Impianto elettrico 1 Utenze 2
Utenze e tipi di corrente Motori Risclad. Illuminaz. Avionica Scorta AC DC 3 Generalità Generatori AC e DC (Accumulatori) CSD, IDG etc Accumulatori Fusibili Relè Breakers Cavi Motori elettrici Resistenze Apparati 4
Leggi di Ohm V R W = R I = ρ L S = V I V = tensione R = resistenza I = intensità ρ = resistività L = lunghezza cavo S = sezione cavo W = potenza S W ρ L = 2 V A pari potenza W, la sezione S decresce col crescere della tensione V 5 Tipi di corrente Tipo di corrente DC AC Tensione (V) 28 115/200 Frequenza (Hz) - Variabile o 400 6
Tipologie di impianto AC GENERATOR AC USES AC DC CONVERSION DC USES AC PRIMARY BATT DC PRIMARY BATT DC GENERATOR DC USES DC AC CONVERSION AC USES 7 Tendenze di installazione Grandi e medi velivoli civili (trasporto regionale, executive, airliners, grandi elicotteri), velivoli militari: impianto primario in AC e trasformazione in DC per batterie ed utenze specifiche Piccoli e medi velivoli civili (executive, elicotteri, aviazione generale): impianto primario in DC e trasformazione in AC per utenze specifiche 8
Architettura dei bus 9 Generazione DC 10
1.5-1.5 0 0 Generazione AC monofase con armatura rotante TENSIONE TEMPO con campo rotante 11 Generazione AC monofase con campo magnetico rotante Assenza di contatti striscianti Realizzazione pratica: Campo magnetico rotante, generato da generatore DC (eccitatore), induce AC in armature fisse 12
Generazione AC trifase Tre armature di avvolgimenti posizionate con uno sfasamento di 120 13 Output AC FREQUENZA Frequenza f di output proporzionale a velocità angolare n e numero di poli p: n p f = 120 (n in rpm e f in Hz) TENSIONE Tensione di output proporzionale a numero di avvolgimenti, velocità angolare n e intensità di campo magnetico 14
Messa in parallelo alternatori Sono necessari generatori a frequenza costante ed in fase? 15 Sistemi a frequenza costante CSD 16
Sistemi a frequenza costante CSD (Constant Speed Drive): differenziale + sistema idraulico pompa-motore IDG (Integrated Drive Generator): alternatore + CSD 17 Sistemi a frequenza costante VSCF (Variable Speed Constant Frequency converter): componente elettronico allo stato solido che converte frequenze variabili a costante 400 Hz Vantaggi: alta affidabilità, auto-test, assenza di componenti mobili e di parti idrauliche 18
Esempi di installazioni 19 Conversioni AC DC AC DC: TRU (Transformer Rectifier Units) costituiti da avvolgimenti e ponti di diodi 20
Conversioni DC AC DC AC: inverter statici, basati su componenti elettronici con circuiti oscillanti 21 Motori elettrici Utilizzi principali Avviamento propulsori Azionamento flap e comandi di volo (non frequente) Alette di trimmaggio Comando valvole nell impianto pneumatico Azionamento pompe combustibile Strumenti giroscopici Peso/potenza = 3 kg/kw (aeronautici) 22
Motori DC Stesso principio di funzionamento dei generatori DC Reversibili Azionamento carrello, flap e avviamento motori su piccoli velivoli; controllo valvole su grossi velivoli 23 Motori AC Principio di funzionamento basato su elettromagnetismo indotto, come DC Generalmente minore peso/potenza rispetto DC Motori sincroni trifase usati per pompe idrauliche, pompe combustibile e ventole di raffreddamento Motori reversibili monofase usati per comandare valvole e piccole attuazioni 24
Principio di funzionamento motori sicroni trifase 25 Luci esterne 26
Fusibili e breaker Interruzione in caso di sovracorrente Fusibili: risposta pronta ma necessitano di sostituzione Breaker: risposta più lenta ma riattivabili 27 Accumulatori Scorta di DC Utilizzabile per periodi limitati: accensione APU e propulsori in assenza di assistenza a terra, o generazione elettrica di emergenza 2 tipi: Pb e Ni-Cd 28
Principio di funzionamento Se due barre di diversi materiali conduttori sono immerse in un elettrolita, si addensano cariche elettriche opposte alle due barre (Elettrolita: soluzione chimica che conduce corrente elettrica e da cui è decomposta) Batteria di celle collegate in serie 29 Parametri principali Capacità [Ah]: intensità di corrente per tempo di erogazione; decresce all aumentare dell intensità (attraverso l efficienza); es: 5 h 20 min 5 min A Ah A Ah A Ah 7 35 66 22 180 15 Energia specifica [Wh/kg] 30
Accumulatori al Pb Celle da 2.1 V costituite da elettrodi di PbO 2 e Pb spugnoso e da elettrolita di soluzione acquosa di H 2 SO 4 Reazione: PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O Elettrodi: PbO 2 + 4H + + SO 4 -- + 2e - PbSO 4 + 2H 2 O Pb + SO 4 -- PbSO 4 + 2e - 31 Accumulatori al Pb Basso costo Bassa memoria di carica Energia specifica attorno ai 30 Wh/kg 32
Accumulatori al NiCd Celle da 1.2 V costituite da elettrodi di Cd e NiOOH e da elettrolita di soluzione acquosa di KOH Reazione: Cd + 2H 2 O + 2NiOOH 2Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 Elettrodi: Cd Cd ++ + 2e - Cd ++ + 2OH - Cd(OH) 2 2NiOOH + 2e - + 2H 2 O 2Ni(OH) 2 + 2OH - 33 Accumulatori al NiCd Bassa manutenzione Elevata efficienza ad elevate intensità di scarica e carica Tensione stabile durante la scarica Elevato numero di cicli Elevata energia specifica (60 Wh/kg) 34
Diagramma di scarica 35 Accumulatori all AgZn Solo per emergenza Costo elevato Cicli di vita limitati (< 100) Elevatissima energia specifica (200 Wh/kg) 36