Proiectarea Sistemului Energetic al Avionului Mig 21

CUPRINS

Date iniþiale de proiectare ……………………………………………………………………….. 5

Introducere ……………………………………………………………………………………………. 7

Capitolul I …………………………………………………………………………………………… 9

Definirea sistemului electroenergetic de bord …………………………………… 9

Capitolul II ………………………………………………………………………………………… 18

Lista consumatorilor ……………………………………………………………………. 18

Tabelul consumatorilor ce echipeazá aeronava ……………………………….. 22

Tabele cu consumatori ßi puterile corespunzátoare acestora ín diferite faze de evoluþie ale aeronavei ……………………………………………………….. 23

Stabilirea misiunii de zbor tipice …………………………………………………… 33

Íntocmirea graficelor de sarciná ……………………………………………………. 36

Graficul de sarciná ………………………………………………………………………. 37

Graficul de sarciná de avarie ………………………………………………………… 38

Capitolul III ……………………………………………………………………………………….. 39

Calculul puterii electrice a surselor de alimentare …………………………… 39

Date preliminare de calcul ……………………………………………………………. 40

Calculul bateriei de acumulatoare …………………………………………………. 43

Dispunerea tablourilor de distribuþie cu elementele de siguranþá pe aeronavá …………………………………………………………………………………….. 44

Dispunerea tablourilor de distribuþie pe aeronavá ……………………………. 45

Capitolul IV ……………………………………………………………………………………….. 46

Calculul reþelei electrice ………………………………………………………………. 46

Echipamentul electric de protecþie a sistemului electroenergetic de

bord ………………………………………………………………………………………….. 51

Condiþii generale impuse echipamentelor de protecþie …………………….. 51

Siguranþe fuzibile utilizate ……………………………………………………………. 51

Automate bimetalice ……………………………………………………………………. 58

Tema suplimentará cu realizare practicá …………………………………………….. 60

Testerul regulatorului de tensiune pentru starter-generator ………………………… 60

Caracteristici generale …………………………………………………………………. 60

Verificarea regulatorului de tensiune ín buclá deschisá ……………………. 63

Proba de rezistenþá a izolaþiei ……………………………………………………….. 63

Schema bloc a regulatorului de tensiune ………………………………………… 64

Schema electricá tester ………………………………………………………………… 65

Schema de principiu a regulatorului de tensiune ……………………………… 66

Schema de másurá ín buclá deschisá ……………………………………………… 67

Schema de interconectare regulator-generator ………………………………… 68

Concluzii ……………………………………………………………………………………. 69

Bibliografie ………………………………………………………………………………………… 70

=== Proiectarea sistemului energetic al avionului mig 21 ===

CUPRINS

Date iniþiale de proiectare ……………………………………………………………………….. 5

Introducere ……………………………………………………………………………………………. 7

Capitolul I …………………………………………………………………………………………… 9

Definirea sistemului electroenergetic de bord …………………………………… 9

Capitolul II ………………………………………………………………………………………… 18

Lista consumatorilor ……………………………………………………………………. 18

Tabelul consumatorilor ce echipeazá aeronava ……………………………….. 22

Tabele cu consumatori ßi puterile corespunzátoare acestora ín diferite faze de evoluþie ale aeronavei ……………………………………………………….. 23

Stabilirea misiunii de zbor tipice …………………………………………………… 33

Íntocmirea graficelor de sarciná ……………………………………………………. 36

Graficul de sarciná ………………………………………………………………………. 37

Graficul de sarciná de avarie ………………………………………………………… 38

Capitolul III ……………………………………………………………………………………….. 39

Calculul puterii electrice a surselor de alimentare …………………………… 39

Date preliminare de calcul ……………………………………………………………. 40

Calculul bateriei de acumulatoare …………………………………………………. 43

Dispunerea tablourilor de distribuþie cu elementele de siguranþá pe aeronavá …………………………………………………………………………………….. 44

Dispunerea tablourilor de distribuþie pe aeronavá ……………………………. 45

Capitolul IV ……………………………………………………………………………………….. 46

Calculul reþelei electrice ………………………………………………………………. 46

Echipamentul electric de protecþie a sistemului electroenergetic de

bord ………………………………………………………………………………………….. 51

Condiþii generale impuse echipamentelor de protecþie …………………….. 51

Siguranþe fuzibile utilizate ……………………………………………………………. 51

Automate bimetalice ……………………………………………………………………. 58

Tema suplimentará cu realizare practicá …………………………………………….. 60

Testerul regulatorului de tensiune pentru starter-generator ………………………… 60

Caracteristici generale …………………………………………………………………. 60

Verificarea regulatorului de tensiune ín buclá deschisá ……………………. 63

Proba de rezistenþá a izolaþiei ……………………………………………………….. 63

Schema bloc a regulatorului de tensiune ………………………………………… 64

Schema electricá tester ………………………………………………………………… 65

Schema de principiu a regulatorului de tensiune ……………………………… 66

Schema de másurá ín buclá deschisá ……………………………………………… 67

Schema de interconectare regulator-generator ………………………………… 68

Concluzii ……………………………………………………………………………………. 69

Bibliografie ………………………………………………………………………………………… 70

Date iniþiale de proiectare

Caracteristicile avionului:

* Lungime 15,76 m

* Anvergurá aripá 6,68 m

* Ínálþime 4,5 m

* Anvergurá 7,15 m * Ecartament 2690 mm * Ampatament 4650 mm

* Suprafaþá aripá 23 mp

* Suprafaþá stabilizator 6,7 mp

* Greutate gol 5450 kg

* Greutate normalá decolare 7750 kg

* Greutate maximá decolare 9300 kg

* Íncárcare alará 337 kg/mp

* Tracþiune la punct fix fárá postcombustie 4300 kgf

* Viteza maximá orizontalá 2230 km/h (11000 m)

* Viteza ascensorialá 152 m/s

* Viteza minimá la aterizare 230 km/h

* Distanþa de rulare la decolare 800 m

* Distanþa de rulare la aterizare 550 m

* Plafon static 17500 m

* Distanþa maximá de zbor cu rezervor suplimentar 1850 km

Caracteristicile reþelei electrice de bord:

* Sistemul energetic impus de c.c.

* Tensiunea nominalá: 28,5 V

* Cáderea de tensiune admisibilá:

– ín reþeaua magistralá

– ín reþeaua de distribuþie

* Materialul conductor: Cu

* Tipul reþelei: radialá

Introducere

Energia electricá a ínceput sá fie utilizatá la bordul aeronavelor íncá de la apariþia primelor aparate de zbor cu motor, pentru aprinderea amestecului carburant. Odatá cu dezvoltarea ßi perfecþionarea aeronavelor s-au extins ßi instalaþiile debord care necesitau un consum sporit de energie electricá: instalaþiile de íncálzire, aparatele radio, iluminatul electric etc.

Primele instalaþii electrice au fost de curent alternativ la frecvenþa de 600 – 1200 Hz. Prin anul 1920 s-au adoptat sistemele energetice de curent alternativ de 8 V ßi apoi de12 V. Primele instrumente ßi motoare electrice de c.c. íßi fac apariþia la bordul aeronavelor prin anul 1930. Curänd dupá aceastá datá s-au generalizat sistemele electroenergetice de c.c. cu tensiunea de 24 V.

Ín deceniul al cincilea situaþia s-a schimbat ca urmare a dezvoltárii considerabile a aeronavelor, a creßterii complexitáþii misiunilor aviaþiei precum ßi a performanþelor de zbor. Apariþia avioanelor cu propulsie prin reacþie a fost íncá un factor important care a influenþat dezvoltarea instalaþiilor electrice, electronice ßi de automatizare de la bord. Ca urmare, puterea electricá instalatá pe aeronave a crescut vertiginos, iar sistemul electroenergetic de bord a ínceput sá aibá o importanþá vitalá pentru índeplinirea misiunilor de zbor.

Puterea tuturor receptoarelor de energie electricá la bordul unui vion modern de pasageri este de 150 – 360 kW, iar ín cazuri speciale se atinge 1000 kW. Lungimea conductelor reþelei electrice de bord este cuprinsá íntre 30 ßi 300 km, iar masa íntregului echipament electric la bodul avioanelor grele este ín jur de 5 t. Ín componenþa instalaþiei electrice a aeronavelor moderne intrá sute de micromotoare electrice, relee, contactoare etc.

Ín aceste condiþii s-a fácut resimþitá nevoia de a se mári tensiunea reþelei de bord. Ín prezent existá tendinþa de a se generaliza, cel puþin pe avioanele de pasageri de mare capacitate, sistemul electroenergetic de c.a. cu tensiunea de 200/115 Vla frecvenþa de 400 Hz, iar pentru avioanele cu sisteme electroenergetice de 100 kW probabil se va trece tensiunea de 380/220 V.

Capitolul I

Definirea sistemului electroenergetic de bord

Ín accepþiunea cea mai generalá, prin instalaþie electricá de bord se ínþelege ansamblul surselor ßi convertizoarelor de energie electricá, sistemul de transmisie ßi distribuþie a energiei electrice precum ßi consumatorii electrici. Nu se includ aici sistemelemecanice, electronice sau de altá naturá decät electricá, deßi necesitá un consum de energie electricá.

Prin sistem electroenergetic de bord sau sistem de alimentare cu energie electricá se ínþelege ansamblul componentelor din instalaþia electricá a unei aeronave care asigurá producerea, conversia, transmisia ßi distribuþia energiei electrice, adicá: sursele electrice, convertoarele ßi reþeaua electricá. Se observá cá sistemul electroenergetic nu include nici o categorie de receptori electrici.

Se numeßte reþea electricá ansamblul instalaþiilor prin intermediul cárora energia electricá este transmisá de la surse la consumatori. Ea cuprinde conductele electrice, aparatura de comutaþie, protecþie ßi control precum ßi dispozitivele de montare a reþelei pe avion (tablouri de distribuþie, cuple, prize, cleme etc.).

Dupá felul curentului, sistemele electroenergetice pot fi: de curent continuu, de curent alternativ sau mixte.

Ín cazul sistemelor energetice de curent continuu, sursele principale sunt generatoare de curent continuu. Pentru alimentarea consumatorilor de c.a. ßi a celor care necesitá alimentarea cu tensiune continuá de valori superioare celei furnizate de generatorul principal, se utilizeazá diferite tipuri de convertoare.

Spunem cá un sistem electroenergetic este de curent alternativ dacá sursele principale sunt generatoare de c.a. iar consumatorii ín majoritatea lor sunt tot de c.a. Pentru eventualii consumatori de c.c. se utilizeazá blocuri de transformare – redresare (BTR).

Ssitemele electroenergetice mixte cuprind atät generatoare de c.c. cät ßi de c.a., puterile acestora fiind apropiate ca valoare. Fiecare dintre cele douá surse debiteazá energie pe o reþea electricá proprie. Ín general, prin sistem electroenergetic mixt ínþelegem faptul cá la bord alimentarea consumatorilor se realizeazá ín c.c. ßi ín c.a. la tensiuni ßi frecvenþe diferite. Putem avea deci generatoare de c.c. ßi de c.a., ambele acþionate de motorul avionului. De asemenea, tot sistem mixt va fi ßi sistemul format din generator de c.a. cu frecvenþa variabilá ßi generator de c.a. cu frecvenþa constantá.

Pe unele avioane se utilizeazá sisteme electroenergetice cu producerea energiei electrice ín c.a. sub tensiune stabilizatá ßi frecvenþá variabilá, iar dupá redresare ßi filtrare, transmiterea energiei la consumatori se face sub formá de c.c.

Prin receptoare sau consumatori de energie electricá ínþelegem echipamentele ßi agregatele de la bord care necesitá pentru funcþionarea normalá un anumit consum de energie electricá. Receptoarele pot fi grupate dupá cum urmeazá:

– acþionári electrice;

– instalaþii de íncálzire;

– sistem de iluminat ßi semnalizare;

– sistem de pornire a motoarelor;

– instalaþii menajere de pe avioanele de pasageri.

Tot consumatori electrici sunt aparatele electrice de control ßi másurá, aparatele de pilotaj ßi navigaþie, echipamentul radiotehnic, sistemele de conducere automatá a aeronavelor, instalaþiile foto, armamentul de bord etc., dar prin specificul lor fac obiectul altor discipline.

Din punctul de vedere al condiþiilor de utilizare se disting:

Sisteme electroenergetice principale (SEP), care sunt destinate sá alimenteze consumatorii de bord ín condiþiile normale de zbor.

Sistemele electroenergetice auxiliare (SEA), care sunt destinate sá asigure alimentarea instalaþiei electrice de bord la sol, ín condiþii normale, dar cänd nu funcþioneazá motoarele avionului. Acest sistem este format dintr-un generator (acþionat de un motor propriu) care se cupleazá la reþeaua de bord.

Sistemul electroenergetic de avarie (SEA) este destinat sá asigure alimentarea consumatorilor electrici ín zbor la avaria integralá a sistemului electroenergetic principal.

Sistemul electroenergetic auxiliar – avarie (SEAA) are rolul de a índeplini atät funcþia SEA la sol cät ßi funcþia SEA ín zbor la avaria surselor principale.

Sistemul de alimentare electricá de aerodrom, se referá la susele electrice exterioare avionului, care permit alimentarea lui pe timpul staþionárii la sol. Ín acest scop avionul este prevázut cu o prizá exterioará adecvatá.

Prin sursá primará de energie electricá se ínþelege o instalaþie care transformá energia neelectricá (mecanicá, termicá chimicá, hidraulicá etc.) ín energie electricá. Ín majoritatea cazurilor, pe avioane, sistemul primar de alimentare este format din generatorul de bord acþionat de motorul avionului.

Prin sistem de alimentare primar – auxiliar se ínþelegeun generator acþionat de o instalaþie auxiliará de forþá (APU).

Prin sistem secundar de alimentare se ínþelege un dispozitiv electric sau electromecanic care converteßte energia electricá a sistemului primar tot ín energie electricá, dar la parametri de tensiune ßi frecvenþá diferiþi de ai sistemelor electromagnetice primare.

Pot exista ßi sisteme terþiare de alimentare electricá, care au rolul de a converti energia furnizatá de sistemul secundar ín energie electricá cu alþi parametri. Spre exemplu, dacá sistemul de alimentare este de c.c. (redresor), atunci alimentarea ín c.a. cu frecvenþa constantá se realizeazá cu invertoare, care reprezintá, evident, sisteme terþiare de alimentare electricá.

Dupá numárul canalelor, sistemele electroenergetice de bord pot fi monocanal sau multicanal. Sistemele electroenergetice monocanal se íntälnesc pe avioanele monomotor prevázute cu un singur generator la bord. Avioanele multimotoare sunt echipate cu sisteme electroenergetice multicanal, numárul canalelor fiind de regulá egal cu numárul de motoare, deci ßi de generatoare.

Condiþiile de funcþionare a sistemelor electroenergetice de bord

Instalaþia electricá a aeronavelor funcþioneazá ín condiþii deosebite faþá de instalaþiile terestre. Acestea sunt concretizate printr-o serie de parametri, care pot fi reuniþi ín douá grupe mari: factori climatici ßi factori mecanici.

Dintre factorii care þin de climá ßi de starea atmosfere, cei mai importanþi sunt urmátorii: presiunea atmosfericá, densitatea aerului, temperatura, umiditatea, praful, ceaþa maritimá, ozonul, ionizarea ßi radiaþiile. Dintre factorii mecanici cei mai importanþi sunt: vibraþiile, ßocurile ßi acceleraþia. La acestea se adaugá ín cazul avioanelor echipate cu motoare de mare putere, acþiunea zgomotului.

Toþi factorii climatici variazá ín limite foarte largi, ín funcþie de altitudine, fapt care trebuie avut ín vedere la proiectarea instalaþiei electrice de bord.

Presiunea atmosfericá ßi densitatea aerului reprezintá douá márimi care scad rapid cu creßterea altitudinii de zbor. Din aceastá cauzá scade rigiditatea dielectricá a aerului, precum ßi coeficientul de cedare a cáldurii de cátre corpurile íncálzite. Ín aceste condiþii ionizarea aerului dintre contacte se produce la tensiuni mai scázute. Rigiditatea dielectricá a aerului la altitudinea de 16 km este de 2,5 ori mai micá decät la sol astfel cá existá pericolul de apariþie a arcului electric íntre contactele íntrerupátoarelor, la colectoarele maßinilor electrice etc. Micßorarea coeficientului de cedare a cáldurii duce la ínráutáþirea condiþiilor de rácire a agregatelor electrice.

Temperatura aerului variazá ín limite foarte largi, ín funcþie de anotimp, de altitudine ßi de latitudine.

Legea de variaþie a temperaturii päná la altitudinea de 11 km este:

ín care: – gradientul de temperaturá

– altitudinea

– temperatura la sol

De la altitudinea de 11 km ßi päná la aproximativ 30 km, adicá ín limitele tropopauzei, temperatura rámäne constantá ßi egalá cu -56,5OC. Peste 30 km temperatura íncepe sá creascá atingänd din nou o valoare staþionará de 185 OC la altitudinea de 50 km.

Scáderea monotoná a temperaturii compenseazá ín parte efectele micßorárii densitáþii aerului asupra regimului termic al instalaþiilor electrice. Scáderea temperaturii are influenþá negativá asupra funcþionárii unui mare numár de instalaþii ßi aparate de bord, inclusiv asupra unor surse electrice, aßa cum este cazul índeosebi al bateriilor de acumulatoare folosite la bord ca surse de avarie.

De regulá aerul necesar pentru rácirea forþatá a unor instalaþii electrice de putere, ca de exemplu generatoarele de bord, se capteazá din atmosferá cu ajutorul unor prize dinamice. Datoritá fränárii, aerul este captat la o temperaturá superioará temperaturii a mediului ambiant, care depinde de pátratul vitezei de zbor

unde V este viteza de zbor ín m/s.

Umiditatea aerului este un parametru care indicá conþinutul ín vapori de apá al atmosferei. Umiditatea absolutá a aerului, adicá conþinutul de apá íntr-un metru cub de aer, scade rapid íncepänd de la altitudinea de 6000 m. Spre exemplu pentru altitudini mai mari de 6000 m, umiditatea absolutá este de numai 0,001 g/m3 ín timp ce la nivelul márii ea este de 10g/m3. Prin scáderea umiditáþii ßi a conþinutului de oxigen se reduce considerabil pelicula de politurá cu rol unguent pe colector, ceea ce produce o uzurá accentuatá a periilor maßinilor electrice.

Conþinutul ín vapori de apá a unui m3 de aer variazá mult cu temperatura. De aici pericolul condensárii apei conþinute ín aerul din interiorul unor agregate electrice atunci cänd se trece de la temperaturi ridicate la temperaturi scázute, ßi depunerea de picáturi de apá pe contactele electrice sau pe lagárele unor instrumente.

Vibraþiile sunt produse la bord ín principal de sistemul de propulsie ßi de fileurile de aer care se scurg pe suprafaþa avionului. Mai pot produce vibraþii ßi unele agregate care lucreazá ín zona de rezonanþá. Spectrul de frecvenþe al acestor vibraþii dupá axa normalá a avionului se íntinde íntre 5 ßi 500 Hz ßi amplitudini cuprinse íntre 0,25 mm ßi 0,02 mm.

Datoritá acestor vibraþii se produc acceleraþii de vibraþie ale cáror valori pot atinge 10 g, iar ín zona de montare a motoarelor nivelul acceleraþiilor de vibraþie poate depáßi aceastá valoare.

§ocurile se produc la bord la aterizare ßi pe timpul zborului ín atmosferá turbulentá. Mai pot apárea ßocuri la scoaterea dispozitivelor de fränare (paraßute de fränar, fräne aerodinami et.), precum ßi la utilizarea agregtelor de catapultare sau a accelerometrelor de decolare. De regulá acceleraþiile care se iau ín calcule (datorate ßocurilor) au valoarea de 9 g iar dacá se þine seama de aterizarea forþatá pe sol sau pe apá, acceleraþia trebuie majoratá la 25 g.

Acceleraþiile au, de asemenea, o influenþá mare asupra instalaþiei electrice. Zborul avionului nu se face cu vitezá constantá. Datoritá evoluþiilor executate se pot produce acceleraþii de valoare importantá. Astfel pe timpul evoluþiilor cu avioanele interceptoare, accelraþiile pot atinge valori de 13 g, iar ín cazul avioanelor grele se considerá cá apar acceleraþii päná la 7 g. Variaþia tracþiunii motoarelor provoacá o acceleraþie longitudinalá de numai 0,5 g.

Trebuie avut ín vedere cá aceßti factori nu acþioneazá separat ci cu un anumit grad de simultaneitate, ceea ce accentueazá ßi mai mult importanþa considerárii lor la proiectarea instalaþiilor electrice de bord.

Sistemul energetic de bord reprezintá totalitatea subsistemelor utilizate la producerea, conversia, transmisia ßi distribuþia energiei electrice pe aeronavá.

Dezvoltarea mare a echipamentelor electrice ßi electronice de pe aeronave a impus realizare unui sistem electroenergetic complex, precum ßi apariþia unor teorii de proiectare. Dacá la ínceputurile aviaþiei probabil cá nu se dádea prea mare importanþá acestui sistem, acum se dimensioneazá foarte precis, din considerente de siguranþá (pentru a preveni accidente ßi incendii la bord), cät ßi din raþionamente de gabarit/masá.

Cerinþe impuse sistemelor electroenergetice de bord:

* interschimbabilitatea componentelor;

* íntreþinerea ußoará ßi la un cost scázut;

* volumul ßi specificul instalaþiilor de bord;

* timp minim de punere ín funcþiune;

* condiþiile mecanice ßi climatice ale echipamentelor electrice;

* condiþiile de exploatare (rezistenþá la ßocuri, vibraþii, incendii, etc.);

* date cu privire la locul ßi modul de fixare a agregatelor, parametrii sistemului electroenergetic, norme impuse izolaþiei utilizate, etc.

Proiectarea sistemului electroenergetic de bord, ca proces integral ßi interactiv de cáutare a soluþiilor optime, se face þinändu-se seama de influenþa reciprocá a sistemelor sale funcþionale. Pentru aceasta este necesará definirea cu aproximaþie cät mai buná a majoritáþii receptorilor electrici, iar cu consumatorii necesari aleßi sá se determine condiþionarea parametrilor funcþionali ai sistemului electroenergetic ßi corecta funcþionare a tuturor sistemelor electrice ßi electronice de bord ín condiþiile funcþionarii cu fiabiliatate maximá. Proiectul va avea ín vedere urmátoarele cerinþe: stabilirea nomenclatorului, principalii receptori de energie electricá, puterea acestora ßi timpii de funcþionare, stabilirea numárului ßi tipul surselor sistemului electromagnetic principal, a numárului ßi tipul surselor auxiliare, plasarea pe avion a surselor ßi a tablourilor de distribuþie a energiei electrice la consumatori.

Se íncepe cu stabilirea principalilor receptori de energie electricá studiind caracteristicile acestora, regimul de funcþionare ßi comportarea lor ín exploatare; de corecta alegere a receptorilor de energie electricá depind performanþele sistemului energetic de bord proiectat: specificaþia receptorilor de energie electricá depinde de tipul ßi misiunea avionului. Ín funcþie de destinaþie consumatorii se grupeazá ín sisteme de receptori astfel:

– sistemul electroenergetic – cuprinde consumatori care asigurá buna funcþionare a generatoarelor, tot din acest sistem fac parte ßi receptorii care realizeazá protecþia ßi comanda sistemului electroenergetic.

– sistemul de pornire a motoarelor:

– a) cuprinde consumatori care asigurá pornirea ín buna condiþie a motoarelor

– b) asigurá aprinderea ßi alimentarea motoarelor cu combustibilul.

– sistemul de combustibil cupinde toþi receptorii care realizeazá ßi controleazá alimentarea motoarelor cu combustibil.

– sistemul de acþionare al comenzilor – cuprinde receptorii care asigurá comanda sau acþioneazá organele de hipersustentaþie, trenul de aterizare, fränele.

– sitemul de íncálzire sau degivrare – cuprinde consumatorii care asigurá degivrarea planurilor ampenajului, prizei de aer ßi motoarelor; trebuie de asemenea realizatá íncálzirea geamurilor cabinei de pilotaj, a bateriei de acumulatori, a pilotului automat ßi a tubului Pitot.

– sistemul de semnalizare – cuprinde consumatorii care supravegheazá buna funcþionare a tuturor sistemelor de bord ßi aceßtia semnalizeazá fie funcþionarea lor fie ießirea lor din funcþionare.

– sistemul de pilotaj ßi navigaþie

CAPITOLULII

Tabelul consumatorilor ce echipeazá aeronava

Þinänd cont de parametrii fizici ai aeronavei (geometria, dimensiunile ßi masa avionului) precum ßi de cerinþele impuse tipului de avion (destinaþie, caracteristici tehnice, performanþe) am dezvoltat analiza consumatorilor de energie electricá pe grupe funcþionale, avänd ín vedere cá alegerea corectá a receptorilor energetici influenþeazá performanþele sistemului electroenergetic proiectat.

Proiectarea ßi dimensionarea sistemului se face plecänd de la consumato-rii alimentaþi. Deoarece numárul acestora a crescut foarte mult, au fost ímpárþiþi ín grupe, ín funcþie de destinaþia pe care o au, pentru o evidenþá mai comodá:

* Sistemul electroenergetic de c.c.

* Sistemul electroenergetic de c.a.

* Instalaþia de bombardament

* Instalaþia armamentului artileristic

* Instalaþia electricá a motorului

* Sistemul de comandá a aeronavei

* Sistemele de íncálzire electricá

* Sistemele pentru pilotaj ßi navigaþie

* Sistemele automate de bord

* Instalaþiile de iluminat

* Instalaþiile de semnalizare

* Instalaþiile aparaturii de fotografiere aerianá

* Instalaþiile radiotehnice de bord

* Instalaþia de combustibil ßi ulei.

Stabilirea misiunii de zbor tipice

Pentru determinarea necesarului energetic consider un regim de funcþionare corespunzátor unui consum maxim de putere. Consider o misiune de zbor de noapte cu atac la þintá, dupá care se considerá cá se pun ín funcþiune toate mijloacele de navigaþie ßi aterizare, precum ßi sistemele de acþionare electricá, iluminat ßi antigivraj.

Timpul de zbor este ímpárþit ín 5 (cinci) perioade:

– pregátirea ínainte de zbor – 10 min

– rularea la decolare – 5 min

– decolarea ßi urcarea – 5 min

– zborul – 50 min

– aterizarea – 5 min

– rularea dupá aterizare – 5 min

Bilanþul de zbor este de 120 minute.

Pregátirea de zbor – se face pe pistá. Echipajul (pilotul), dupá urcarea la bord, cupleazá iluminatul interior al cabinei ßi alimenteazá íncálzirea acumulatorilor. Urmeazá o verificare completá a aparaturii de bord, a staþiei de radiolegáturá ßi a celorlalte mijloace radiotehnice. Dupá raportarea stárii funcþionale a aeronavei se decupleazá instalaþiile de verificare ßi se cupleazá instalaþia de pornire a motorului.Cupleazá aparatura de pilotaj ßi navigaþie, control motor, protecþia antiincendiu ßi toþi consumatorii calorici necesari climatizárii aeronavei ßi presurizárii aeronavei. Se scoate farul pentru rulaj ßi se alimenteazá pentru deplasarea aeronavei la start.

Ínaintea rulajului se primesc date despre pista de serviciu, direcþia ßi viteza väntului, presiunea atmosfericá, vizibilitate, ora exactá.

Dupá alinierea avionului la capátului pistei de zbor ßi dupá ultimele comunicári ale turnului de control se cere permisiunea de decolare. La primirea acesteia, pilotul stabileßte momentul ínceperii máririi regimului de funcþionare a motoarelor. Se are ín vedere menþinerea axului pistei ßi márirea rapidá a vitezei de deplasare.

Decolarea- este mißcarea acceleratá a aeronavei de la ínceputul rulajului a aeronavei de la ínceputul rulajului päná desprinderea ßi atingerea plafonului de siguranþá. Se comandá stingerea farului de decolare ßi a celui de rulaj ßi a trenului de aterizare, se pune ín funcþiune pilotul automat ßi radarul meteo, se comunicá turnului de control condiþiile ín care a fost fácutá decolarea ßi se continuá urcarea päná la o ínálþime 11000 m. La aceastá ínálþime motorul se trece la regimul minimal de funcþionare – regimul de croazierá.

Zborul- reprezintá zborul avionului cu vitezá constantá, la o ínálþime constantá. Ín general acest se efectueazá cu viteze apropiate de viteza optimá (K – fineþea aerodinamicá este maximá). La intrarea ín zona aerianá inamicá pilotul ridicá plafonul de zbor, cupleazá instalaþia de degivrare, radarul. Ín apropierea þintei efectueazá manevre de apropiere, de atac ßi de retragere.

Coborärea ßi aterizarea- instalaþia de aducere automatá la aterizare ILS prin cuplare introduce avionul pe panta ßi direcþia de aterizare, creänd condiþii favorabile aterizárii. Se mai cupleazá, ín apropierea aerodromului, lámpile intermitente, se comandá scoaterea flapsurilor, a trenului de aterizare, se cupleazá semnalizarea scoaterii trenului de aterizare, se cupleazá semnalizarea scoaterii trenului de aterizare, sistemul de avertizare fárá vizibilitate, radioaltimetrul, se pástreaza legátura cu aeroportul. Dupá aterizare se comandá fränele aerodinamice ßi ale roþilor ßi se reduce viteza.

Rularea- se decupleazá pe ränd consumatorii menþinänd legátura cu turnul de control; dupá staþionare se comandá oprirea motorului ßi se decupleazá apoi toþi consumatorii.

Regimul de avarie considerat este cel al unei avarii generale, caz ín care rámän alimentaþi, de la baterie, doar consumatorii esenþiali. Timpul maxim de evoluþie a aeronavei ín starea de avarie este de 20 minute (timp ín care pilotul realizeazá o aterizare forþatá).

Íntocmirea graficelor de sarciná

Íntocmirea graficelor de sarciná (normalá ßi de avarie) se face ín condiþiile funcþionárii ín regim stabilizat a receptorilor ßi se reprezintá prin dependenþa puterii consumate de la reþea ín funcþie de timpul de zbor. Se aleg condiþiile cele mai dificile de funcþionare, enunþate anterior.

Graficul prezintá maxime pe traiect la conectarea instalaþiei de degivrare ßi a radiocompasului.

Íntocmirea graficului de sarciná nominalá

Se realizeazá folosind Tabelul 2: Lista consumatorilor simultani de curent continuu.

Pe ordonatá se va trece puterea ín waþi, iar pe abscisá se trece timpul de zbor ímpárþit ín etape de zbor, fiecare etapá fiind ímpárþitá la rändul ei ín trei, ín funcþie de durata de funcþionare a consumatorilor.

Íntocmirea graficului de sarciná de avarie

Ín cazul de avarie rámän conectate sistemele de navigaþie, sistemele de radiolegáturá, sistemele de comandá, sistemele de iluminare (adicá doar consumatorii necesari unei aterizári). Se considerá cá dupá apariþia unei avarii, se íncepe imediat procedura de aterizare, consumatorii rámaßi ín funcþiune fiind listaþi ín Tabelul 3: Consumatori simultani de avarie.

CAPITOLUL III

Calculul puterii electrice a surselor de alimentare

Fiecárui consumator i se calculeazá energia electricá ca produs íntre putere ßi timpul de funcþionare. Se ínsumeazá energiile tuturor consumatorilor unui sistem ßi rezultatul se ímparte la timpul maxim de funcþionare.

Deoarece avionul este de vänátoare, nu se admite ca värfurile de sarciná sá fie preluate de acumulatori, de aceea puterea necesará se alege egalá cu maximul värfurilor de sarciná:

Ín plus, pentru cá nu se foloseßte decät un generator, se admite o pierdere pe instalaþie de 8-10% din puterea medie, de unde rezultá cá se poate calcula puterea necesará a generatorului:

Se alege din tabele un generator compatibil, ín acest caz GSR-ST-12000, cu urmátoarele caracteristici:

Date preliminare de calcul

Íntr-o reþea electricá, tensiunea prezintá variaþii cauzate atät de consumatorii de energie cät ßi de reþeaua ínsáßi. Diferenþa algebricá dintre tensiunea de alimentare, , ßi cea de la consumator , se numeßte cádere de tensiune algebricá sau pierdere de tensiune.

Dimensionarea se face ín funcþie de valoarea admisibilá a pierderii de tensiune. Ín general consumatorii, pentru funcþionarea normalá, au nevoie de tensiune de alimentare constantá.

Tensiunea nominalá a generatoarelor de c.c. se considerá egalá cu 28,5 V ßi corespunde tensiunii ín punctele de conectare a regulatorului de tensiune. Dar tensiunea generatorului nu se menþine riguros constantá, ci variazá ín funcþie de viteza de rotaþie, de curentul de sarciná ßi de alþi factori cu valoarea

unde ßi sunt limitele maximá respectiv minimá ale tensiunii generatorului.

Regulatoarele de tensiune care nu sunt prevázute cu dispozitive precise de reglaj asigurá o stabilizare a tensiunii cu numai 1,2 V. Deci .

Faþá de tensiunea nominalá, la bornele consumatorilor se aplicá o tensiune de 27 V cu abatere admisibilá de , adicá

Ín consecinþá, pierderea de tensiune pe reþea este diferenþa celor douá valori de mai sus, adicá

Desigur, pierderea admisibilá de tensiune pe reþea, , poate fi máritá prin reducerea lui , adicá prin creßterea preciziei de reglaj a tensiunii generatorului. Dupá cum se va vedea, greutatea reþelei de bord se reduce cu creßterea lui. Deci este foarte important ca precizia de reglaj a tensiunii sá fie cät mai ridicatá.

Din cei 3 V care se pierd pe reþea , o parte revine reþelei magistrale, iar restul reþelei de distribuþie. Aceastá ímpárþire se face astfel íncät sá rezulte o reþea cu greutate minimá.

Ín cazul reþelelor monofilare se neglijeazá pierderea de tensiune ín masa avionului, care serveßte ca linie de íntoarcere. Deci ín acest caz conductorul de ducere se calculeazá la pierderea de tensiune

Ín cazul reþelelor bifilare se considerá cá pierderea de tensiune se repartizeazá ín párþi egale pe cele douá conductoare astfel cá fiecáruia íi va reveni

Ín afara pierderilor de tensiune pe conductoarele reþelei, mai trebuie avute ín vedere ßi rezistenþele de trecere prin contactele aparatelor de protecþie, comandá ßi prin tablourile de distribuþie. Valorile rezistenþelor de trecere (de contact) sunt date ín tabelul Valorile rezistenþelor de contact, pentru cele mai uzuale aparate íntálnite ín reþelele electrice de bord.

Existá circuite de foarte micá putere, pentru care rezultá conductoare de secþiuni extrem de mici. Secþiunile minime sunt ínsá limitate din condiþii de rezistenþá mecanicá la montaj ßi ín exploatare. Astfel:

– pentru conductoarele pozate individual ;

– pentru conductoarele ín cordon ;

– pentru conductoarele de montaj ín pupitre .

Valorile rezistenþelor de contact

Materialele care pot fi utilizate pentru fabricarea conductoarelor sunt cuprul ßi mai rar aluminiul. Avändu-se ín vedere prelucrárile mecanice ßi impuritáþile, conductivitatea cuprului respectiv a aluminiului au valorile:

Este necesar sá mai facem unele precizári cu privire la ipotezele de calcul ale reþelelor electrice. Calculul reþelelor se reduce ín fond la determinarea secþiunilor tuturor tronsoanelor, luändu-se ca bazá ecuaþia furnizatá de condiþia restrictivá impusá pierderii de tensiune maxime pe linie. Ramän de determinat rezistenþele Rk, pe care le prezintá ín general cele n tronsoane ale liniei considerate. Pentru determinarea acestor necunoscute se poate admite una dintre urmátoarele ipoteze suplimentare:

– ipoteza secþiunii constante: S=const;

– ipoteza densitáþii de curent constante: J=const;

– ipoteza minimului de material.

Bateria de acumulatoare alimenteazá reþeaua energeticá ínainte de pornirea generatorului, la sol sau ín zbor ín caz de avarie.

Calculul bateriei de acumulatoare

Pornirea la sol:

Dupá ce au fost aleßi consumatorii necesari pornirii avionului, se calculeazá puterea medie pe care o consumá aceßtia. Durata de pornire cu acumulatorii de bord se ia de 1`30„.

Capacitatea necesará pornirii la sol este datá de ormula:

Se dimensioneazá bateria pentru trei porniri consecutive:

Pornirea ín zbor:

Durata pornirii ín zbor se ia de 40 de secunde. Capacitatea necesará totalá se calculeazá cu formula:

Deoarece se considerá cá acumulatorul poate furniza doar 50% din capacitatea totalá ínseamná cá se alege capacitatea bateriei:

Se aleg 5 (cinci) acumulatori cu plumb de tipul R SAM-28, de 28 Ah fiecare.

La alegerea acumulatorilor nu s-a luat ín considerare o funcþionare de avarie pe baza acestora. Consideränd o putere de 7193 W la aterizarea de avarie ßi 5071W la rularea la aterizare, rezultá o capacitate suplimentará calculatá C3=24,975 Ah ßi C4=17,607 Ah. Din calcule rezultá cá mai este nevoie de íncá un acumulator R SAM-28 pentru o siguranþá maximá.

CAPITOLUL IV

Calculul reþelei electrice

Pentru a proiecta o reþea electricá de bord sunt necesare urmátoarele date:

*Dispunerea ßi caracteristicile surselor ßi receptorilor electrici;

* Traseele cablurilor ßi lungimea lor;

* Normele de íncálzire ale conductorului;

* Cáderile de tensiune admisibile ín condiþiile normale ßi de avarie.

Reþeaua electricá este poziþionatá pe avion LC-03 iar o schemá simplificatá este prezentatá ín figura de mai jos.

Parametrii ce caracterizeazá aceste reþle sunt (pentru trnsonul principal), respectiv (pentru ramificaþii).

Se va lucra ín ipoteza consumului minim de material. Se considerá cáderea de tensiune admisibilá ca fiind . Se doreßte sá se calculeze secþiunile conductoarelor din tronsonul principal, respectiv ramificaþii.

Se cunosc de asemenea lungimile cablurilor ce leagá TCD1 ßi TCD2 de tablourile de distriuþie, respectiv de cele douá generatoare.

Acestea sunt:

Se vor considera cunoscute:

Reþea radialá cu ramificaþii

Considerám reþeaua din figura de ma jos,

formatá din tronsonul central avänd parametrii L0, S0, DU0 ßi o porþiune ramificatá cu parametrii Lk, Sk, DUk.

Ín general, dacá problema nu are o soluþie unicá. Dar, ín calculul preliminar, íntotdeauna se poate presupune cáderea de tensiune pe ramificaþii egalá cu o valoare medie definitá astfel:

Ín acest caz se obþine o soluþie univocá dacá se þine seama de una dintre urmátoarele patru ipoteze de calcul:

.

Pentru aceste reþele au sens numai primele douá ipoteze, celelalte nefiind raþionale pentru reþelele electrice de bord.

Ipoteza minimului de material

Volumul total de material conductor al reþelei se compune din volumul v0 al primului tronson ßi suma volumelor vk ale celor n ramificaþii

Pierderea de tensiune pe primul tronson ßi pe ramificaþii se determiná ín funcþie de sarciná:

Din ecuaþiile de mai sus putem exprima secþiunile S0 ßi Sk:

Succesiunea calculelor, ín ipoteza datá, este urmátoarea:

1) Se calculeazá , unde reprezintá curentul pe tronsonul k, unde k=1.. 4. Deoarece curenþii sunt mari pe tronsonul principal ßi pe tronsonul 1, se aleg conductori pentafilari, astfel íncät relaþia devine:

2) Se calculeazá pierderea de tensiune admisibilá pe tronsonul principal, cu relaþia:

3) Se calculeazá secþiunea tronsonului principal , astfel:

4) Se ia din tabelele de specialitate secþiunea imediat superioará lui .

5) Se determiná pierderea realá de tensiunea pe tronsonul principal, astfel:

6) Se determiná pierderea realá de tensiunea pe ramificaþii, astfel:

7) Se calculeazá secþiunile ramificaþiilor:

ßi pentru k= 2..4

8) Se face verificarea la íncálzire, alegändu-se ín locul lui .

Datele obþinute ín urma efectuárii, pas cu pas, a algoritmului de mai sus, sunt prezentate ín tabelul de mai jos:

Echipamentul electric de protecþie a sistemului electroenergetic de bord

Defectele cele mai frecvent íntälnite ín sistemele electroenergetice de la bordul avionului sunt scurtcircuitele ßi dereglarea sistemelor de stabilizare a tensiunii ßi frecvenþei. Pentru a preveni consecinþele grave legate de apariþia ßi dezvoltarea regimurilor de avarie, sistemul electroenergetic este prevázut cu echipament de protecþie care decupleazá automat sectoarele avariate ßi asigurá funcþionarea ín condiþii normale a celor rámase.

Condiþii generale impuse echipamentelor de protecþie

Complexitatea ßi extinderea sistemelor electrice la bordul aeronavelor impune echipamentului de protecþie o serie de cerinþe, dintre care cele mai importante sunt:

* acþiune selectivá;

* sensibilitate ridicatá ßi acþiune sigurá;

* caracteristici stabile;

* inerþie ín acþionare;

* simplitate constructivá, greutate micá ßi gabarit redus.

Acþiune selectivá. Aceasta ínseamná cá procþia trebuie sá decupleze numai sectorul avariat al reþelei sau chiar numai elementul deranjat.

Ín figura de mai sus se prezintá o schemá explicativá a acþiunii selective a protecþiei. Ín cazul apariþiei unui deranjament (scurtcircuit) ín punctul a, trebuie sá acþioneze elementul de protecþie S6 separänd fiderul respectiv, restul consumatorilor funcþionänd normal. Dacá refuzá sá lucreze elementul de protecþie S6 atunci trebuie sá acþioneze elementul de protecþie S3, ceea ceatrage dupá sine íncetarea funcþionárii tuturor onsumatorilor conectaþi la tabloul de distribuþie TD2, iar dacá ßi elementul acesta refuzá sá lucreze, atunci acþioneazá elementul de protecþie S1, care íntrerupe alimentarea tuturor consumatorilor de enenrgie electricá.

Acþiune rapidá. Echipamentul de protecþie trebuie sá posede un timp minim de declanßare a sistemului de protecþie la apariþia regimului de avarie. Acest lucru permite, ín caz de scurtcircuit, sá se reducá influenþa scáderii de tensiune din reþea asupra funcþionárii consumatorilor, sá se micßoreze proporþiile avriei sectoarelor respective din reþea ßi sá se previná íntr-o serie íntreagá de cazuri pierderea stabilitáþii sistemului electroenergetic.

Scáderea de tensiune produsá de un scurtcircuit ín reþea duce la micßorarea turaþiei electromotoarelor sau chiar la oprirea acestora. Dupá acþionarea protecþiei ßi eliminarea scurtcircuitului, tensiunea din reþea creßte brusc, electromotoarele trec ín regim de pornire ßi curentul consumat de acestea poate sá depáßeascá valoarea admisibilá, provocänd ín mod nedorit acþionarea altor sisteme de protecþie cu acþiune rapidá, fenomenele anormale descrise mai sus sunt preäntämpinate.

Sensibilitate ridicatá ßi acþiune sigurá. Sistemul de protecþie trebuie sá acþioneze de la ínceputul apariþiei regimurilor de arie ßi, totodatá, nu trebuie sá acþioneze la abaterile accidentale (regimuri tranzitorii) ale parametrilor electrici ai reþelei. Deconectarea sectoarelor avariate trebuie sá se producá fárá a deregla buna funcþionare a sectoarelor rámase ín funcþiune.

Caracteristici stabile. Aceasta ínseamná cá sistemul de protecþie trebuie sá posede capacitatea de a-ßi pástra caracteristicile nominale la schimarea condiþiilor mediului ínconjurátor ßi a timpului de funcþionare.

Inerþia ín acþionare. Ín unele scheme potecþia nu trebuie sá acþioneze instantaneu a creßteri de scurtá duartaá a curenþilor. Spre exemplu curentul de pornire al motoarelor electrice este de cäteva ori mai mare decät valoarea sa nominalá. Ín astfel de cazuri protecþia trebuie sá aibá o inerþie la acþionare cel puþin egalá cu durata regimului tranzitoriu.

Simplitate constructivá, greutate micá ßi gabarit redus. Pe aeronave se monteazá un mare numár de aparate de protecþie. De aceea, simplitatea construcþiei lor, greutatea minimá ßi gabaritul cät mai redus prezintá cea mai mare importanþá pentrureducerea greutáþii ßi simplificarea exploatárii echipamentului electric.

Siguranþele fuzibile au o mare ráspändire ín sistemele electrice ale avioanelor ßi elicopterelor. Ín tehnica de aviaþie de producþie sovieticá se utilizeazá siguranþe fuzibile de tipul: PV, SP, TP ßi IP.

Dupá principiul de funcþionare, sistemele de protecþie pot fi ímpárþite astfel:

Sisteme de protecþie de curent maximal

Sisteme de protecþie minimale

Sisteme de protecþie diferenþiale.

Siguranþe fuzibile utilizate

Deoarece curenþii din schemá sunt mari, folosim siguranþele de tip SP ßi PV.

Siguranþe din seria TP

Aceste siguranþe sunt siguranþe greu fuzibile ßi sunt fácute pentru curenþi de: 200, 400, 600 ßi 900 A. Pentru limitarea arcului electric ßi ímpiedicarea ímpráßtierii metalului topit al fuzibilului (cazul cänd fuzibilul este ars), care de aceastá datá este constituit dintr-o lamelá de cupru, acesta se placheazá pe un suport de azbociment ca ín figura urmátoare.

1 – suport de azbociment

2 – fuzibil

Se vor folosi la S0, S1.

b) Siguranþe din seria IP

Aceste siguranþe se folosesc pentru curenþi nominali de 5-250 A. Ele au o inerþie mai mare decät la celelalte serii de siguranþe. Structural, sunt mai complicate faþá de celelalte siguranþe fuzibile. Elementele care intrá ín alcátuirea lor sunt:

suport de prindere

element de íncálzire

lamelá de cupru

element fuzibil

arc

scoabá

aliaj de lipire.

Se vor folosi la S2, S3 ßi S4.

c) Automate termice cu bimetal

Automatele de protecþie reprezintá ßi ele un alt tip de elemente de protecþie din cele care se aflá la bordul aeronavelor. Avantaje faþá de fuzibili:

repetarea acþiunii

caracteristicá amper-secundá mai stabilá

posibilitatea verificárii caracteristicilor amper-secundá.

Elementul fuzibil la aceste automate termice de protecþie íl constituie o placá bimetalicá conectatá la un mecanism de decuplare. Placa bimetalicá este confecþionatá din douá lamele metalice sudate íntre ele, care au coeficienþi de dilatare diferiþi. Materialele metalice cu coeficient mare de dilatare care se folosesc sunt: nichel, alamá, constantan, oþel, iar cele cu coeficient mic de dilatare sunt: invarul, platina.

Acþionarea automatului se produce atunci cänd placa bimetalicá atinge o anumitá valoare de íncovoiere, íncovoiere care este proporþionalá cu temperatura, determinatá de valoarea ßi durata de trecere a curentului prin placá.

Toate automatele de protecþie au cuplarea manualá, dar ßi decuplarea se poate face atät manual cät ßi automat. Din aceastá cauzá automatele termice de protecþie cu bimetal mai pot índeplini foarte ußor ßi rolul de íntrerupátoare.

Serii de automate cu bimetal: A.S.F., A.Z.S., A.Z.R.

La reþelele de curent alternativ se folosesc automate de tipul A.S.F. de curenþi: 2, 3, 5, 7, 10 ßi 15 A.

Automatele din seria A.Z.R., dupá decuplare päná ce bimetalul nu s-a rácit ele nu pot fi cuplate cu ajutorul manetei.

Automatul termic de protecþie cu bimetal din seria A.Z.S. se poate observa ín figura urmátoare. Elementele componenete ale acestui automat sunt:

pinten

pärghie

arc

contactul moil

contactul fix

arc

placa bimetalicá

borná

borná

pintenul plácii bimetalice

clichetul cáruciorului

12- sanie

Aceste automate sunt un sistem de protecþie alternativ, deoarece componentele sunt mai scumpe: astfel se vor folosi doar la sistemele neapárat necesare (exemplu: conectarea generatorului, unde topirea unei siguranþe fuzibile ar scoate toatá instalaþia din funcþiune).

La avioane se intrebuinteazá doua feluri de dispozitie pentru protectia reþelei:

Sigurante fuzibile

Automatele bimetalice

Sigurantele fuzibile pot fi in tub de sticla sau deschise. Pentru protectia sectoarelor de retea cu consumatori pentru care suprasarcinile de scurtá duratá sunt considerate normale se folosesc sigurante cu inertie sau greu fuzibile.

Sigurantele fuzibile in tub de sticla si cele deschise se fabrica pentru diferite intensitati de current. Ca element fuzibil se foloseste un fir de argint sau de cupru de diametru corespunzator.

Sigurantele fuzibile in tub de sticla si cele deschise se montaeaza in dispozitive speciale de protectie, asigurand o rapida inlocuire a sigurantei. Dispozitivele de protectie se compun dintr-un suport de masa plastica si din cleme pentru fixarea sigurantelor.

Bornele de contact ale dispozitivelor servesc la conectarea conductorilor. Pentru fixarea dispozitivelor pe locul de montare, se foloseste gaura din mijlocul suportului. Aceste sigurante functioneaza de obicei ímpreuná cu dispozitivele de íntrerupere.

Tipuri de siguranþe fuzibile:

Siguranþele din seria PV se fabricá in execuþie capsulatá pentru curenþi nominali de: 2, 6, 10, 20, 30, 40 A. Firul fuzibil 2 al siguranþei se confecþioneazá din särmá calibratá de argint de diametru corespunzátor, introdus intr-un tub izolator 1 intre doi suporþi 3, prevázuþi cu lamele de contact.

Siguranþele din seria SP se confecþioneazá pentru curenþi de: 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 ßi 40 A. Au gabarite mici, iar firul fuzibil 2 este lipit intr-un tub de sticlá 1. Päná la curenþi de 5A pentru construcþia firului fuzibil se utilizeazá o särmá calibratá de cupru; de la 5 la 10 A o särmá calibratá de argint, iar de la 15 la 40 A- lamelá calibratá din zinc.

Siguranþele din seria TP(greu fuzibile) sunt prevázute penru curenþi nominali de: 200, 400, 600, 900 A. Elementul fuzibil al acestor siguranþe este confecþionat din lamela de cupru 2, placatá pe un suport de azbociment 1, pentru limitarea arcului electric ßi impiedicarea impráßtierii metalului topit in cazul acþionárii (arderii fuzibilului). Siguranþele din seriile PV, SP ßi TP au o inerþie micá.

Siguranþele din seria IP au o inerþie mai mare ßi se construiesc penru curenþi nominali de la 5 la 250A. Aceste siguranþe au o construcþie relativ complicatá (fig.4), care permite utilizarea lor pentru protecþia fiderilor de alimentare a echipamentelor electrice cu valori mari ale curenþilor iniþiali (actionári electrice).

Inerþia acestor siguranþe se obþine pe seama capacitáþii calorice mari a lamelei de cupru 3, cu care sunt legate elementul fuzibil 4 ßi elementul de incálzire 2. Dupá cum rezultá din figurá, la capetele unui tub de fibrá cu cápácele metalice sunt lipiþi doi papuci de conectare in circuit. In interiorul tubului exista trei compartimente despartite prin rondele.

In cazul unor suprasarcini mici dar de durata, caldura care se degaja in elementul de incalzire 2, incalzeste lamela de cupru3.Aliajul de lipire 7 care leaga intr-un singur circuit elementul de incalzire si loamela de cupru se topeste, arcul 5 smulge scoaba 6 si astfel circuitul se inrerupe.

In cazul unor suprasarcini mari sau scurtcircuit, circuitul se intrerupe pe seama arderii elementului fuzibil.

Deoarece in siguranta cu inertie exista o legatura de contact intre diferitele metale se manifesta fenomenul Paltier, adica temperatura de contact depinde de sensul curentului.

AUTOMATE BIMETALICE

Alaturi de sigurantele fuzibile, la bordul aparatelor de zbor se folosesc pe scara larga si automatele termice de protectie,ceea ce se explica prin avantajele pe care le prezinta in comparatie cu sigurantele fuzibile, prin care mentionam:

– posibilitatea de a urmari pe cale vizuala starea automatului(decuplat sau cuplat);

– repetarea actiunii;

– caracteristici amper-secunda mai stabile;

– posibilitatea verificarii caracteristicilor amper-sedcunda;

Automatele bimetalice de protectie a retelei se bazeaza pe efectul de inconvoiere sub influenta caldurii, a unei placi formate din doua metale cu coeficienti de dilatare diferiti.Dintre metalele cu coeficient de dilatare liniara mare se utilizeaza nichelul, alama, iar ca metale cu coeficient de dilatare mic se utilizeaza platina. Daca curentul de sarcina care trece prin placa bimetalica are aloare mai mare decat cea admisibila, placa se incalzeste atat de puternic, incat inconoierea ei devine destul de mare ca sa se elibereze arcul de contact si sa deconecteze circuitul.

Forma principala de protectie a circuitelor de energie electrica sunt automatele de protectie a retelei de tipul A.Z.S. si A.Z.R.

Automatele de protectie a retelei din seria A.Z.S. au particularitatea ca dupa declansare este posibila cuplarea manuala, mentinand contactele in stare inchisa. Toate automatele de tip A.Z.S. se confectioneaza dupa o schema cinematica si electrica unica, in gabarite identice, deosebindu-se numai prin parametrii placii bimetalice.

La automatele din seria A.Z.R. dupa declansare este imposibil sa se inchida contactele cu ajutorul manetei de actionare pan ace nu se raceste lamele bimetalica. Aceste automate de protectie au o constructie destul de simpla si sigura, posedand o stabilitate sporita la actiunea vibratiilor si socurilor. De asemenea acestea poseda putere mare de rupere, prin faptul ca folosesete ruperea dubla a arcului electric si contacte din aliaje metalo-ceramice

Tema suplimentara cu realizare practica

TESTERUL REGULATORULUI DE TENSIUNE PENTRU STARTER – GENERATOR

Regulatorul de tensiune este destinat reglárii tensiunii furnizate de generatorul de curent continuu LUCAS tip BC. 01107/2, sau de oricare alt tip de generator echivalent, care asigurá la ießire o tensiune cu valoarea de +28,5 Vc.c., la un curent de 300 A, simultan cu egalizarea sarcinilor, ín cazul conectárii ín paralel a douá generatoare.

O altá íntrebuinþare a regulatorului o mai reprezintá protecþia generatorului la supratensiune, simultan cu o discriminare a canalului defect, ín cazul conectárii ín paralel a douá grupuri generatoare, blocarea acestuia fiind asiguratá prin intermediul releului excitaþiei (releu bistabil cu reþinere magneticá).

Regulatorul mai este utilizat pentru reglarea tensiunii furnizate de starter – generatorul de 9 kW, care debiteazá ín reþeaua de bord a aeronavei IAR – 93 o tensiune cu valoarea de +28,5 Vc.c. +/- 0,5 Vc.c..

Dupá cum rezultá din cele menþionate maisus, existá posibilitatea ca regulatorul sá funcþioneze cu douá grupuri generatoare conectate ín paralel.

Caracteristici tehnice generale

Regulatorul de tensiune pentru startergenerato, tip R.T.S.G., cod 862, cuprinde toate circuitele necesare reglárii tensiunii ßi protecþiei la supratensiune ín cazul ín care este utilizat cu un singur grup generator.

Principiul de funcþionare al R.T.S.G. se bazeazá pe modularea ín duratá a unui tren continuu de impulsuri, cu frecvenþa de 400 Hz +/- 50 Hz, aplicatá ínfáßurárii excitaþiei generatorului.

Valoarea medie a curentului prin ínfáßurarea de excitaþie va depinde deci de valoare factorului de umplere al formei de undá, acesta din urmá fiind de aproximativ 50% pentru o valoare a tensiunii de ießire a generatorului de +28,5 Vc.c.

Modificarea factorului de umlere, respectiv modificarea valorii medii a curentului prin ínfáßurarea de excitaþie, compenseazá, prin intermediul reacþiei negative prevázute ín acest scop, variaþiile tensiunii la ießirea generatorului. Astfel, tendinþa de creßtere a valorii tensiunii de ießire conduce la o scádere a valorii factorului de umplere al formei de undá, respectiv a valorii medii a curentului prin ínfáßurarea de excitaþie, ßi reciproc, tendinþa de scádere a valorii tensiunii deießire conduce la o creßtere a valorii factorului de umplere al al formei de undá, respectiv a valorii medii a curentului prin ínfáßurarea de excitaþie.

Tensiunea reglatá, ín condiþii normale de lucru, este uprinsá ín domeniul +28,5 Vc.c. +/- 0,5 Vc.c., ín cazul cuplárii R.T.S.G. la generatorul LUCAS tip BC. 0107 / 2.

Curentul prin ínfáßurarea de excitaþie a generatorului comandat are o valoare de:

– minimum: 1 A

– maximum: 9 A, la o tensiune de +24Vc.c..

Pentru a iniþializa circuitul de protecþie la supratensiune ßi a asigura excitaþia generatorului la pornirea din starea de repaus, se utilizeazá tensinuea furnizatá de bateria de acumulatori a aeronavei.

Comanda disponibilá este suficientá pentru a asigura obþinerea tensiunii nominale la ießirea generatorului, chiar pentru viteza de mers ín gol, la sol. Cänd valoarea tensiunii la ießirea generatorului atinge aproximativ 50% din valoarea nominalá, comanda poate fianulatá.

Selectarea regimului „INIÞIALIZARE„ ín timpul funcþionárii normale a generatorului nu are nici un efect asupra funcþionárii R.T.S.G..

Acesta conþine, de asemenea, un circuit discriminator suplimentar, care asigurá facilitatea egalizárii sarcinilor ín cazul conectárii ín paralel a douá grupuri generatoare.

Funcþionarea cu douá grupuri generatoare conectate ín paralel este permisá numai ín condiþiile ín care s-au executat conexiunile pentru egalizarea sarcinilor.

Cänd R.T.S.G. lucreazá cu douá grupuri generatoare conectateín paralel, i se aplicá un semnal proporþional cu curentul de sarciná ßi rezistenþa ínfáßurárii interpolare „`negative„, cules de pe peria negativá (-) a unuia dintre generatoare, semnal care este comparat cu unul similar, preluat de la celálalt generator. Semnalul diferenþá este recepþionat atät ín márime cät ßi sens, amplificat, ßi utilizat apoi pentru modificarea corespunzátoare a nivelului unei tensiuni de referinþá.

Capacitatea de modificare a nivelului tensiunii de referinþá este limitatá la aproximativ +/- 5%.

Astfel, ín cazul conectárii ín paralel a douá generatoare LUCAS tip 0107/2, R.T.S.G. permite realizarea egalizárii sarcinilor celor douágeneratoare, valoarea maximá a curentului de egalizare fiind cuprinsá ín gama -30A … +30A.

Dacá unul dintre generatoare cade, curentul suplimentar, preluat de canalul valid, inhibá declanßarea protecþiei la supratensiune, asigurånd funcþionarea cu un singur grup generator.

Variaþia tensiunii la nivelul barei generale de alimentare, datoratá informaþiei asupra sarcinii, ín condiþiile de defect, nu va depáßi valoarea de +/-2Vc.c..

Circuitul de protecþie la supratensiune decupleazá ín mod automat generatorul defect, iar ín cazul lucrului cu douá grupuri generatoare conectate ín paralel, circuitul discriminator decupleazá doar generatorul defect.

Pentru a realiza aceasta, o parte din semnalul de egalizare a sarcinii este aplicatá circuitului de protecþie la supratensiune, astfel íncät, ín cazul lucrului cu douá grupuri generatoare conectate ín paralel, circuitul de protecþie la supratensiune aferent canalului subexcitat este blocat, asigurändu-se prin aceasta decuplarea numai pentru canalul defect, supraexcitat.

Protecþia la supratensiune acþioneazá pentru o valoare a tensiunii furnizate de generator cuprinsá ín gama +29,9 Vc.c. … +30 Vc.c., determinänd decuplarea sistemului dupá un interval de timp invers proporþional cu exccesul de tensiune.

Ín cazul apariþiei unei supratensiuni sau al aplicárii unui semnal extern de declanßare, releul excitaþiei asigurá decuplarea alimentárii R.T.S.G., respectiv anularea curentului prin ínfáßurarea de excitaþie.

TESTERUL REGULATORULUI DE TENSIUNE

VERIFICAREA REGULATORULUI DE TENSIUNE IN BUCLA DESCHISA

Verificarea funcþionárii R.T.S.G. ín buclá deschisá, fárá generator, fárá generator, se efectueazá cu ajutorul bancului de test, montajul fiind cel din fig. Schema de másurá ín buclá deschisá.

Se utilizeazá urmátorul echipament de másurá auxiliar:

1) E – sursá de alimentare ín curent continuu stabilizatá, reglabilá ín domeniul 0 … + 35 Vc.c., capabilá sá furnizeze un curent de minimum 350 mA;

2) V1 – voltmetru de curent continuu, fixat pe gama 100 V, precizia instrumentului fiind de +/- 2%;

3) V2 – voltmetru numeric de curent continuu cu precizia de +/- 0,1%, fixat pe gama 20 V x 2, utilizänd un atenuator 2:1, sau orice instrument cu indicare analogicá, de aceeaßi precizie;

4) IND – indicator de continuitate sau discontinuitate a unui circuit (baterie ßi bec sau ohmetru);

5) R1 – rezistor bobinat cimentat, tip RBC 1003, 180 Ohm +/-5%, 5W sau unul echivalent

Etapele verificárii R.T.S.G. suntdescrise mai jos:

– se regleazá tensiunea de ießire sursei de alimentare (E) la valoarea minimá;

– se máreßte valoarea tensiunii furnizate de sursa de alimentare (E) la +28 Vc.c.. Voltmetrul V1 trebuie sá indice o valoare a tensiunii de ießire situatá ín domeniul +25,5 Vc.c. … +28 Vc.c.;

– se creßte lent valoarea tensiunii furnizate de sursa de alimentare päná la +29 Vc.c.. Voltmetrul V1 trebuie sá indice o valoare a tensiunii de ießire situatá sub +0,5 Vc.c..

Proba de rezistenþá a izolaþiei:

Se conecteazá ímpreuná ploþii F ßi C ai fißei PL1 la un conductor comun A.

Se conecteazá ímpreuná aparatul de verificare a rezistenþei de izolaþie (de 100 Vc.c.) íntre conductorii A ßi B.

Rezistenþa másuratá nu trebuie sá fie mai micá de 20 M. Dacá rezistenþa de izolaþie másuratá este mult mai micá de 20 M, se depisteazá locul de punere la masá cu ajutorul megaohmmetrului, másuränd dupá schema de principiu a aparatului, conductorii de legáturá dinspre cuplá spre fiecare component al aparatului. Se ínláturá punerea la masá.

Concluzii

Pe baza tabelelor de consumatori am stabilit puterea necesará sistemului electroenergetic ßi am reprezentat graficele de sarciná.

Importanta si complexitatea functiilor indeplinite de instalatiile electrice de bord precum si conditiile specifice in care lucreaza, ridica o serie de exigente in fata constructorilor si proiectantiilor. Aceste exigente coincide cu cele impuse orcarei instalatii electrice.

Toate instalatiile electrice de bord trebuie sa aiba o inalta siguranta in functionare in orce conditii de zbor. Sistemele de importanta vitala pentru securitatea zborului sunt dublate sau triplate.

O cerinta majora impusa instalatiilor electrice de bord este reducerea greutatii si volumului tuturor componentelor, fara diminuarea sigurantei in functionare si a simplitatii in exploatare.

Pentru sistemul electroenergetic al aeronavei MIG-21 am ales ipoteza volumului minim de material, materialul folosit fiind cuprul.

Conform acestor cerinte instalatiile electrice trebuie concepute si ampalasate la bord atsfel incat sa permita un acces usor si o utilizare simpla.

Sistemul electroenergetic trbuie sa fie conceput atsfel incat avariile sa fie depistate usor si remediate cat mai repede .

Instalatia electrica de bord trebuie astfel conceputa incat sa nu afecteze functionarea instalatiilor radiotehnice de bord, a aparatelor de pilotaj si navigatie. Instalatia electrica a aeronavelor trbuie proictata astfel incat sa reziste la explozii sau la incendii, avänd ín vedere cá este o aeronavá de luptá, trebuie sá fie studiate variantele probabile de lovire ßi modul ín care se va asigura funcþionarea ín continuare a sistemului electroenergetic päná la aterizare.

Bibliografie

1. Antoniu I.S., Bazele electrotehnicii. Bucureßti, Editura Didacticá ßi Pedagogicá. 1974.

2. Aron I., V. Páun. Echipamentul electric al aeronavelor. Bucureßti, Editura Didacticá ßi Pedagogicá. 1980.

3. Aron I., V. Páun. Curs de instalaþii electrice de bord. Vol I ßi II. Bucureßti, Editat ín Academia Militará. 1976-1977.

4. Iacobescu Gh., ß.a. Reþele electrice. Bucureßti, Editura Didacticá ßi Pedagogicá. 1975

5. Nicolaide A. Maßini electrice. Teorie, proiectare, Craiova, Editura Scrisul Romänesc. 1985

6. Sálágeanu I. Instalaþii speciale pentru aparatele de zbor. Vol I ßi II. Bucureßti, Editat ín Academia Militará. 1986

7. *** Regulator electric de tensiune pentru aeronava IAR-99. Documentaþie tehnicá.