As aeronaves estão cada vez maiores e voam mais alto e mais rápido, a cada novo modelo lançado. Ao mesmo tempo, a preocupação com melhores serviços é crescente.

Na aviação civil, isso significa mais energia às unidades de cozinha (galley), melhor controle ambiental e introdução de sistemas avançados de entretenimento de passageiros e comunicação. Já na área militar, os aviões modernos exigem mais sensores de energia e sistemas de armas sofisticados.

Além disso, tanto as aeronaves civis quanto as militares têm maior demanda de energia para atender às necessidades dos atuadores, sistemas de iluminação, aquecimento e, principalmente, para a integração dos computadores do sistema de gerenciamento de voo: é a energia elétrica que abastecerá tudo isso por meio do sistema elétrico da aeronave.

Portanto, a principal função de um sistema elétrico é a geração, controle e distribuição de energia elétrica para toda a aeronave.

Existem várias formas de se obter energia para abastecer os sistemas elétricos da aeronave. Essas fontes de energia incluem: geradores acoplados ao motor, a unidades de energia auxiliar (APU), a turbinas de ar de impacto (ADG – air driven generator) ou fonte de alimentação externa.

Fontes de energia elétrica de uma aeronave

A maioria das aeronaves leves e pequenas está equipada com um sistema de 14 ou 28 volts de corrente contínua. Aeronaves maiores usam um sistema mais complexo, com parte dele de corrente contínua de 28V e outra parte de corrente alternada de 115V.

Um sistema elétrico básico consiste nos seguintes componentes:

– Alternador / gerador;

– Bateria;

– Chave principal (Master) / interruptor da bateria;

– Chave ou interruptor do alternador / gerador;

– Barramento, fusíveis e disjuntores;

– Regulador de tensão;

– Amperímetro e voltímetro;

– Fiação elétrica associada.

Os alternadores ou geradores são movidos pelo motor e suprem corrente elétrica para o sistema elétrico. Eles também mantêm a bateria carregada. (A energia elétrica armazenada em uma bateria é uma fonte de energia para a partida do motor, funciona como backup, com oferta limitada por capacidade e tempo para uso, no caso de falha do alternador ou gerador.)

Os geradores necessitam de média ou alta rotação para serem eficientes. Por isso, a maioria dos geradores de corrente contínua não irá produzir uma quantidade suficiente de corrente elétrica para operar todo o sistema, com o motor em baixa rotação.

Assim, durante as operações nessas condições, as necessidades elétricas são também supridas com energia da bateria, que pode ser esgotada em pouco tempo. Os alternadores apresentam várias vantagens sobre os geradores.

Alternadores produzem corrente suficiente para operar todo o sistema elétrico, mesmo em baixa rotação, produzindo corrente alternada, que é convertida em corrente contínua. A saída elétrica de um alternador é mais constante ao longo de uma vasta gama de rotações do motor.

Algumas aeronaves têm uma tomada para conexão de uma unidade de alimentação externa, quando no solo (GPU – Ground powerunit), também conhecida como “fonte externa”, sendo capaz de energizar a aeronave ou dar a partida nos motores, sem usar a energia da bateria. Para a proteção do sistema elétrico, há uma chave mestra ou principal que, ao ser ligada ou desligada,mantém ou não o fornecimento de energia elétrica para todos os circuitos e equipamentos elétricos, exceto para a ignição.

Muitos aviões estão equipados com uma chave de bateria que controla a energia elétrica para a aeronave, de maneira similar à chave principal. Além disso, um interruptor (switch) do alternador é instalado para permitir ao piloto desligá-lo do sistema, em caso de falha ou operação irregular.

É comum o uso de chave principal de dupla função. Nessas chaves, a metade da esquerda é a chave do alternador e a outra a da bateria. Ao desligar a chave do alternador, todo o sistema elétrico estará sendo suprido pela bateria, nesses casos, é importante desligar todos os itens não essenciais para preservar a energia da bateria.

Com as duas metades da chave desligadas, o sistema todo estará desenergizado.  Uma barra elétrica (electric bus) é como um terminal, que serve para conectar os vários itens e equipamentos elétricos ao sistema elétrico principal da aeronave.

Para melhor distribuição, é normal encontrarmos mais de uma barra elétrica em um sistema, sendo as mais comuns a barra da bateria (battery bus), a barra essencial (essencial bus) e as barras de corrente contínua e de corrente alternada (AC e DC bus).

Fusíveis ou disjuntores são usados para proteger os circuitos e equipamentos de sobrecarga elétrica. Fusíveis têm um limite de amperagem e devem ser substituídos sempre que apresentarem defeito ou queimar. Os disjuntores têm a mesma função do fusível, mas podem ser rearmados manualmente, ao invés de substituídos, se ocorrer uma condição de sobrecarga no sistema elétrico.

Há um tipo de disjuntor muito usado nos aviões, chamado de corta-circuito (CB – circuit breaker), que salta mostrando um colarinho branco, sempre que houver uma condição de sobrecarga.Os painéis de fusíveis ou de CBs devem ter identificação pelo nome do item que está relacionado com cada fusível ou disjuntor e mostrar o limite de amperagem.

Painel de um CircuitBraker de uma aeronave esportiva

Um amperímetro é usado para monitorar o desempenho do sistema elétrico da aeronave: ele mostra se o alternador/gerador está produzindo energia elétrica adequada. Ele também indica se a bateria está ou não sendo recarregada.

Porém, nem todas as aeronaves são equipadas com um amperímetro. Algumas têm uma luz de advertência que, quando acesa, indica uma descarga no sistema ou um mau funcionamento do gerador/alternador. Há aeronaves que contam com medidores de carga do sistema.

Esse tipo de medidor reflete a porcentagem total da carga colocada sobre a capacidade de geração do sistema elétrico, ou seja, a carga sobre o gerador/alternador. Quando todos os componentes elétricos são desligados, ele reflete apenas a quantidade de corrente de carga exigida pela bateria.

Um regulador de tensão controla a taxa de carga para a bateria, estabilizando o gerador ou saída do alternador elétrico. A saída de tensão do gerador / alternador deve ser superior à tensão da bateria. Por exemplo, uma bateria de 12 volts seria alimentada por um sistema gerador/alternador de aproximadamente 14volts. A diferença de tensão mantém a bateria carregada.

Via Flight Learnings (http://www.flightlearnings.com/2010/04/13/aircraft-electrical-systems/)