SISTEMAS DE ENERGIA DE VELOCIDADE VARIÁVEL E FREQUÊNCIA CONSTANTE

Sistemas de Energia de Velocidade Variável e Frequência Constante (VSCF)

Os sistemas de VSCF (Variable-Speed Constant-Frequency) foram desenvolvidos para eliminar a necessidade de acionamentos hidromecânicos de velocidade constante (CSD – Constant Speed Drive) em aeronaves, simplificando o fornecimento de energia elétrica trifásica de 400 Hz. Esses sistemas utilizam a tecnologia de estado sólido para converter a energia gerada em uma frequência constante, independentemente da rotação variável do motor.

Princípio de Operação

1. Gerador de velocidade variável:
   O gerador é acoplado diretamente ao motor, o que significa que sua velocidade rotacional e, consequentemente, a frequência de saída variam conforme o rpm do motor.
2. Conversor VSCF:
   A corrente alternada de frequência variável gerada pelo motor é transmitida para um retificador de onda completa, onde é convertida em corrente contínua (CC) e filtrada.
3. Circuito inversor:
   A corrente contínua passa por um inversor de alta potência, que a converte novamente em corrente alternada de 400 Hz, com as características elétricas adequadas (115/200 V trifásico).

Componentes Principais

• Gerador CA sem escovas: Produz energia trifásica variável diretamente a partir do motor da aeronave.
• Conversor VSCF: Inclui o retificador, o circuito inversor e sistemas de controle.
• Unidade de Controle do Conversor Gerador (GCCU): Responsável pelo controle e proteção do sistema, utilizando um regulador de tensão e circuitos de teste integrados.
• Arrefecimento:
  • Pulverização de óleo no gerador.
  • Óleo e ar forçado para o conversor.
  • Convecção para a GCCU.

Desempenho e Especificações

• Saída: 115/200 V CA trifásica a 400 Hz.
• Potência contínua: 60 kVA.
• Potência de pico: 80 kVA por 5 segundos.
• Velocidade de entrada: 4.630 a 8.600 rpm.
• Peso total: 65,8 kg (145 lb) para o gerador, conversor e GCCU combinados.
• Fator de potência: De um atraso de 0,75 a um avanço de 0,95.

Vantagens

• Eliminação do CSD: Reduz componentes mecânicos, aumentando a confiabilidade e simplificando a instalação.
• Flexibilidade de montagem: A unidade de controle do sistema VSCF pode ser instalada em qualquer parte da aeronave, permitindo um projeto mais compacto da nacele do motor.
• Baixa manutenção: Com apenas duas partes móveis (bomba de óleo e rotor do gerador), o sistema exige menos manutenção do que os sistemas tradicionais baseados em CSD.
• Testes integrados (BIT):
  O sistema possui equipamentos de teste integrados que permitem a detecção rápida de falhas. Os testes são realizados em dois níveis:
  1. Teste de linha de voo: Ativado por uma chave no conversor, com indicadores luminosos que mostram se a falha ocorreu no sistema VSCF ou na fiação da aeronave.
  2. Teste em bancada: Utilizado para conserto detalhado após a remoção do sistema da aeronave.

Futuro dos Sistemas VSCF

Embora o uso de sistemas VSCF ainda seja limitado, eles vêm demonstrando potencial superior em termos de confiabilidade e redução de custos operacionais. Com base nas projeções positivas, os sistemas VSCF estão se consolidando como a próxima geração de sistemas de fornecimento de energia elétrica em aeronaves modernas.