Última revisión: 20130202

ETSEIAT

El sistema eléctrico del avión

2. Estructura del sistema  eléctrico 

Departament d’Enginyeria Elèctrica

Módulo 1: El sistema eléctrico del avión

2. Estructura del sistema eléctrico 

 Un primer paso, necesario, para el estudio del sistema eléctrico de un avión, es el de conocer la estructura de dicho sistema.  En el caso del avión, el sistema eléctrico se puede describir a partir de los siguientes elementos:  Generación.  Conversión.  Distribución.  Mando y control.  Medida, señalización y visualización.  Protección. Consumo (usuario).

J. Montanyà

Módulo 1: El sistema eléctrico del avión

2. Estructura del sistema eléctrico 

Estructura del sistema eléctrico del avión.

J. Montanyà

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2. Estructura del sistema eléctrico 

Generación.  Representa la parte principal del sistema eléctrico del avión.  Tiene la misión de generar la energía necesaria para que todos los elementos que necesitan suministro eléctrico puedan funcionar.  Además debe disponer de sistemas redundantes y de emergencia, de manera que bajo ninguna circunstancia los sistemas básicos del avión puedan quedarse sin suministro eléctrico.  Por este motivo, el bloque de generación de un avión es una combinación de dispositivos generadores.

J. Montanyà

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2. Estructura del sistema eléctrico 

Generación. Generadores Principales Se encargan de producir la energía necesaria en el avión durante el régimen normal de vuelo. Son arrastrados por los motores principales del avión.

 Generadores auxiliares Son los encargados de suministrar la energía eléctrica en situaciones especiales: Operación de la aeronave en tierra o en situación de emergencia.  APU (Auxiliary Power Unit).  Generador de Emergencia. RAT (Ram Air Turbine).  Baterías.  GPU (Ground Power Unit).

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2. Estructura del sistema eléctrico 

A320

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2. Estructura del sistema eléctrico 

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2. Estructura del sistema eléctrico 

Generadores auxiliares  Generador del APU (Auxiliary Power Unit).

• 90 kVA Oil-Cooled Generator http://www.hs-powersystems.com/prodindex.htm

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2. Estructura del sistema eléctrico 

Generadores auxiliares  Generador del APU (Auxiliary Power Unit).  La APU suele ser un motor de combustión independiente, aunque en algún caso también pueden ir accionados por los motores principales.  Suele aportar la energía necesaria para arrancar los motores principales.  Genera la presión hidráulica, aire a presión y permite generar el aire acondicionado en cabina cuando el avión está en tierra.  Es el encargado de mover un generador eléctrico auxiliar.  Este sistema se suele utilizar en tierra, aunque también se utiliza en el aire en situaciones de emergencia.  Existen aviones en los que este sistema sólo se puede utilizar en tierra.

http://www.boeing-727.com/Data/systems/infoapu.html J. Montanyà

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2. Estructura del sistema eléctrico 

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2. Estructura del sistema eléctrico 

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2. Estructura del sistema eléctrico 

 Generadores auxiliares  Generador de Emergencia. RAT (Ram Air Turbine):  Suele ir escondido bajo el fuselaje del avión.  Su uso es exclusivo para casos de emergencia en vuelo, en los que no exista suficiente suministro eléctrico ni por parte de los generadores principales ni por parte del generador del APU.  Gracias a la velocidad del avión, la hélice es accionada por el viento que a su vez mueve el alternador que lleva asociado el RAT.  Las hélices que incorporan estos sistemas suele ser de unos 80 cm de diámetro.

If both Main AC busses lose power and the airspeed is 100 kts. (51 m/s) or more the RAT will automatically deploy.

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2. Estructura del sistema eléctrico 

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Generadores auxiliares  Generador de Emergencia. RAT (Ram Air Turbine).

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 Bloque de generación.  Generadores auxiliares  Generador de Emergencia. RAT (Ram Air Turbine).

A 380 J. Montanyà

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Generadores auxiliares

M.Tooley and D. Wyatt, Aircraft Electrical and Electronic Systems. Principles, Maintenance and Operation. Elsevier, 2009.

Generador de Emergencia. RAT (Ram Air Turbine).

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GENERADORES EN AVIONES COMERCIALES  Airbus A 320:  2 principales de 90 kVA/400 Hz + 1 en el APU de 90 kVA/400 Hz  1 alternador trifásico de emergencia de 5 kVA/400 Hz en el RAT.

Airbus A 340:  4 principales de 75 kVA/400 Hz + 1 en el APU de 115 kVA/400 Hz  1 alternador trifásico de emergencia de 5,5 kVA/400 Hz. En este caso va accionado por el sistema hidráulico.

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 Airbus A 380: 

4 generadores trifásicos principales de 150 kVA a frecuencia variable (370 – 770 Hz).  2 generadores trifásicos de 120 kVA/400 Hz en el APU.  1 generador de emergencia de 70 kVA/400 Hz en el RAT. (El Airbus A380 dispone de la hélice más grande para un RAT fabricada hasta ahora con 1.63 m de diámetro.

 Boeing 747:  4 generadores trifásicos principales de 60 kVA/400 Hz.  2 generadores trifásicos de 90 kVA/400 Hz en el APU.

 Boeing 777:  2 generadores trifásicos principales de 120 kVA/400 Hz.  1 generador trifásico de 120 kVA/400 Hz en el APU.  3 generadores trifásicos de emergencia,  2 de 20 kVA a frecuencia variable colocados sobre los motores principales.  1 de 7 kVA/400 Hz en el RAT. J. Montanyà

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2. Estructura del sistema eléctrico 

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2. Estructura del sistema eléctrico 

 Conversión.  En los aviones actuales, existen dispositivos que van alimentados tanto en DC como en AC. Además también es común encontrar diferentes niveles de tensión.  Para poder obtener todas las tensiones necesarias desde cualquier elemento generador, es necesario disponer de todo tipo de módulos para la conversión de tensión.  Suelen ser común que el avión se encuentre dividido en zonas, cada una de estas zonas tiene una tensión y una frecuencia concretas de trabajo.  Para conseguir un alto grado de fiabilidad, deben existir equipos redundantes.

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Conversión.  Los equipos que permiten convertir la magnitud de tensión suministrada en otra de valores diferentes se clasifican en:  Transformadores: AC – AC  Rectificadores: AC – DC  Inversores (onduladores): DC – AC  Choppers (troceadores): DC – DC  Convertidores de frecuencia.

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2. Estructura del sistema eléctrico 

Transformer Rectifier Unit

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Transformer Rectifier Unit

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Inverter

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Inverter

Square‐wave inverter

Figuras de [Mohan, Undeland, Robbins, Power Electronics. Converters, Applications, and Design, Willey, 1995 ]

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2. Estructura del sistema eléctrico  Inverter PWM inverter Unipolar modulation

En la rama A: vcontol > vtri TA+ = ON

VAN = Vd

vcontol  vtri TB+ = ON

VBN = Vd

‐vcontol