Geradores de Frequência Variável (VFG)
Os geradores de frequência variável (VFG – Variable Frequency Generators) são projetados para produzir corrente alternada (CA) com uma frequência que varia de acordo com a velocidade do motor ao qual estão conectados. Diferentemente dos sistemas tradicionais que empregam geradores de frequência constante acoplados a CSDs (Constant Speed Drives), os VFGs eliminam a necessidade de mecanismos mecânicos complexos para regular a velocidade, resultando em sistemas mais simples e confiáveis.
Funcionamento dos VFGs
Como os motores de turbina operam a um rpm relativamente constante, o gerador conectado a eles também gira a uma velocidade quase constante. No entanto, há variações sutis de velocidade que causam flutuações na frequência da corrente alternada gerada. A frequência de saída dos VFGs normalmente varia entre 350 Hz e 800 Hz, dependendo da velocidade do motor.
Para que os sistemas elétricos possam operar com essa corrente de frequência variável, duas abordagens são possíveis:
- Equipamentos projetados para aceitar frequências variáveis.
- Conversão da frequência variável em frequência constante por meio de circuitos eletrônicos, semelhante ao que é feito em sistemas de VSCF.
Aplicações em Aeronaves Modernas
Os VFGs são amplamente utilizados em aeronaves de última geração devido à sua capacidade de fornecer alta potência com maior eficiência e menor complexidade mecânica.
- Boeing 777:
Utiliza um VFG como fonte de energia de emergência acoplado à RAT (Ram Air Turbine). Essa unidade fornece 7,5 kVA a uma frequência variável de 392 a 510 Hz, o que permite que os sistemas críticos continuem operacionais durante uma emergência. - Airbus A-380:
Possui quatro geradores principais que produzem 115 VCA com uma faixa de frequência de 370 a 770 Hz e potência máxima de 150 kVA. Os geradores de APU desse modelo utilizam sistemas VSCF que fornecem 120 kVA a uma frequência constante de 400 Hz. - Boeing 787:
Considerado o avião mais elétrico em operação, emprega seis motores de partida-gerador (SG – Starter Generators), quatro nos motores principais e dois na APU (Auxiliary Power Unit), que geram uma potência total de 1,45 MW. Cada SG dos motores principais pode fornecer até 250 kVA, com uma saída de 235 VCA e uma faixa de frequência de 360 a 800 Hz. Os SGs desempenham funções duplas: são usados tanto para a partida dos motores quanto para a geração de energia elétrica durante o voo.
Vantagens dos Geradores de Frequência Variável
- Eliminação de componentes mecânicos complexos como o CSD, aumentando a confiabilidade e reduzindo a necessidade de manutenção.
- Maior eficiência energética devido ao acoplamento direto com o motor da aeronave.
- Menor peso e maior flexibilidade de instalação, uma vez que não há necessidade de grandes mecanismos de transmissão.
- Capacidade de gerar altas potências com menor complexidade de projeto.
Tendências Futuras
Os geradores de frequência variável, combinados com sistemas avançados de conversão de energia, apontam para uma tendência crescente de tornar as aeronaves cada vez mais dependentes de sistemas elétricos. O uso de energia elétrica em substituição a sistemas pneumáticos e hidráulicos continuará a ser um fator decisivo no projeto das aeronaves de próxima geração.
