proiect instalatii electrice

33
UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA ECHIPAMENTE SI INSTALATII DE BORD PROIECT LA DISCIPLINA INSTALATII ELECTRICE DE BORD 1

Upload: blejan-denis

Post on 11-Dec-2015

180 views

Category:

Documents


13 download

DESCRIPTION

Proiect Instalatii electrice de bordInginerie aerospatiala

TRANSCRIPT

Page 1: Proiect Instalatii electrice

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVAFACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICAECHIPAMENTE SI INSTALATII DE BORD

PROIECT LA DISCIPLINA

INSTALATII ELECTRICE DE BORD

Profesor coordonator: Student:

S.l.dr.ing. Jenica Corcau Blejan Denis

1

Page 2: Proiect Instalatii electrice

1. Tema de proiect:

-Sa se proiecteze sistemul electroenergetic pentru un avion de tipul Cessna 172.

2. Date de proiectare:

2.1. Caracteristici:

a) viteza maxima: 302 km/h

b) plafon: 4,100 m

c) anvergura: 11.00 m

d) lungime: 8.28 m

e) autonomie de zbor: 5h42min

f) membrii echipajului:1-3

g) greutate maxima admisa la decolare: 1,111 kg

2.2. Caracteristicile retelei.

2.2.1. S.E.E impus curent continuu

2.2.2. Tensiunea nominal 28.5 Vcc

2.2.3. Caderea de tensiune admisibila ∆U=3V

2.2.4. Materialul conductor: Cu

2.3. Proiectul va cuprinde:

2.3.1. Stabilirea receptoarelor de energie electrica in functie de tipul avionului si durata de functionare.

2.3.2. Intocmirea graficului de sarcina, normal si de avarie.

2.3.3. Calculul puterii surselor de energie,principala si de avarie.

2.3.4. Alegerea tipului si numarului de surse de energie electrica, principala si de avarie.

2.3.5. Studiul dispunerii surselor, consumatorilor, stabilirea cablajelor.

2.3.6. Calculul instalatiei electrice.

2

Page 3: Proiect Instalatii electrice

2.3.6.1. Calculul retelei magistrale din conditia de minimizare a greutatii(se utilizeaza ipoteza “minim de material conductor”).

2.3.6.2. Calculul retelei de distributie din conditiile caderii de tensiune admisibila.

2.3.6.3. Verificarea la incalzirea instalatiilor proiectate.

3. Bibliografie

3

Page 4: Proiect Instalatii electrice

Consideratii asupra sistemelor electroenergetice de bord

1.1 GENERALITATI

Dupa cum se stie, un aparat de zbor modern este un sistem tehnic complex care necesita pentru proiectare un program corespunzator ca proces integral si iterativ de cautare a solutiilor optime in compunerea si organizarea aparatului de zbor ,tinandu-se seama de influenta reciproca a sistemelor (subsistemelor) sale functionale de la bord asupra indictorilor tehnico-tactici si economici ai aparatului de zbor.

Particularitatea caracteristica a procesului de proiectare a unui aparat de zbor consta in faptul ca o serie de caracteristici se deduc din conditia minimizari masei de zbor. Astfel, cresterea masei echipamentului de bord cu valoarea ΔM necesita o marire suplimentara a masei constructiei , a masei combustibilului si a puterii instalatiilor de forta ,fapt care atrage dupa sine, marirea masei de zbor a aeronavei cu valoarea KM ΔM. Coeficientul KM caracterizeaza cantitatea cu care se

mareste, cresterea masei de zbor a avionului la o crestere ΔM S a masei sarcinii utile . De aici rezulta , ca o reducere relativ mica a masei echipamentului de bord ce se monteaza pe aparat ( cu conditiile ca acest echipament sa isi rezolve in mod normal sarcinile impuse), poate avea un efect considerabil la optimizarea caracteristicilor aparatului de zbor in intregime.

Dintre sistemele functionale de bord face parte si sistemul de alimentare cu energie electrica . Acesta este destinat pentru asigurarea alimentarii fara intrerupere a aparatelor de bord consumatoare de energie electrica cu cantitatea si calitatea necesara de energie.

Proiectarea sistemului electroenergetic de la bord reprezinta lucrarea de conceptie complexa datorita faptului ca, pe de o parte, este necesar sa se defineasca de la inceput cu aproximatie cat mai buna majoritatea receptorilor de energie electrica, iar pe de alta parte, datorita conditionari dintre parametrii functionali ai sistemului electroenergetic si corecta functionare a tuturor sistemelor electrice si electronice de bord.

Convenim sa impartim sistemul electroenergetic de bord in doua subsisteme: sistemul generator si sistemul de transport si distributie.

Sistemul generator cuprinde totalitatea mijloacelor tehnice ce asigura producerea sau transformarea energiei electrice, stabilizarea tensiunilor si a fregventelor , protectia, comanda, controlul si functionarea in paralel a surselor sau covertoarelor.

Sistemul de transport si distributie cuprinde totalitatea mijloacelor tehnice cate asigura transportul energiei electrice de la sistemul generator pana la dispozitivele de distributie si de la acestea pana la consumatori, efectuarea comutarilor necesare, rezervarea alimentari cu energie electrica a consumatorilor de importanta deosebita si protectia la regimuri de avarie.

4

Page 5: Proiect Instalatii electrice

Fiecare din aceste sisteme poate avea diferite variante de executie tehnica, deosebite prin modul in car se efectueaza diverse operatii, prin natura si prinparametriiechipamentului folosit precum si prin configuratia legaturilor electrice dintre elementele sistemului.

1.2 DEFINIRA SISTEMULUI ELECTROENERGETIC DE BORD

In acceptiunea cea mai generala, pri instalatia electrica de bord se intelege ansamblul surselor si covertoarelor de energie electrica, sistemul de transmitere si distributie a energiei electrice, precum si consumatorii electrici. Nu se includ aici sistemele mecanice, electronice sau de alta natura decat electrica, desi necesita un consum de energie electrica.

Prin sistem electroenergetic de bord sau sistem de alimentare cu energie electrica se intelege ansamblul componentelor din instalatia electrica a unei aeronave care asigura generarea, conversia, transmiterea si distributia energiei electrice, adica: sursele electrice , convertoarele si reteaua electrica.

Se numeste retea electrica ansamblul instalatiilor prin intermediul carora energia electrica este transmisa de la surse la consumatori. Ea cuprinde conductori electrici, aparatura de comutatie, protectie si control precum si dispozitivele de montare a retelei pe avion (tablouri de distributie, cuple, prize, cleme,etc).

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

In cazul sistemelor electroenergetice de curent continuu sursele principale sunt generatoare de curent continuu. Pentru alimentarea cu tensiune continua de valori superioare celei furnizate de generatorul principal , se utilizeaza diferite tipuri de covertoare.

Spunem ca un sistem termoenergetic este de curent alternativ daca sursele principale sunt generatoare de curent alternativ, iar consumatorii ,in majoritatea lor, sunt de curent alternativ. Pentru eventualii consumatori de curent continuu se utilizeaza blocuri de transformare redresoare(B.T.R)

Sistemele electroenergetice mixte cuprind atat generatoare de curent continuu cat si generatoare de curent alternativ , puterile acestora fiind apropiate ca valoare. Fiecare dintre surse debiteaza energie pe o retea electrica proprie.

In general prin sistem electroenergetic mixt (primar, secundar, tertial) intelegem faptul ca la bord alimentarea consumatorilor se realizeaza in curent continuu si in curent alternativ la tensiuni si fregvente diferite. Putem avea generatoare de curent continuu si de curent alternativ, ambele actionate de motrul avionului.

5

Page 6: Proiect Instalatii electrice

De asemenea tot mixt va fi si sistemul format din generator de curent alternativ cu fregventa variabila si generatorul de curent alternativ de fregventa constanta.

Pe avioane se pot utiliza si sisteme electroenergetice cu producerea energiei electrice in curent alternativ sub tensiune stabilizata si fregventa variabila , iar dupa redresare si filtrare transmiterea energiei la consumatori se face sub forma de curent continuu.

Prin receptori sau consumatori de energie electrica intelegem echipamentele si agregatele de la bord, care necesita pentru functionarea normala un anumit consum de energie electrica.

Din punctul de vedere al conditiilor de utilizare mai putem distinge:

-sisteme electroenergetice principale(S.E.P), care sunt destinate sa alimenteze consumatrii de bord in conditii normale de zbor.

-sisteme electroenergetice auxiliare (SEA), care sunt destinate sa asigure alimentarea instalatiilor electrice de bord la sol, in conditii normale, dar cand nu functioneaza motoarele avionului. Acest sistem este format dintr-un generator care se cupleaza pe reteaua de bord, fiind actionat de o instalatie de forta auxiliara.

-sistem electroenergetic de avarie (SEAv), este destinata sa asigure alimentarea consumatorilor electrici in zbor la avaria integrala a sistemului electroenergetic principal.

-sistem electroenergetic auxiliar de avarie (SEAA) are rolul de a indeplini atat functia SEA la sol cat si functia SEA in zbor la avaria surselor principale.

-sistem de alimentare electrica de aerodrom se refera la sursele electrice exterioare avionului care permit alimentarea lui pe timpul stationarii la sol. In acest scop avionul este prevazut cu o priza exterioara adecvata.

Prin sursa primara de energie electrica se intelege instalatia care transforma nergia neelectrica in energie electrica. In majoritatea cazurilor pe avion sistemul primar de alimentare este format din generatorul de bord actionat de motorul avionului.

Prin sistem de alimentare primar-auxiliar intelegem un generator actionat de o instalatie auxiliara de forta.

Prin sistem secundar de alimentare intelegem un dispozitiv electric sau electronic care converteste energia electrica a sistemului primar tot in energie electrica,dar la parametrii ceruti de sistemul secundar.

Putem avea sisteme tertiale de alimentare electrica care au rolul de a converti energia furnizata de sistemul secundar in energie electrica cu alti parametrii. Spre exemplu, daca sistemul primar este de curent alternativ cu fregventa variabila, iar sistemul secundar de alimentare este de curent continuu(BTR) atunci alimentarea in curent alternativ cu fregventa

6

Page 7: Proiect Instalatii electrice

constanta se realizeaza cu invertoare, care reprezinta evident, sisteme tertiale de alimentare electrica.

Mai mentiona ca sistemele eletroenergetice de bord pot fi monocanal sau multicanal.

In tabelul 1.1 se indica principalii parametrii electrici ai sistemelor electroenergetice de bord.

Sistem electroenergetic

Tipul sistemului electroenergetic

Tensiunea sursei electrice(volti)

Tensiunea la consumatori(volti)

Fregventa(Hz)

Obs.

Sisteme primare

De c.c cu tensiunea de 27V

28.5+3%Se admite si28.5+4%28.7+7%

27+10%Se admite in caz de avarie20V

-

U=28.5+2%Cu regulator de precizie

De c.a, trifazatcu tensiune de 200/115V si fregventa variabila

208/120+3%208+3

200/115+5%200+5%

300-900 f=400+5%Hzdaca actionarea se face de la motor turbopropul-sor

De c.a trifazat cu tensiunea de 200/115V si fregventa constanta

208/120+3%208+3%

200/115+5%200+5%

400+1%Se admite si 400+2%

U=208++(0.1-1)%Vcu regulator de precizie

De c.a monofazat cu tensiunea de 115V si fregventa constanta

120+3% 115+5% 400+5%

In unele cazuri f=400+7 Hz

Sisteme secundare

De c.a trifazat cu tensiunea de 36V si fregventa constanta

36+3% 36+5% 400+2%

In cazuri speciale f=400+1%Sau400+1%Hz

De c.a trifazat Se utilizeaza

7

Page 8: Proiect Instalatii electrice

cu tensiunea de 36V si fregventa precisa

36+3% 36+5% 400+0.05%

si fregvente de 500, 800, 1000

De c.a cu tensiunea de 27V si

28.5+5% 27+10% -Pulsatia admisa a tensiunii:8%

1.3 CERINTE TEHNICO-ECONOMICE

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 proiectantilor.

Aceste exigente in parte coincid cu cele impuse oricarei instalatii electrice . Exista insa un numar d cerinte specifice utilizarilor electrice la bordul avioanelor asupra carora vom insista in cele ce urmeaza.

1.Siguranta in functionare. Toate instalatiile electrice de bord trebuie sa aiba o inalta siguranta in functionare in toate conditiile de zbor. Pentru realizarea acestui imperativ, componentele instalatiilor electrice se construiesc dupa o tehnologie si cu materiale cat mai adecvate . In plus, sistemele de importanta vitala pentru siguranta zborului sun multplexate.

2. Minimizarea greutatii si gabaritului . O cerinta majora impusa instalatiilor electrice de bord este reducerea greutatii si volumului tuturor componentelor ( desigur fara diminuarea sigurantei in functionare) si simplitatea in exploatare. Echiparea aeronavelor cu instalatii supradimensionate duce la micsorarea incarcaturii utile a avionului, deci la scumpirea costului de exploatare. Spre exemplu, daca consideram instalatia electrica ca o marfa transportata, costul acestui transport pentru intreaga perioada de exploatare a avionului depaseste insusi pretul de cost al instalatiei respective. Conditiile restrictive de gabarit sunt impuse de spatiul disponibil limitat in aeronave. Pentru a reduce greutatea instalatiei electrice este necesar sa se utilizeze materiale usoare cu calitati electronice superioare.

De asemenea s impune cresterea considerabila a sarcinilor admisibile mecanice, termice si electrice avand in vedere durata redusa de serviciu a instalatiei de bord comparativ cu instalatiile terestre. De asemenea se recomanda cresterea tensiunii si fregventei de lucru a retelelor de bord precum si a turatiei masinilor electrice.

8

Page 9: Proiect Instalatii electrice

3. Simplitatea in exploatare si securitatea echipajului si a pasagerilor. Conform acestor cerinte instalatiile de bord trebuie astfel concepute si asamblate la bord incat sa permita un acces usor si o utilizare simpla si sugestiva a acestora. Se impune tot mai mult automatizarea functionarii, tuturor agregatelor, astfel incat numarul membrilor echipajului sa poata fi redus.In acest scop trebuie aplicate cu cea mai mare atentie princpiile ergonometriei la bordul aeronavelor.

Din punctul de vedere al securitatii, avand in vedere ca tensiunea retelei poate fi de 200/115V, trebuie sa se excluda posibilitatea intrarii in contact a echipajului sau pasagerilor cu elementele ce se gasesc sub tensiune sau temperaturi mai mari de 70°C.

4.Tehnologie de reparatie simpla si pretul de cost redus. Sistemul electroenergetic trebuie astfel conceput incat avariile sa poata fi depistate si remediate cat mai repede pentru a reduce durata indisponibilitati aeronavei. De asemenea se impune accesul usor, demontarea si montarea usoarala bord a componentelor instalatiei electrice. Pentru reducerea cheltuielilor de intretinere si reparatie se impune realizarea unor agregate perfectionate cu resursa mare , care permit o crestere considerabila a duratei de utlizare intre reparatii si lucrari regulamentare. Trebuie avut in vedereca cerintele privind siguranta in functionare, greutatea minima, durata mare in serviciu si pretul de cost redus sunt contradictorii. De aceea trebuie analizat fiecare caz in parte si stabilita conditia de compromis cea mai rationala.

5.Nivel redus de perturbatii. Instalatia electrica de bord trebuie astfel conceputa incat sa nu afecteze functionarea instalatiilor radiotehnice de bord, a aparatelor de pilotaj si navigatie, etc.

Pentru a nu se produce asemenea interferente este necesar sa se ia masuri speciale de limitarea nivelului zgomotelor radioelectrice si a campului magnetic prin folosirea filtrelor si ecranarilor.

6. Durata minima pentru pregatirea si intrarea in regim nominal de functionare. Aceasta cerinta se impune indeosebi avioanelor militare.

7. Vulnerabilitate redusa. Instalatia electrica trebuie proiectata astfel incat sa fie putin vurnelabila, sa reziste la explozii si incendii. In acest scop, in special la avioanele militare, trebuie sa fie studiate posibilitatile de alimentare a agregatelor vitale pana la aterizare in cazul iesirii din functiune a unei parti din instalatia electrica.

8. Interschimbabilitatea agregatelor si unificarea fabricatiei componentelor. Pentru a se realiza o exploatare usoara si o reducere a cheltuielilor de reparatie si intretinere se impune realizarea tuturor agregatelor si componentelor instalatiilor electrice la un asemenea gra de precizie incat sa poata fi oricand inlocuit cu altele existente in magazie.

9

Page 10: Proiect Instalatii electrice

1.4 Structura sistemelor electroenergetice de bord

Pentru asigurarea functionarii normale a consumatorilor electrici de la bord este nevoie in cel mai simplu caz de doua feluri de energie electrica: curent continuu de joasa tensiune(2.5V) si curent alternativ cu frecventa stabila (400 Hz,208/120V). In acest caz puterea necesara in curent continuu si alternativ poate sa varieze in limite destul de largi cu conditia, insa ca pentru amandoua felurile de curent sa existe o anumita putere limita.

Consumatorii de curent alternativ cu frecventa stabila de 200/115V se executa atat trifazati cat si monofazati. Exista oa lata categorie de de consumatori care trebuie alimentati cu curent trifazat de frecventa stabila si tensiunea de 36V.

Exista o serie de receptori electrici care pot fi alimentati in c.a. cu frecventa nestabilizata (f=var. u=const.). Sursele care produc energie electrica sub aceasta forma sunt mai simple si mai sigure decat cele care produc energie electrica cu energie stabilizata . Insa, in functie de tipul aparatului de zbor, se stabileste o anumita limita a puterii curentului alternativ de frecventa variabila.

In prezent exista un numar suficient de mare de metode de generare a diferitelor feluri de energie electrica la bordul aeronavelor folosind ca sursa primara energia mecanica a motorului de avion.

Conversia unei parti din energiea mecanica a motorului de avion in energie alectrica, se considera ca se face cu ajutorul generatoarelor de curent continuu si a generatoarelor de curent alternativ.

Din acest punct de vedere se pot concepe patru structuri principale de sisteme electromagnetice reprezentate in fig. 1.1. Cazul redat in figura 1.1.-a reprezinta un sistem electromagnetic de c.c, generatoarele fiind actionate direct de la motoarele de avion. Partea corespunzatoare de c.a necesara la bord se obtine cu ajutorul convertoarelor electromecanice sau electronice. Schema din figura 1.1-b reprezinta un sistem electromagnetic de c.a de frecventa variabila actionate direct de la motoarele de avion. Curentul continuu necesar la bord se obtine de la blocuri de transformare-redresare, iar curentul alternativ de frecventa stabilizata se obtine cu ajutorul unor invertoare.

Structura din fig. 1.1.-c reprezinta un sistem electroenergetic mixt, un fel de combinatie intre primele doua sisteme. Fiecare motor al avionului actioneaza cate un generator de c.c. si un generator de c.c. si un generator de c.a. de frecventa nestabilizata. Curentul alternativ cu frecventa constanta se obtine cu ajutorul unui invertor .

Cea de a patra structura (fig. 1.1.-d) reprezinta un sistem electroenergetic de c.a. cu frecventa stabilizata. Generatorul de c.c. este actionat prin intermediul unui cuplaj reglabil astfel

10

Page 11: Proiect Instalatii electrice

incat turatia la iesire este constanta. Curentul continuu necesar se obtine prin redresare. Restul consumatorilor se alimenteaza cu curent alternativ de frecventa constanta.

De remarcat ca in toate schemele prezentate, alimentarea receptorilor de c.c. conectata in tampon cu o baterie de acumulatoare (B.A.).

In ultimiii ani cercetatorii acorda o mare atentie sistemelor electroenergetice formate din generatoare de c.a. cu frecventa nestabilizata de valori ridicate (1200-2400Hz), cuplate cu un dispozitiv cu semiconductori de tip convertor sau invertor, astfel incat curentul alternativ la iesire sa se obtina la frecventa constanta.In afara de aceasta, exista multe alte variante de structuri ale sistemelor electromagnetice pentru producerea c.a. de frecventa constanta bazata pe utilizarea unor cascade de masini electrice.

Din numarul mare de structuri ce pot fi concepute, se opteaza pentru acele scheme sau variante care ofera unele avantaje: masa de zbor minima, fiabilitate maxima, pret de cost minim, etc.

2.3.Calculul bilantului electric

Calculul bilantului electric se face astfel:

1.Se descompun diferitele faze ale misiunii de zbor in etape de durata data,in interiorul carora se presupune ca functioneaza anumite echipamente de bord.Aceste etape trebuie sa corespunda unor faze de zbor comune pentru toate cazurile de zbor si pentru toate misiunile caracteristice ale aeronavei respective.De regula se considera urmatoarele faze de utilizare a avioanelor:

1-avionul la locul de parcare (pregatirea pentru zbor),aici se pot executa lucrari ca: incercari inainte de zbor,incarcarea pasagerilor sau a marfurilor,pornirea motoarelor,etc;

2-rularea spre start si asteptarea aprobarii pentru decolare;

3-decolarea;

4-urcarea;

5-zborul de croaziera pentru avioanele civile.In cazul avioanelor militare aceasta faza a zborului se imparte in mai multe etape cum ar fi: zbor deasupra teritoriului prorpiu,zbor deasupra teritoriului inamic,urmarirea,interceptarea,atacul,lupta aeriana,degajarea,intoarcerea,etc;

6-coborarea;

7-aterizarea;

8-rularea;

11

Page 12: Proiect Instalatii electrice

Fiecare dintre aceste faze trebuie definita in functie de conditiile de zbor: de noapte,de zi,in conditii grele,cu sau fara jivraj,etc..mentinandu-se duratele lor cat mai corect in functie de tipul si misiunile aeronavei respective.

2.Se determina in continuare fazele de zbor in care sunt posibile anumite avarii pe aeronava considerata ca de exemplu: zborul cu un singur motor in cazul unui avion multumitor,avaria unui generator de bord,etc.

3.Se precizeaza pentru toate fazele mentionate echipamentele (receptorii electrici) care functioneaza si puterea electrica (sau curentul) consumata.Prin insumare se poate obtine pentru fiecare faza puterea totala absorbita din reteaua electrica de bord.

In general se precizeaza cu atentie conditiile de functionare a receptorilor electrici in fiecare faza,indicandu-se suprasarcinile pozibile si durata lor (se aleg ca referinta de 5 s,1 min,5 min),precum si conditiile de functionare cele mai caracteristice.

Consumul receptorilor se expima in curent absorbit sau in putere pentru retelele de c.c.,iar pentru retelele de c.a. sarcina se exprima prin curentul absorbit pe fiecare faza si prin factorul de putere,sau in putere aparenta (VA).

In afara de specificatia intocmita sub forma tabelului si pe baza acestuia si analizand misiunea de zbor cea mai dificila din punctul de vedere al incarcarii surselor electrice,se elaboreaza un tabel de consumatori electrici in care se mentioneaza faza de zbor in care intra in functiune acestia,succesiunea si durata functionarii lor.El capata forma precisa prin tabel pentru receptorii de c.c.

Penru a putea calcula puterea surselor electrice de bord,se intocmeste un tabel separat,pentru receptorii de c.c. si pentru cei de c.a.Pe baza acestor tabele se construieste graficul de sarcina normala,care reprezinta dependenta curentului (sau puterii) consumat de la retea in functie de timpul de zbor,in ipoteza ca toate sursele functioneaza normal.De asemenea,se presupune ca receptorii electrici functioneaza in regim stabilizat.Dintre toate graficele de sarcini posibile,pentru calculul puterii surselor se alege varianta cea mai dificila la incarcare a sistemului electroenergetic.Nu exista metode universale pentru stabilirea celui mai dificil regim de zbor din punctul de vedere al solicitarii surselor electrice.Totul depinde de tipul avionului,de destinatia lui,de misiunile de zbor,etc.De aceea,pentru fiecare caz in parte,graficul de sarcina normala cel mai dificil se stabileste pe baza analizei atente a tuturor factorilor si conditiilor de zbor.

Se pot formula totusi urmatoarele recomandari generale in functie de tipul avioanelor.

-Pentru avioanele de bombardament greu se considera ca regimul cel mai dificil se obtine daca zborul se efectueaza la mare altitudine noaptea,deasupra teritoriului inamic,cu executarea unor misiuni de bombardament,executandu-se simultan trageri cu rachete si armament artileristic,eventual considerand existenta pe traiect a unor conditii favorabile jivrajului.

12

Page 13: Proiect Instalatii electrice

-Pentru avioanele de vanatoare si interceptare se poate lua ca referinta din acest punct de vedere,o misiune de zbor de noapte cu atac la tinta,dupa care se considera ca se pun in functiune toate mijloacele de navigatie si aterizare,precum si sistemele de actionare electrica,de iluminat si de antijivraj.

In cazul avioanelor de transport militar cea mai dificila incarcare electrica se obtine daca zborul se executa deasupra teritoriului inamic noaptea cu detasarea de oameni si materiale.

In cazul avioanelor de pasageri se va considera ca misiune de referinta zborul de noapte,iarna,cu utilizarea la maximum a instalatiilor de incalzire,dejivrare,iluminat,menajere si a echipamentului de climatizare.

Graficul de sarcina se construieste numai pentru regimul atabilisat de functionare al consumatorilor.

Pe ordonata se va trece valoarea curentului sau a puterii consumatorilor in functiune la momentul respectiv,iar pe abscisa timpul pe etape de zbor.

Constructia graficului de sarcina trebuie inceputa din momentul in care se considera ca sursele electrice de bord debiteaza energie in reteaua electrica.Spre exemplu,daca in faza de pregatire a aeronavei la start,alimentarea electrica se asigura de la surse de aerodrom,graficul de sarcina se va construi numai incepand din momentul decuplarii acestora de la priza exterioara a avionului.

In cazul cand etapa pregatirii pentru zbor sau a controlului dupa zbor,consumatorii electrici primesc alimentare de la sursele de bord secundare (baterii,acumulatoare sau turbogeneratoare) energia electrica furnizata de aceste surse se trece pe graficul de sarcina cu alta culoare sau hasurat.

Durata de functionare a consumatorilor de energie electrica in fiecare etapa de zbor si succesiunea intrarii acestora in functiune este determinata de tipul aeronavei si caracterul misiunii de zbor.

In cateva cazuri durata si succesiunea functionarii unor consumatori sunt fixate de instructiuni speciale si de cerintele tactico-economice ale acestor.Aceste probleme trebuiesc lamurite inainte de a se incepe constructia graficului de sarcina.De exemplu statia de radioemisie functioneaza cam 10-15% din timpul de lucru al statiei de radioreceptie.

Pe baza graficului de sarcina normala,construit cu grija,la o scara convenabila,de regula pe hartie milimetrica,se trece la calculul puterii surselor principale de energie electrica si la alegerea lor constructiva pe baza cataloagelor firmelor constructoare.

13

Page 14: Proiect Instalatii electrice

Pregatirea in-ainte de ple-

care

Rularea Decolarea Croaziera Aterizarea Rularea

5 s 9700 0 540 690 440 0

5 min 1034 142 250 222 278 170

De durata 2866 3116 3016 3921 3124 3324

1000

3000

5000

7000

9000

11000

14

Page 15: Proiect Instalatii electrice

Date tehnice ale unor generatoare-demaroare de constructie franceza.

Tabel 2.11

Tipul generatorului demaror 2530 2531 2532 2690REGIM DE GENERATOR-puterea maxima la 30(V)-gama de turatie (rot/min)-suprasarcina maxima-depasirea de turatie admisa (rot/min) REGIM DE DEMAROR-curent maxim consumat

3kw7600-8000125A10000

800A

4kw7600-8000166A10000

800A

5kw7400-8100 -9000

6kw7400-8000 -9000

900A

Calculam Pmed.

Pmed=P1 t 1+P2t 2…+Pntnt 1+t 2+….+t n

=(9700*5+1034*300+2866*600+142*300+3116*600+540*5+250*300+3016*900+690*5+222*300+16920*3921+440*5+278*300+3124*900+170+300+3324*600)/(5*300+600+5+300+600+5+300+900+5+300+16920+5+300+900+300+600+5)=78138570/22350=3496[W]

Pmed=3496[W];

PG=1.3∗Pmed

n=1.3*3496.132/1=4545[W];

PG=4544[W];

Vom alege un generator de constructie franceza de tipul 2532 cu urmatoarele specificatii:

P=5[kW]; n=7400-8100[rot/min];

1.5. BATERIA DE ACUMULATOARE

Bateria de acumulatoare alimenteaza reteaua la sol, sau in zbor (in caz de avarie).

Capacitatea bateriei se calculeaza folosind graficul de sarcina si graficul de sarcina de avarie.

- Pornirea la sol (durata 60[s])

15

Page 16: Proiect Instalatii electrice

Energia totala necesara se calculeaza cu formula: Eng=Pmed*t;

Capacitatea necesara C1'=Pmed∗tU

;

Se dimensioneaza bateria pentru 3 porniri succesive C1=3C1' ;

-Pornirea in zbor (durata 30[s]);(fara demaror)

Energia totala necesara se calculeaza cu formula: Eng=Pmed*t;

Capacitatea necesara C2'=Pmed∗tU

;

Se dimensioneaza bateria pentru 3 porniri succesive C2=3C2'

Capacitatea totala minima a bateriei are formula:

C=2(C1+C2)

Am considerat timpul de avarie 10[min]

Pentru pornirea la sol (durata 60[s]);

Pmed=13100[W];

Energia necesara in c.c. :13.1KWmin, adica 218Wh;

Energia totala necesara este: Eng=Pmed*t=218[Wh];

Capacitatea necesara C1'=Pmed∗tU

=21824

=9[Ah];

Se dimensioneaza bateria pentru 3 porniri succesive C1=3C1'=3*9=27[Ah];

Pentru pornirea in zbor (durata 30[s]);

Pmed=4100[W];

Energia necesara in c.c. :4100KWmin, adica 68Wh

Energia totala necesara este: Eng=Pmed*t=68[Wh];

Capacitatea necesara C1'=Pmed∗tU

=6824

=2.83[Ah];

Se dimensioneaza bateria pentru 3 porniri succesive C1=3C1'=3*2.83=8.49[Ah];

16

Page 17: Proiect Instalatii electrice

Capacitatea totala minima a bateriei are formula:

C=2(C1+C2)=2(27+8.49)=71[Ah];

Se alege o baterie formata din trei acumulatoare cu plumb de tip R-SAM-28, de 28 Ah fiecare.

Capacitatea totala a bateriei este:

C=3*28=84Ah.

1.6 REPARTITIA CONSUMATORILOR PE TABLOURILE DE DISTRIBUTIE

Criteriul de distribuire a consumatorilor a fost realizarea unei distributii echilibrate de puteri intre fazele unei retele si intre cele doua retele independente.

Tablourile de distributie au fost impartite astfel:

TD1: B-3;

C-1,9;

E-1;

F-4;

TD2: A-2,3,4,5,6,7;

C-1,7,8,10;

D-1,23,4,5,6,8;

E-1,2,3,4,5,6;

F-1,2,3,4,6,8;

G-1,2,3,4,8;

H-3,4;

TD3: A-1,2,3,4,5,6,7;

B-1,2;

D-1,2,3,4,5,6,7,8,9;

17

Page 18: Proiect Instalatii electrice

TD4: C-2,3,4,5,9,10;

E-2,3,4,5,6;

F-2,5,6,7,8;

TD5: C-6;

F-1,3,4;

G-1,2,3,4,5,6,7,8,9;

H-1,2,3,4.

Calculul retelei: de C.A.(principala),C.C.(secundara)

Reteaua electrica de bord, de curent alternativ se calculeaza in ipoteza volumului minim de cupru,in urmatoarele cazuri de functionare,corespunzatoareunor incarcari maxime ale unor tablouri de distributie:

1. In conditii normale de zbor:a. zbor pe traiect (cu consum maxim de putere);b. rulaj (dupa aterizare);

2. In conditiile cazului 2 de avvarie, cand retelele interconectate sunt alimentate de la generator.

3. In conditiile incarcarii maxime a tablourilor de distributie de curent continuu TDC1, in timpul actionarii demaroarelor motoarelor turboreactoare.

Lungimile conductoarelor,masurate la scara pe „Schema de amplasare a surselor de energie si tablourilor de distributie la bordul avionului”, sunt amplificate cu un coeficient K=1,5.

Alegem:

- factorul de sarcina cos=0.8 acelsasi pentru toti consumatorii;

- reactanta distribuita a retelei X=10-3/m;

- randamentul redresoarelor r=0.85;

- conductivitatea specifica a cuprului =53m/(mm2).

Notatii: TD – tablou de distributie de curent alternativ;

18

Page 19: Proiect Instalatii electrice

R – redresor;

G – generator;

TCDA – tablou central de distributie de curent alternativ.

Lungimile conductorilor de curent alternativ:

O1A1=l0(1)=0.5m;

A1B1=l1(1)=0.7m;

A1C1=l2(1)=0.5m;

Lungimile conductorilor retelei de avarie:

O2A2=l0(2)=1m;

A1A2=l12=1.2m;

Lungimile conductorilor de curent continuu:

O3A3=l0(3)=1m;

A3B3=l1(3)=0.7m;

A3C3=l2(3)=1m;

A3D3=l3(3)=4m;

Etape de calcul:

Cazul 1:

Consideram fiecare din cele doua retele independente ca o retea radiala cu ramificatii, alimentata in punctul O. Calculam, prin insumare,puterea absprbita de fiecare tablou de distributie, considerat ca un consumator de curent alternativ (sau continuu).

Puterea absorbita de redresare este:

Pca=Pcc/r,

unde: Pcc - puterea necesara de curent continuu;

r – randamentul redresorului.

Calculam curentii de sarcina:

Ik=Pk/3U,

19

Page 20: Proiect Instalatii electrice

unde: U – tensiunea retelei, U=115V;

Calculam caderile de tensiune relativa pe fiecare tronson al retelei:

Ur0=X*l0*I0sin, unde I0=IK

si Urk=XlkIksin

Cautam traseul pe care suma acestor caderi de tensiune este maxima:

Umax.Calculam caderea de tensiune pe tronsonul AO:

U=U’adm/(k+1),

Unde: =U’adm=Uadm-Umax (Uadm=3.45V)

K=1l0

*√∑k=1

n

lk2 ¿ ik

∑k=1

n

I k

;

Calculam sectiunea tronsonului OA:

S0=l0∗∑

k=1

n

I k

σ∗ΔU 0

;

Alegem sectiunea STAS imediat superioara sau, daca nu se respecta ecuatia de incalzire,cea mai mica sectiune care suporta un current de sarcina superior valorii calculate.

Recalculam caderea de tensiune:

ΔU 0=' I0 cosφl

σ*s0;

Si caderea de tensiune pe tronsonul OA:

U0=U0’+Ur0

Se calculeaza caderea de tensiune pe oricare dintre tronsoanele care pornesc din ramificatie :

Uadmk=Uadm-U0

Sectiunea tronsonului k se calculeaza conform formulei:

20

Page 21: Proiect Instalatii electrice

Sk=lk∗I k cosφ

ΔU admk' ∗σ

;

unde: U’adm=Uadmk-Urk

Reteaua de curent alternativ:

K Consumator Putere Curent de sarcina Ik(1)

1 TD1 1,36KVA 3.9A2 R 0.710KV-0.830KVA 2.5A

Ik(1)=6.4A

UM0(1)=10-3*0.5*6.4*0.6=0.002V;

UM1(1)=10-3*0.7*3.9*0.6=0.002V;

UM2(1)=10-3*0.5*2.5*0.6=0V;

UMax(1)=UM0

(1)+UM1(1)=0.004V;

Uadm’(1)=3.45-0.004=3.44V;

K=1

0.5*√ 3.9∗0.49+2.5∗0.25

6.4=1.3;

U0’(1)=

3.441.3+1

=1.50V;

S0(1)=

6.4∗0.8∗0.553∗1.5

=0.41mm2

Din conditiile de incalzire se alege:

S0(1)=0.75mm2;

U0’(1)=

6.4∗0.8∗0.553∗0.75

=0.07V;

U0(1)=0.1+0.019V=0.1V;

Uadmk(1)=3.45-0.1=3.35V, k=1,2,3,4

Uadm1(1)’=3.35-0.016=3.334V;

21

Page 22: Proiect Instalatii electrice

S1(1)=

3.9∗0.8∗0.753∗3.334

=0.32mm2;

Din conditiile de incalzire se alege:

S1(1)=0.50mm2;

Uadm2(1)’=3.35-0.007=3.34V

S2(1)=

2.5∗0.8∗0.553∗3.334

=0.30mm2;

Din conditiile de incalzire se alege:

S2(1)=0.35mm2;

Reteaua de avarie:

K Consumator Putere Curent de sarcina Ik(1)

1 TD2 4.471KV 12.96AIk

(1)=12.96A

UM0(2)=10-3*1*12.96*0.6=0.007V;

UM1(2)=10-3*1.2*12.96*0.6=0.009V;

UMax(2)=UM0

(2)+UM1(2)=0.016V;

Uadm’(2)=3.45-0.016=3.43V;

K=11

*√ 12.9612.96

=1;

U0’(1)=

3.431+1

=1.72V;

S0(2)=

12.96∗0.8∗153∗1.72

=0.26mm2

Din conditiile de incalzire se alege:

S0(2)=0.35mm2;

22

Page 23: Proiect Instalatii electrice

U0’(2)=

12.96∗0.8∗153∗0.35

=0.56V;

U0(2)=0.56+0.007V=0.57V;

Uadmk(2)=3.45-0.57=2.88V, k=1

Uadm1(2)’=2.88-0.009=2.87V;

S1(1)=

12.96∗0.8∗1.253∗2.87

=0.25mm2;

Din conditiile de incalzire se alege:

S1(1)=0.35mm2;

Reteaua de curent continuu:

K Consumator Putere Curent de sarcina Ik(1)

1 TD3 2.183KV 6.33A2 TD4 1.053KV 3.05A3 TD5 11.475KV 33.26A

Ik(3)=42.64A

UM0(3)=10-3*1*42.64*0.6=0.025V;

UM1(3)=10-3*0.7*6.33*0.6=0.002V;

UM2(3)=10-3*1*3.05*0.6=0.002V;

UM3(3)=10-3*4*33.26*0.6=0.08V;

UMax(3)=UM0

(3)+UM1(3) +UM2

(3)+UM3(3)=0.11V;

Uadm’(3)=3.45-0.11=3.34V;

K=11

*√ 6.33∗0.49+3.05∗1+33.26∗1642.64

=3.6;

23

Page 24: Proiect Instalatii electrice

U0’(3)=

3.343.6+1

=0.73V;

S0(3)=

42.64∗0.8∗153∗0.73

=0.88mm2

Din conditiile de incalzire se alege:

S0(3)=1mm2;

U0’(3)=

42.64∗0.8∗153∗1

=0.64V;

U0(3)=0.64+0.025V=0.67V;

Uadmk(3)=3.45-0.67=2.78V, k=1,2,3,4

Uadm1(3)’=2.78-0.002=2.78V;

S1(3)=

6.33∗0.8∗0.753∗2.78

=0.20mm2;

Din conditiile de incalzire se alege:

S1(3)=0.35mm2;

Uadm2(3)’=2.78-0.002=2.78V

S2(3)=

3.05∗0.8∗153∗2.78

=0.15mm2;

Din conditiile de incalzire se alege:

S2(3)=0.35mm2;

Uadm3(3)’=2.78-0.08=2.7V;

S3(3)=

33.26∗0.8∗453∗2.7

=0.74mm2;

Din conditiile de incalzire se alege:

S3(3)=0.88mm2;

24

Page 25: Proiect Instalatii electrice

25