubrir la explosioacuten que ha habido en el mercado aeronaacuteutico en los uacuteltimos antildeos Formar a estas personas es una teacutecnica algo depurada ya que no vamos a inventar nada si decimos que el avioacuten es quizaacutes la maacutequina maacutes avanzada en la industria y es de ella de donde parte la tecnologiacutea de otras maacutequinas tractoras

En este tomo se trata desde la generacioacuten de la potencia eleacutectrica a los mandos de vuelo pasando por la proteccioacuten contra incendios y el equipo y mobiliario interno de las cabinas y bodegas Estos capiacutetulos o sistemas ATA tienen mucha ligazoacuten entre siacute son unos de los que maacutes ldquotocamosrdquo ya que en ellos se dan las circunstancias que alimentan de potencia eleacutectrica a la maacutequina la protegen contra el fuego y la controlan en su camino por el aire todo desde un mobiliario interno con un alto grado de comodidad servicio y confortabilidad Y aunque hoy existe mucha avioacutenica es indudable que sin estos elementos los ldquobitesrdquo no funcionan No seacute si alguacuten diacutea todo seraacute electroacutenica pero dudo que estos sistemas tan importantes desaparezcan Lo uacutenico que puede pasar es que cambien de nombre

Por eso quiero decir a los que cojan este libro en sus manos que el trabajo que ha hecho mi amigo y compantildeero Felipe Gato es verdaderamente importante ajustado a las necesidades actuales y futuras que yo admiro porque confieso mi vagueriacutea para ponerme a hacer una cosa asiacute Con lo que lleva de ilustracioacuten de conocimientos teacutecnicos y luego de composicioacuten fiacutesica en texto y en figuras para que todo se entienda bien Y creo que lo ha conseguido como casi todo lo que trata de hacer este gran profesional

Y conste que lo que escribo es porque lo siento de verdad y asiacute lo debeacuteis tomar asiacute como tambieacuten si estudiaacuteis el libro ponedle un poco de esfuerzo y algo de ese corazoacuten desde el que he escrito estas liacuteneas

Suerte

Ceacutesar Moya VillasanteIngeniero Teacutecnico Aeronaacuteutico

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 ndash SUMINISTRO ELEacuteCTRICO

116ndash0 ndash GENERALIDADES 13116ndash1 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE CONTINUA 23116ndash2 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE CORRIENTE ALTERNA 35116ndash3 ndash GENERACIOacuteN DE SUMINISTRO DE EMERGENCIA 56116ndash4 ndash REGULACIOacuteN DE LA TENSIOacuteN 63116ndash5 ndash DISTRIBUCIOacuteN DE LA POTENCIA 67116ndash6 ndash INVERSORES TRANSFORMADORES Y RECTIFICADORES 75116ndash7 ndash PROTECCIOacuteN Y CONTROL DE CIRCUITOS 83116ndash8 ndash ENERGIacuteA EXTERNAGENERADA EN TIERRA 94116ndash9 ndash INDICACIONES Y AVISOS 100116ndash10 ndash SITUACIOacuteN DE COMPONENTES 106

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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F Gato y A M Gato

Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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F Gato y A M Gato

En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116ndash0 ndash GENERALIDADES

El sistema de potencia eleacutectrica de una aeronave es el conjunto de unidades y componentes eleacutectricos que generan almacenan controlan y distribuyen la energiacutea eleacutectrica a todos los elementos y sistemas de una aeronave que lo necesitan El sistema va complementado con una serie de controles e indicadores que permitiraacuten al piloto analizar la calidad de la corriente asiacute como la forma maacutes idoacutenea de utilizarla en los casos en que no sea automaacuteticamente y sea el piloto el que tenga que manejar la distribucioacuten

En las aeronaves se utiliza corriente eleacutectrica continua (DC) y corriente alterna (AC) Las tensiones maacutes empleadas suelen ser de 115 v 400 ciclos (CPS) de corriente alterna (AC) y de 28 v de corriente continua (DC) Hay una corriente alterna de 28 v 400 CPS que se utiliza para determinados sincros y motores y que la producen unos simples transformadores de tensioacuten

DIAGRAMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

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Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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Como puede observarse en la figura anterior donde se presenta un sistema tiacutepico de una aeronave de dos motores las fuentes de energiacutea proceden de los puntos siguientes

Generadores arrastrados por los motoresbullGenerador arrastrado por el APUbullGenerador RATbullBateriacuteas de a bordobullPotencia Externabull

En el esquema siguiente se presenta un sistema eleacutectrico de una aeronave de generacioacuten actual de dos motores (A-320) donde se aprecia el camino que sigue la corriente eleacutectrica desde las diferentes fuentes de alimentacioacuten hasta las barras de distribucioacuten desde donde se alimentan los respectivos usuarios

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELEacuteCTRICO

Las fuentes principales de alimentacioacuten para AC con la aeronave en vuelo son los alternadores o los generadores de DC (para el caso de aviones solo con este tipo de tensioacuten) que van montados en los motores de empuje del avioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Tambieacuten dispone de un generador montado en la unidad de potencia auxiliar (APU) y que en muchos casos suele ser intercambiable con el de motores

Algunas aeronaves disponen de una Unidad de energiacutea auxiliar independiente que mediante el movimiento de unas palas actuacutea bien un generador solo o una bomba hidraacuteulica que a su vez mueve un alternador esta unidad es una turbina de aire de impacto (RAT)

En tierra ademaacutes de poder utilizar el generador del APU se dispone de una conexioacuten exterior donde se puede conectar un grupo para alimentar de corriente a la aeronave la corriente externa tiene normalmente dos fuentes la red fija de los edificios hangares y puntos de aparcamiento o de un grupo autopropulsado montado sobre un camioacuten o remolcado

La corriente DC es suministrada para los aviones que no disponen de generadores desde Transformadores Rectificadores (TR) que alimentan sus distribuciones o desde una o varias bateriacuteas que solamente alimentan unas determinadas barras del avioacuten Estas bateriacuteas se mantienen activas durante bastante tiempo debido a un cargador exclusivo que las mantiene en tensioacuten y amperaje idoacuteneo para su uso Las bateriacuteas sirven de alimentacioacuten de emergencia DC

En caso de emergencia y no disponiendo de ninguna alimentacioacuten de AC el uacuteltimo recurso es un Inversor Estaacutetico que llevan los aviones que hacen que corriente continua proveniente de las bateriacuteas se transforme en corriente alterna solamente para casos de emergencia y de alimentacioacuten a sistemas llamados esenciales de utilizacioacuten para permitir que la aeronave consiga aterrizar con garantiacutea aunque con las miacutenimas ayudas

Finalmente una serie de luces distribuidas a lo largo del avioacuten llevan sus bateriacuteas autorecargables y que no corresponden a este capiacutetulo sino al de luces (ATA 33) 1114

En caso de aeronaves que tengan varios generadores de energiacutea eleacutectrica el sistema estaraacute dividido de forma que cada generador alimente una parte de los circuitos usuarios de una forma equitativa permitiendo el recurso a procedimientos alternativos en el caso de una averiacutea de uno de ellos hacieacutendose cargo de las alimentaciones el o los otros generadores a traveacutes de conmutadores y circuitos de alimentacioacuten cruzada que entraraacuten generalmente de forma automaacutetica o manualmente por parte del piloto actuando sobre los correspondientes interruptores

Una vez generada la corriente eleacutectrica es necesario comprobar y controlar las caracteriacutesticas de la misma antes de introducirla en el sistema asiacute a la corriente alterna se le comprobaraacute el voltaje y la frecuencia a la corriente continua se le mediraacute el voltaje y a las bateriacuteas se les mediraacute el voltaje y el amperaje

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En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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En cuanto a la forma de comprobacioacuten en unas aeronaves es automaacutetica y constante con indicacioacuten en tiempo real y en otros casos es manual y selectiva siendo el piloto el que va seleccionando las fuentes y comprobando

ESQUEMA ELEacuteCTRICO CON UNIDAD DE VELOCIDAD CONSTANTE (CSD)

BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

Las barras de distribucioacuten son los elementos de unioacuten entre el sistema eleacutectrico de generacioacuten de corriente o los sistemas usuarios Son unas pletinas a las que llega el cable de alimentacioacuten y donde se conectan mediante uniones atornilladas los cables que salen hacia los usuarios

En los esquemas se representan generalmente mediante un rectaacutengulo de bordes laterales redondos en la mayoriacutea de los fabricantes o solo un rectaacutengulo en el interior se rotula la clase de barra que es y de queacute corriente estaacute alimentada seguacuten se puede observar en la siguiente figura donde se presentan varias formas de representar una barra de distribucioacuten

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TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE BARRAS DE DISTRIBUCIoacuteN

En un sistema eleacutectrico hay varias clases de barras entre otras y maacutes comunes encontramos

Barras principalesbullBarras esenciales bullBarras de serviciobullBarras de emergenciabullBarras de bateriacutea bullBarras de handling o servicio en tierrabullBarras calientesbullBarras especiacuteficas para algunos elementos determinadosbull

Todas ellas se energizan seguacuten esteacute programado en el control de la distribucioacuten del sistema general

La ubicacioacuten de los paneles de control de la energiacutea eleacutectrica generalmente es en el panel de sobrecabeza de la cabina accesible desde el asiento de cualquiera de los dos puestos de pilotaje

Los mandos que permiten desconectar las fuentes principales de energiacutea eleacutectrica se encuentran bajo guarda es decir que para su operacioacuten es necesario abrir antes la guarda para evitar actuaciones involuntarias que puedan traer serias consecuencias

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INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

INSTALACIoacuteN Y FUNCIONAMIENTO DE BATERIacuteAS

Son elementos acumuladores de electricidad que nos permiten tener disponible en cualquier momento corriente continua de 12 voltios en aeronaves pequentildeas de la llamada aviacioacuten general y de 28 voltios para en el resto de las aeronaves Esta acumulacioacuten de energiacutea se consigue mediante una suma de tensiones en los vasos con placas de plomo convencionales y de niacutequel cadmio que son las maacutes utilizadas en la aviacioacuten moderna

BATERIacuteAS DE PLOMO

Al ser una bateriacutea un dispositivo electroquiacutemico que almacena energiacutea en forma quiacutemica cuando se conecta a un circuito eleacutectrico la energiacutea quiacutemica se transforma en energiacutea eleacutectrica Todas las bateriacuteas son similares en su construccioacuten y estaacuten compuestas por un nuacutemero de celdas electroquiacutemicas Cada una de estas celdas estaacute compuesta de un electrodo positivo y otro negativo ademaacutes de un separador

BATERIacuteA DE PLOMO

Cuando la bateriacutea se estaacute descargando un cambio electroquiacutemico se estaacute produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos

Las bateriacuteas de plomo son poco utilizadas en el aacutembito aeronaacuteutico solo las encontraremos en algunas aeronaves ligeras son de uso comuacuten en la automocioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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F Gato y A M Gato

DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

BATERIacuteAS DE NIacuteQUEL-CADMIO

Las placas para una bateriacutea instalada en una aeronave son para el electrodo positivo de hidroacutexido de niacutequel y las del electrodo negativo de hidroacutexido de cadmio siendo el electrolito hidroacutexido de potasio

El oxiacutegeno expulsado por las placas negativas es recogido por las placas positivas para formar el bioacutexido de niacutequel

Cuando el proceso de carga ha terminado suelen desprenderse unos gases que se quedan en el interior y que sirven para terminar el proceso total de carga de la bateriacutea

La descarga se hace a la inversa tomando gradualmente el oxiacutegeno perdido de las placas negativas

Este intercambio de oxiacutegeno es energiacutea quiacutemica y provoca que se produzca energiacutea eleacutectrica donde el electrolito es adsorbido por las placas Por lo tanto el uacutenico modo de comprobar el estado de una bateriacutea en este caso de cada vaso es comprobar el nivel del electrolito Sin embargo para las placas de las bateriacuteas de aeronaves algunos fabricantes utilizan acero niquelado con una estructura de niacutequel poroso aglutinada en sus placas y como electrolito el hidroacutexido de potasio

Los elementos hermeacuteticos o celdas van unidos entre siacute por varillas de cobre niquelado introducidas en un habitaacuteculo que suele ser de acero inoxidable

Las uniones de los vasos van al final conectadas a un enchufe que es el que conecta la bateriacutea a las barras de la aeronave

La tensioacuten en los vasos en este tipo de bateriacutea suele ser entre 12 V 14 V por lo tanto el nuacutemero de elementos por bateriacutea oscila entre 19 y 20 dependiendo del fabricante y uso la finalidad es conseguir 28 VDC

Tambieacuten variacutea el reacutegimen de carga de estas bateriacuteas pues se encuentran en el mercado desde 34 amperioshora hasta 40 amperioshora Todo dependeraacute del fabricante

Las bateriacuteas de niacutequelcadmio utilizadas en los aviones tienen una serie de ventajas sobre las ya tradicionales de placas de plomo a saber

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F Gato y A M Gato

Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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Durante el periodo de descarga mantienen un voltaje casi constante hasta bullpoco tiempo antes de descargarse del todoLa relacioacuten que hay entre la energiacutea entregada y el peso de la bateriacutea es bullsuperior a la de los acumuladores tiacutepicos No se descarga la bateriacutea cuando el circuito de utilizacioacuten estaacute abierto y por bullsupuesto no hay sulfatacioacuten de las placasNo se estropean por someterlas a corrientes muy intensas o descargarlas bulldemasiadoSuelen admitir una carga superior a la normalbull

Al contrario que en las bateriacuteas convencionales no hay reaccioacuten quiacutemica entre las placas y el electrolito que se utiliza en este caso (hidroacutexido de potasio) actuacutea solo como conductor Tiene como contrapartida que no se puede determinar la gravedad especiacutefica del electrolito ya que no reacciona quiacutemicamente y su valor variacutea inapreciablemente

Todo el proceso quiacutemico que hemos definido anteriormente provoca ciertos vapores sobre todo en la parte que existe entre las celdas y la caja hermeacutetica metaacutelica de la bateriacutea por ello las bateriacuteas van ventiladas al exterior simplemente con una co-nexioacuten que hace de venturi o ayudado por un ventilador que ademaacutes ayuda a mantener refrigerado el interior de la ba-teriacutea Los meacutetodos y conexiones de los tubos de ventilacioacuten pue-den variar seguacuten el fabricante se pone un ejemplo de instalacioacuten de ventilacioacuten al exterior con sistema venturi y los sumideros donde se depositan las partiacutecu-las pesadas en caso de haberlas Estos sumideros no los tienen todos los aviones

Estas bateriacuteas suelen ir montadas generalmente en los CEE (Compartimiento Electro Electroacutenico) de la aeronave Si bien hay modelos que disponen de un compartimiento especiacutefico para montaje de las bateriacuteas y sus cargadores Los cargadores de bateriacuteas suelen ir montados cerca de las bateriacuteas para conseguir que la instalacioacuten entre ambos elementos sea miacutenima alimentan las barras propias de

INSTALACIoacuteN DE UNAS BATERIacuteAS EN UN F-50

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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DIAGRAMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

ESQUEMA DE UN CARGADOR DE BATERIacuteAS

En el cargador de bateriacuteas de la figura se puede apreciar el primario de transformador trifaacutesico a la entrada de corriente con conexioacuten de las tres bobinas en triaacutengulo y el secundario con conexioacuten en estrella donde a la salida se puede ver el puente de rectificacioacuten directamente alimentando a las bateriacuteas

Se pueden apreciar los sensores de temperatura de las bateriacuteas que son las que controlan la carga cortando si es necesario cuando la temperatura excede de lo que estaacute calculada para su proteccioacuten

En el interior del cargador se encuentra tambieacuten el regulador de voltaje que ayuda a efectuar la carga de las bateriacuteas dependiendo de su voltaje y el consumo que tenga la barra de bateriacuteas correspondiente

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EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

EL GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Es un elemento giratorio que va insertado en la caja de accesorios Cuando el motor gira el inducido del generador gira tambieacuten los arrollamientos del inducido pasan a traveacutes de campos magneacuteticos establecidos por los arrollamientos inductores Esto genera una corriente en el inducido cuya cantidad y polaridad dependeraacute de la variacioacuten de las bobinas inductoras Por tanto al variar la corriente inductora la salida del generador se puede variar proporcionalmente

Cuando el inducido del generador empieza a girar arranca cortando el campo magneacutetico pequentildeo establecido por el magnetismo residual en los polos del campo Esto induce un pequentildeo voltaje en el inducido Este proceso ocurre hasta que el generador trabaja a un determinado nordm de revoluciones que esa tensioacuten es asumida por el regulador de voltaje

La tensioacuten o fuerza electromotriz generada por un generador DC viene marcada por la foacutermula siguiente

E = Fuerza Electromotriz (V) Φ = Flujo por polo (Wb) n = Nuacutem conductores por inducido N = Velocidad de giro (rpm) a = Pares de circuitos del inducido p = Pares de polos K = Diferencia entre el flujo que llega a un polo en un devanado y el flujo que llega al inducido (Ley de Hopkinson)

Como los teacuterminos n p y a son constantes en una maquina de DC nos quedariacutea la formula siguiente

E = K N Φ

Para crear el campo inductor necesario para producir esa corriente continua hay diferentes formas de conexiones del campo inductor y el inducido asiacute se pueden conectar en serie paralelo o compound

Excitacioacuten serie Estaacuten conectados en serie los devanados del inducido y el inductor

Excitacioacuten paralelo Estaacuten conectados en paralelo los devanados del inductor y el inducido

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116 Suministro eleacutectrico

TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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TIPOS DE EXCITACIoacuteN

Excitacioacuten compound (compuesta) El inductor estaacute compuesto por dos devanados uno en serie con el inducido y otro en paralelo Con este tipo de conexioacuten se consigue mantener constante la diferencia de potencial de salida con lo cual es el maacutes empleado en las dinamos de aviacioacuten aunque se pueden encontrar tambieacuten conexiones de excitacioacuten en paralelo

Para que un generador de corriente continua funcione en buenas condiciones en cuanto a rendimiento es preciso que trabaje a plena carga En aviones con generadores de corriente continua puede darse el caso de que una de las dos esteacute maacutes sobrecargada que la otra para ellos y para igualar cargas se pueden acoplar eleacutectricamente los dos generadores

Hay diferentes tipos de acoplamientos dependiendo de la excitacioacuten que tengan asiacute tenemos

Acoplamiento en serie Las fem se suman y la intensidad es la misma en todas ellas Es decir que al acoplar dinamos en serie no es necesario que tengan iguales fem pero siacute se precisa que las cargas que admitan sean iguales (la intensidad suministrada deberaacute ser igual) ya que de no ser asiacute circulariacutea la intensidad maacutexima del generador menos capaz

Acoplamiemiento en paralelo Las fem deberaacuten ser iguales en todas las dinamos para evitar una inversioacuten de corriente de la dinamo de mayor fem a la de menor fem Aquiacute se consigue que la intensidad servida por las dinamos sea la suma de la de todas ellas

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

Es importante establecer como condicioacuten elemental para el acoplamiento de generadores DC lo siguiente que cualquier variacioacuten de intensidad de la aportada por cualquier generador no produzca una inversioacuten de corriente y cambio de polaridad porque se produciriacutea un cambio de actuacioacuten de la dinamo afectada pasando a ser receptor de energiacutea y funcionariacutea como motor DC es decir pasariacutea a consumir energiacutea en vez de producirla

Acoplamiento en serie (dinamos serie) Tienen que cumplir lo establecido para acoplamientos serie Esta forma de acoplamiento no suele emplearse en aviacioacuten

Acoplamientos paralelo (dinamos serie) Este tipo de acoplamiento requiere que los terminales de la excitacioacuten esteacuten conectados a un hilo conductor denominado hilo de equilibrio si no se hace asiacute sucede que una dinamo que disminuye de velocidad y por tanto de fem dariacutea menos corriente por tanto disminuiriacutea tambieacuten la corriente del inductor ocasionando asiacute que pudiera anularse su aportacioacuten de fem al circuito incluso transformarse en consumidor de la fem producida por las demaacutes dinamos

Dinamos paralelo en serie No se utiliza en la aviacioacuten actual

Dinamos paralelo conectadas en paralelo Se hace conectando una dinamo al sistema de utilizacioacuten para despueacutes y antes de acoplar el segundo generador por medio de sus releacutes de conexioacuten regular a traveacutes de un reostato de campo la excitacioacuten para conseguir que la tensioacuten de salida sea la misma que la salida del primer generador conectado Una vez conectadas a la misma liacutenea de consumo hay que regularlas con el propio reostato para conseguir que la intensidad sea igual en ambas

Dinamos compound conectadas en paralelo En este tipo de conexioacuten cada generador debe suministrar la misma cantidad de corriente pudiendo regular por medio de un reoacutestato como ya se expuso o hacerlo variando la excitacioacuten del campo desde el panel de control del generador que ademaacutes dispone de un circuito compensador o de puesta en paralelo En el circuito de la figura se ve la bobina compensadora o de puesta en paralelo del regulador asiacute como unos releacutes de puesta en paralelo para desconectarlo cuando no funcione

Con las dinamos en paralelo cuando cada una entregue su parte proporcio nal de carga o corriente de la total del sistema las caiacutedas de tensioacuten en tre generador y masa seraacuten iguales y no circularaacute corriente por las bobi nas compensadoras

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

DINAMOS EN PARALELO (EXCITACIoacuteN COMPUESTA)

Si la carga no estaacute correctamente distribuida las caiacutedas de voltaje en los generadores no son iguales entonces circularaacute corriente desde el punto de mayor potencial (en la figura se ha repre sentado el punto 2) a traveacutes de las bobinas compensadoras al punto de menor potencial (1) Si se observa la figura esta corriente de 2 a 1 circula a traveacutes de las bobinas compensadoras en sentido contrario en cada una de ellas Esta corriente es proporcional a la diferencia de po tencial debida al desequilibrio de carga

La actuacioacuten de la bobina compensadora del generador que estaacute dan do maacutes carga actuaraacute sobre la pila de carboacuten del regulador expandieacuten dola y por lo tanto tratando de disminuir la tensioacuten de salida de forma que disminuiraacute la carga suministrada por esa dinamo Anaacutelogamente la bobina compensadora de la dinamo que estaacute dando menos carga actuaraacute sobre su pila de carboacuten comprimieacutendola con lo que trataraacute de aumentar su tensioacuten de salida y como consecuencia aumentado la carga suminis-trada por esta dinamo Cuando nuevamente se igualen las cargas los dos potenciales en 1 y 2 seraacuten iguales y dejaraacute de circular corriente por las bobinas compensadoras al haberse restablecido el equilibrio

Con una dinamo inoperativa o con una salida inferior a 12 voltios el releacute de puesta en paralelo se abre

Un ejemplo de generador de corriente continua es el que llevan montados aviones como los ATR que ademaacutes aprovecha para utilizarlos como starter del motor en este caso de corriente continua con lo cual se denomina startergenerator

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

36

F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

En la siguiente figura se presenta un esquema del startergenerator de una aeronave ATR-72

Se puede apreciar la bobina de excitacioacuten en serie en este caso con el inductor del generador Dispone ademaacutes de un sensor de velocidad (Magnetic pick-up) que es el encargado de enviar sentildeales de velocidad para el control a la GCU (Generator Control Unit) correspondiente Este tipo de maacutequinas suelen tener unos valores para cuando estaacute funcionando en modo starter y otro para cuando funciona en modo Generador asiacute los valores en este caso expuesto seriacutean los siguientes

Starter en progreso a partir del 18 de las revoluciones del motor medidas bullaquiacute con la presioacuten en la turbina del motorPunto de desconexioacuten del starter a 45 de sentildeal NHbullPunto de conexioacuten del generador y funcionamiento del mismo al 66bullY el reacutegimen en el que actuacutea el generador se situacutea entre el 66 y el 115 bullNH

Cada startergenerator estaacute conectado a su correspondiente caja de accesorios que unida a un eje axial se conecta a la turbina del motor

Asiacute mismo cada startergenerator al igual que todos los generadores de corriente continua se puede conectar en paralelo tal como vimos anteriormente para ello lleva un pick-up ecualizador que en combinacioacuten con el circuito interno de la GCU es el encargado de comparar y equilibrar ambos generadores para una conexioacuten en paralelo

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Los valores de velocidad asiacute como reacutegimen de voltaje corriente etc dependeraacuten en cada caso del fabricante del generador de corriente continua

Todos estos rendimientos estaraacuten controlados por la GCU correspondienteComo informacioacuten podemos enumerar algunos datos de rendimiento para el

caso que nos ocupaPorcentaje nominal de voltaje 30 VbullPorcentaje nominal de carga de corriente 400 AbullPorcentaje de potencia de salida 12 KWbullReacutegimen de velocidad de trabajo del generador de 7600 a 12000 rpmbullMaacutexima velocidad con aviso de OVERSPEED 14000 rpmbullVelocidades maacutexima y miacutenima para regulacioacuten de voltaje entre 5100 rpm bully 13800 rpm

El regulador de voltaje es el encargado de mantener una corriente hacia el inducido para garantizar que la tensioacuten para la que estaacute regulada (28 VDC en aviacioacuten comercial 12 VDC para determinadas avionetas) sea mantenida a la salida del generador a pesar de las variaciones de revoluciones del motor o de la variacioacuten de consumo en las barras Lo hace manteniendo la tensioacuten aplicada al excitador de campo en el propio generador Esta excitacioacuten es un sistema compound haciendo que los devanados de excitacioacuten e inducido esteacuten en serie paralelo con la ventaja que tiene este sistema de acoplamiento una excitacioacuten constante para cualquier tipo de carga

El regulador de voltaje como el sistema de proteccioacuten del sistema estaacute integrado en una unidad comuacuten denominada Unidad de Control de Generador (GCU)

Asiacute la GCU es el equipo encargado de regular el voltaje mediante el control de la excitacioacuten se encarga de desconectar el releacute de campo en el interior de la GCU o de desconectar las barras del generador en caso de fallo Dentro de la GCU se encuentran los controles tanto de regulacioacuten como de proteccioacuten En este caso para determinar ademaacutes si el startergenerator estaacute en modo de arranque de motor o de generador de corriente

Al mismo tiempo la GCU recibe sentildeales de posicioacuten tierra-vuelo asiacute mismo recibiraacute sentildeal del interruptor de conexioacuten a barras del sistema Tambieacuten conexioacuten de la llave cortafuegos para desconectar el sistema A su vez la GCU se encarga de mandar una sentildeal a la luz o aviso correspondiente en caso de fallo o desconexioacuten

La GCU tambieacuten recibe sentildeales de control y proteccioacuten de los distintos sistemas mediante transformadores de intensidad en este caso denominados HES (Hall Efects Sensor) intercambia datos con la unidad de control de potencia de barras (BPCU) asignada a la potencia exterior mediante sentildeales discretas y sentildeales de enlace de liacuteneas de datos (ARINC)

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

Una vez tenemos el transformador es necesario pasar la tensioacuten de salida que todaviacutea es alterna a continua para ello se conectan una serie de diodos rectificadores a la salida de las tres fases para conseguir una uacutenica salida de corriente continua Generalmente de 28 V (12 V en algunas avionetas)

ESQUEMA DE UN TR CON SU INDICADOR DE CARGA

Observamos el TR de la figura anterior la parte reservada a la rectificacioacuten de la corriente con una serie de rectificadores conectados a la salida del secundario lo que realmente es un puente de onda completa

El primario (T1) directamente de las barras de corriente alterna y las tres fases conectadas las bobinas en triaacutengulo El secundario (T2) con dos grupos de bobinas conectadas en estrella conectando su salida al puente de rectificadores de onda completa y una resistencia en Shunt para indicacioacuten de carga en amperios Asiacute mismo una conexioacuten LC (Inductancia-Capacitancia) a la salida reduce las crestas de los impulsos en la generacioacuten de corriente continua

Este tipo de conexioacuten interior no siempre es asiacute pues hay muchos modelos de transformadores rectificadores y sus conexiones internas difieren asiacute por ejemplo el modelo de transformador rectificador que llevan los aviones de la casa Boeing de nueva generacioacuten utiliza una entrada en estrella de las tres fases de corriente alterna para despueacutes utilizar en el secundario cuatro bobinados dos conectados en estrella y dos en triaacutengulo con un puente de onda completa a la salida de cada bobinado utilizando diodos silicoacuten Los impulsos de corriente continua del rectificador se eliminan mediante un filtro LC eliminando asiacute las crestas que se puedan producir en la generacioacuten de corriente

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR DE UN BOEING 757

El filtro que se aprecia a la entrada LC suprime interferencias de entrada electromagneacuteticas

Asiacute mismo el Shunt aplicado a la masa de corriente continua daraacute informacioacuten al sistema de pantallas de que disponga el avioacuten

ESQUEMA DE UN TR CON VENTILADOR INCORPORADO

Este transformador rectificador tiene una instalacioacuten de entrada con las bobinas en estrella y dos bobinados en el secundario uno en estrella y otro en triaacutengulo Obseacutervese el ventilador del propio TR que se pone automaacuteticamente en marcha cuando la intensidad de carga supera el 50 Ademaacutes en este caso dispone de un sensor de corte por temperatura

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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116 Suministro eleacutectrico

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR Y UBICACIoacuteN EN UN BOEING 757

La integracioacuten de los TR al sistema de potencia eleacutectrica se hace intercalaacutendolos entre las barras principales de AC que es la alimentacioacuten para que funcionen el TR y las barras DC estas barras son alimentadas por los TR Estas barras de corriente continua estaraacuten alimentadas tambieacuten por las bateriacuteas que lleve instalada la aeronave

Algunos fabricantes como el caso de Boeing aprovechan los mismos cargadores de las bateriacuteas que no dejan de ser un transformador rectificador para usarlos como TR de emergencia y alimentar la barra de bateriacuteas en su caso

Los cargadores estaacuten en liacutenea con las bateriacuteas y la barra de corriente continua naturalmente cada fabricante aplicaraacute despueacutes los releacutes intermedios para el procedimiento de utilizacioacuten en cada caso casi siempre se utiliza el interruptor de bateriacuteas y el selector de barras de bateriacutea en Standby (espera)

Esta misma situacioacuten se produce praacutecticamente en todos los aviones que dispongan de generadores de corriente alterna y en los que para producir la corriente continua se necesite de transformadores rectificadores Despueacutes la distribucioacuten de las barras de corriente continua vendraacute dada por el fabricante del avioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

GENERACIoacuteN DE CORRIENTE CONTINUA DEL B-757

En esta figura se presenta un esquema completo de la distribucioacuten de corriente continua de una aeronave bimotor de gran tamantildeo (B-757) en el que se pueden observar diferentes formas de alimentacioacuten de las barras necesarias en cualquier situacioacuten adversa en la que pueda encontrarse la aeronave Al ser un sistema de doble polaridad utiliza la estructura de la aeronave como conductor negativo o circuito de retorno (masa) con dos barras principales de distribucioacuten que suministran las cargas normales y esenciales Un sistema de potencia (STANDBY) que incluye las bateriacuteas y el inversor estaacutetico

En el caso de una peacuterdida de potencia primaria las bateriacuteas principales y la de APU se unen en paralelo automaacuteticamente utilizando un releacute de circuito de control remoto permitiendo que las bateriacuteas y el inversor estaacutetico alimenten las barras esenciales STANDBY de AC y de DC durante al menos 90 minutos para que funcionen los instrumentos esenciales y una fuente independiente para el canal central del piloto automaacutetico

Tambieacuten puede observarse la ubicacioacuten de los equipos y del panel de control

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten

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F Gato y A M Gato

La corriente alterna es la maacutes utilizada en las aeronaves comerciales actuales tanto la aviacioacuten ejecutiva como las operadas por compantildeiacuteas de transporte de carga o pasajeros Comenzaremos a exponer los componentes del sistema comenzando por el generador de AC que nos alimenta el sistema eleacutectrico con 115 v AC 400 CPS para conseguir estos ciclos se hace a base de mantener un nuacutemero determinado de vueltas del generador siguiendo la foacutermula siguiente

De dondeF = Frecuencia a calcularRPM = Revoluciones por minutoPP = Pares de polost= Tiempo en segundos

Para conseguir estas vueltas constantes el alternador estaacute unido a un elemento denominado Unidad de Velocidad Constante (CSD) (Constant Speed Drive) Modernamente el sistema ha variado y estos dos elementos cumpliendo las mismas funciones se han desarrollado en uno solo denominado Unidad Integrada Generador (IDG) (Integrated Drive Generator)

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA

Es del tipo de sin escobillas no necesita ninguacuten tipo de conexioacuten entre la parte giratoria y la fija (escobillas) El generador en realidad se compone de tres generadores el generador de imaacuten permanente el excitador y el generador de corriente alterna El excitador y el generador principal estaacuten encerrados en un solo alojamiento y son fijos El rotor de generador de imaacuten permanente el inducido del excitador el rectificador giratorio y el campo del generador del principal van montados en el eje

Este eje a su vez estaacute insertado en su caso en la CSD correspondiente o en el eje de la propia IDG que se enganchan al motor a traveacutes de su unidad de accesorios

El sistema funciona de la siguiente manera al primer giro del motor el imaacuten permanente sujeto al eje del generador hace que se produzca una tensioacuten en el estaacutetor fijo dando salida trifaacutesica de corriente alterna cada constructor del sistema aplica la tensioacuten maacutes conveniente En el caso de la figura siguiente es de 3 V AC por fase esta tensioacuten es enviada a la GCU y si el interruptor del generador estaacute en ON (con la filosofiacutea actual todos los interruptores estaacuten en posicioacuten ON) la tensioacuten es enviada a traveacutes del releacute de excitacioacuten de campo GCR en el interior de la GCU directamente al staacutetor fijo de excitacioacuten