Changes of On-board Power Systems of Modern Aircraft in the Context of Wider Electrification

Cambios en los sistemas de energía a bordo de las aeronaves modernas en el contexto de una electrificación más amplia

Este artículo analiza los cambios de los sistemas de energía eléctrica a bordo de los aviones de transporte modernos con un mayor grado de electrificación, llamado MEA (Aviones más eléctricos) en comparación con las arquitecturas tradicionales, en el campo de los parámetros de energía eléctrica estandarizados. Los desarrollos en este campo se caracterizan por mayores requisitos de energía de las fuentes de energía instaladas y el cambio a valores de voltaje más altos y unidades de fuente con un valor de frecuencia no estabilizado del voltaje generado, los llamados sistemas de frecuencia salvaje.

1. Introducción

El sistema de alimentación eléctrica de a bordo (Fig. 1) representa la suma de los dispositivos técnicos para la generación, conversión y distribución de la energía eléctrica en la aeronave. Consiste en un sistema de generación de electricidad, es decir, fuentes y convertidores de energía (generadores, convertidores de corriente y voltaje y acumuladores), dispositivos para estabilizar su voltaje y frecuencia, dispositivos para el funcionamiento en paralelo, protección y control y sistemas de distribución de electricidad que sirven para transferir la electricidad del generador a los dispositivos de distribución y de éstos a los aparatos [1]. Los parámetros de la electricidad deben mantenerse dentro de límites normalizados en los puntos de control y en los terminales de los aparatos, manteniendo al mismo tiempo la suficiente robustez del sistema.

2. Sistemas tradicionales de energía eléctrica de a bordo

Los sistemas más antiguos y más verificados operacionalmente son los sistemas de baja tensión de corriente continua que se utilizan a bordo de las aeronaves pequeñas y medianas. La principal fuente de electricidad es un generador de corriente continua de diseño convencional alimentado por un motor de aviación a través de un reductor. Las fuentes de energía para los aparatos de corriente alterna (con frecuencia constante) son fuentes de energía secundarias - convertidores rotativos o estáticos [2]. La fuente de electricidad de emergencia para el suministro de los aparatos vitales es una batería recargable. Como fuente auxiliar, se puede utilizar un generador de corriente continua accionado por una turbina de aire comprimido o un generador en una unidad de energía auxiliar. Se trata de un sistema de suministro de energía simple y fiable, cuyo principal inconveniente es la limitación de potencia de la unidad de potencia instalada (12-18 kW) dada por el valor de baja tensión (28 V) [3].

El aumento de la complejidad y del número de equipos eléctricos de las aeronaves, la transición a los motores reactivos de las aeronaves y a los sistemas automatizados de gestión de aeronaves, la introducción y expansión de la tecnología de los radares y la construcción de grandes aeronaves con un gran número de aparatos eléctricos condujeron a la transición a valores de tensión de red más elevados en el decenio de 1950 y a la introducción de sistemas de energía eléctrica alterna (115 V / 400 Hz) [4].