Uma chave pode ser definida como um dispositivo para abrir ou fechar (fazer ou romper) um circuito elétrico.
Em geral, ela é composta de um ou mais pares de contatos, feitos de metal ou de uma liga metálica, através dos quais uma corrente elétrica pode fluir quando os contatos são fechados.
Muitos tipos de chaves foram projetados para uma ampla variedade de aplicações.
As chaves podem ser operadas manual, elétrica ou eletronicamente.
As chaves operadas pelo piloto ou por outros seres humanos normalmente são grandes o suficiente para acesso fácil.
Por outro lado, as chaves eletrônicas normalmente são operadas por computador e quase sempre são extremamente pequenas.
Em muitos casos, milhares de chaves eletrônicas estão contidas em um único circuito ou em um circuito integrado.
Uma chave manual normalmente é operada por uma alavanca ou por um botão.
As chaves operadas eletricamente costumam ser chamadas de relés ou de solenoides.
Uma chave operada eletronicamente utiliza um transistor ou circuito integrado para controlar o fluxo de corrente através de um circuito.
A “chave” é ligada ou desligada por meio de um sinal elétrico aplicado ao transistor ou circuito integrado.
A discussão a seguir sobre chaves se concentrará nas chaves manuais, enquanto o acionamento de chaves eletrônicas será discutido em uma parte posterior deste capítulo.
Para que esteja apta a uso contínuo, uma chave deve ter contatos capazes de resistir a milhares de ciclos de operação sem nenhuma deterioração sensível causada por arqueamento ou desgaste.
Os contatos normalmente são feitos de ligas especiais, resistentes à queima ou à corrosão.
O mecanismo operacional de uma chave deve ser construído com alta resistência para que não falhe devido a estresses de carga ou desgaste.
Para uso em aeronaves, as chaves devem ser do tipo e projeto que atendem as normas de aprovação da FAA e devem ser aprovadas pelo fabricante da aeronave.
O tipo de carga elétrica que uma chave precisa controlar determina, até certo ponto, o tipo e a capacidade da chave que será empregada no circuito.
Alguns circuitos elétricos têm um alto surto de corrente quando conectados pela primeira vez e então o fluxo de corrente diminui até o nível operacional normal.
Isso é comum em circuitos para lâmpadas incandescentes ou motores elétricos.
Uma lâmpada incandescente precisa de uma corrente alta enquanto o filamento da lâmpada está frio.
A resistência do filamento se multiplica diversas vezes à medida que a temperatura alcança seu máximo; assim, a corrente fica reduzida nesse momento.
A chave para um circuito de lâmpada incandescente deve ser capaz de transportar a alta corrente inicial sem sofrer danos.
Um motor elétrico usa uma corrente alta durante sua partida devido ao torque adicional necessário para a rotação inicial.
A tensão contrária da armadura também é fraca durante a partida inicial do motor.
Quando o motor alcança sua velocidade ope- racional normal, a tensão contrária aumenta e se opõe à tensão aplicada, reduzindo significativamente o fluxo de corrente.
Os circuitos indutores, que incluem as bobinas eletromagnéticas de diversos tipos, têm uma alta tensão momentânea no momento em que o circuito é rompido.
Essa alta tensão leva à ocorrência de um arco forte entre os contatos da chave.
Como fica evidente por esta discussão, a chave deve ser capaz de transportar uma carga maior do que a carga corrente nominal do circuito no qual está instalada.
Assim, são aplicados fatores de degradação para determinar a capacidade de uma chave para uma determinada instalação.
O fator de degradação é um multiplicador usado para estabelecer a capacidade que uma chave deve ter para controlar um determinado tipo de circuito.
A degradação de uma chave garante que seus contatos elétricos serão grande o suficiente para lidar com qualquer corrente/tensão “extra” quando os contatos se abrem ou se fecham inicialmente.
Por exemplo, se um circuito de lâmpada incandescente opera continuamente a 5 A em um sistema de 24 V, a capacidade da chave deve ser de 40 A, pois o fator de degradação é 8.
Ou seja, a corrente de surto para o circuito da lâmpada pode ser quase oito vezes a corrente operacional contínua.
A Tabela abaixo fornece os fatores de degradação para chaves de aeronaves em diversos tipos de circuitos CC.
É preciso observar que a tensão usada neste exemplo é de 24 Vcc.
Esse circuito opera a 24 V apenas quando o gerador ou alternador da aeronave está fora de linha (não em uso).
A tensão nominal de uma bateria carregada é de aproximadamente 24 V, que pode variar ligeiramente.
Quando os sistemas de carga da aeronave (gerador ou alternador) fornecem energia, a tensão do sistema elétrico deve ficar entre 26 e 28 V.
Por consequência, é importante que os sistemas e componentes elétricos da aeronave sejam projetados para operar em uma faixa de tensões.
Essa faixa deve incluir a tensão de carga máxima do sistema (p.ex., 29 V) e a tensão mínima da bateria (p.ex., 22 V para uma bateria fraca).
Para os fins deste texto e para a maior parte da indústria, considere que toda tensão de sistema está em uma faixa.
Para uma aeronave com uma bateria de 24 V, a faixa de tensão típica seria de aproximadamente 22 a 29 V.
Para uma aeronave com uma bateria de 12 V, a faixa de tensão típica seria de aproximadamente 10 a 15 V.
Os técnicos e outros membros de equipes industriais costumam falar de sistemas de 24 V ou de 28 V; lembre-se sempre que esse é o mesmo sistema, mas simplesmente operando em configurações diferentes.
Praticamente todas as aeronaves empregam uma bateria de 12 V ou de 24 V e suas tensões de sistema ficam na faixa apresentada.
TABELA Fatores de degradação
A instalação de chaves deve estar de acordo com a prática padrão para que o operador sempre tenda a mover a alavanca da chave na direção correta para uma operação qualquer.
As chaves sempre devem ser instaladas em painéis de modo que a alavanca seja movida para cima ou para a frente para acionar o circuito.
As chaves que operam peças móveis da aeronave devem ser instaladas de modo que a alavanca da chave se mova na mesma direção que a peça da aeronave irá se mover.
Por exemplo, a chave do trem de pouso deve ser instalado de forma que a alavanca da chave se mova para baixo para baixar o trem de pouso e suba para erguê-lo.
O mesmo princípio deve ser aplicado à operação das flapes das asas.
As chaves são projetadas com números variáveis de contatos para que possam ser usadas no controle de um ou mais circuitos elétricos.
A chave usada para abrir e fechar um único circuito é chamada de unipolar de uma direção (SPST, single-pole single-throw).
Uma chave projetada para ativar e desativar dois circuitos com uma única alavanca é chamada de bipolar ou dois polos de uma direção (DPST, double-pole single-throw).
Uma chave projetada para rotear a corrente para um de dois circuitos independentes é chamada de chave de duas direções.
A Figura apresenta diagramas esquemáticos de diversos tipos de chaves.
As chaves de duas direções podem ser projetadas com ou sem uma posição de centro desligado.
A posição desligada da chave desconecta o polo de ambas as direções.
As chaves com uma posição de centro desligado aparecem na Figura.
Uma chave com três posições (que contém uma posição de centro desligado) seriam usadas quando é necessário conectar um fio a um de dois circuitos ou desconectá-lo de ambos.
Uma chave de duas posições seria usada quando o circuito deve estar sempre conectado a uma de duas direções.
As chaves DPDT de duas posições não contêm uma posição desligada.
Quando instalar qualquer tipo de chave, sempre confirme que ela é capaz de controlar o circuito adequadamente.
Os símbolos esquemáticos para as chaves nem sempre são consistentes entre os diversos fabricantes.
Como ilustrado na Figura, mais de um tipo de símbolo pode ser utilizado para representar uma determinada
configuração de chaves.
As chaves estão disponíveis em várias configurações.
Chaves de alavanca, rotativas, de botão de pressão, basculantes e eletromagnéticas são exemplos de diferentes chaves projetadas para aplicações específicas.
A Figura ilustra diversos tipos de chave.
As chaves de alavanca são usadas para controlar a maioria dos componentes elétricos de aeronaves.
Em situações nas quais um contato deve ser conectado a algum de mais de dois circuitos, utiliza-se uma chave rotativa.
As chaves rotativas são comuns em painéis de controle de rádio.
A chave rotativa permite que o piloto selecione uma de diversas frequências de rádio diferentes.
Nas chaves de fim de curso, é preciso aplicar uma pressão mínima ao atuador para mover os contatos internos da chave.
Todas as chaves de fim de curso usam ação de mola; assim, depois que a pressão externa é removida do atuador, os contatos elétricos voltam a suas posições normais.
A posição normal de qualquer chave sob ação de mola é definida pela posição dos pontos de contato quando nenhuma força externa atua sobre o atuador da chave.
As chaves sob ação de mola podem ser normalmente abertas ou normalmente fechadas.
Os pontos de contato de uma chave normalmente aberta ficam desconectados (abertos) até que a pressão seja aplicada ao mecanismo de atuação da chave.
Se a pressão é aplicada ao atuador da chave, os pontos de contato se conectam (fecham).
Uma chave normalmente fechada contém pontos de contato fechados quando nenhuma força é aplicada ao
atuador da chave e pontos abertos quando a força é aplicada.
As chaves de fim de curso também são chamadas por outros nomes comuns, como chave de ação instantânea ou microchave.
O termo ação instantânea vem do fato do atuador da chave normalmente precisar de pouquíssima pressão ou movimento e os contatos elétricos da chave se fecharem imediatamente em suas posições (aberta ou fechada).
O termo microchave é, na verdade, uma marca registrada das chaves de fim de curso fabricadas pela Honeywell Corporation.
Essas chaves são tão populares que a marca Microswitch se tornou um nome comum, usado para se referir a muitos tipos de chaves de fim de curso.
As chaves de fim de curso costumam ser SPDT ou DPDT, o que permite que a chave seja utilizada em diversas configurações diferentes.
Como ilustrado na Figura, o polo de uma chave de fim de curso é marcada com “C” para comum e as direções são marcadas “NC” para normalmente fechada e “NO” para normalmente aberta (normally closed e normally open).
Por exemplo, um circuito necessário para ligar uma luz quando a pressão é aplicada à chave seria conectado aos terminais C e NO.
Se a luz deve ser desligada quando uma pressão é aplicada à chave, os terminais C e NC são usados.
As chaves de fim de curso são usadas principalmente para detectar a posição ou limite de um componente móvel, o que explica o nome “fim de curso”.
Os trens de pouso, flapes, freios aerodinâmicos, spoilers e outros componentes móveis podem todos conter algum tipo de chave de fim de curso no circuito de controle elétrico.
As chaves eletromagnéticas são chamadas de relés ou solenoides.
Essas chaves usam um eletroímã para mover um ou mais conjuntos de contatos de chave.
A capacidade de acionar o eletroímã é controlada por uma chave separada ou uma unidade de controle eletrônico, normalmente localizada em uma parte diferente da aeronave.
Na prática, um relé ou solenoide é usado como dispositivo de acionamento remoto, ativado por algum outro tipo de chave.
Os relés e solenoides são chaves sob ação de mola; logo, seus contatos são projetados como normalmente abertos, normalmente fechados ou comuns, como visto na Figura.
Os solenoides e relés também podem ser designados por seu ciclo de trabalho (contínuo ou intermitente).
Um solenoide projetado para operar por 2 minutos ou menos é considerado como de trabalho intermitente.
Um solenoide projetado para ser mantido na posição ativada por mais de 2 minutos é um solenoide de trabalho contínuo.
Se um solenoide ou relé de trabalho intermitente for mantido na posição ativada por tempo demais, ele provavelmente acabará se superaquecendo e falhando.
Os sensores de proximidade são um tipo de chave eletrônica sem pontos de contato móveis.
Eles são usados em conjunto com circuitos eletrônicos para detectar a posição de diversos componentes móveis na aeronave, como flapes e trens de pouso.
Em muitas aeronaves de alta tecnologia, os sensores de proximidade foram substituídos por microchaves, já que estas são consideradas mais confiáveis.
As chaves de botão de pressão iluminadas são utilizadas nos painéis de instrumentos de muitas aeronaves modernadas.
Cada uma dessas chaves apresenta uma descrição iluminada (legenda) do circuito que controla (ver Figura).
A tripulação de voo consegue facilmente identificar as chaves e determinar o status do circuito pela descrição na frente da chave.
Em geral, as legendas podem ser iluminadas em duas configurações diferentes, permitindo que o projetista da aeronave escolha cores diferentes para os diversos modos de operação de um circuito.
Como mostrado na Figura, essas chaves são construídas a partir de duas unidades básicas: o conjunto da chave e o botão de pressão iluminado.
O conjunto da chave pode usar uma de diversas configurações, como contato momentâneo ou contato contínuo.
O botão de pressão iluminado contém até quatro lâmpadas para criar redundância para as legendas.
Novas versões dessa chave iluminada substituíram as lâmpadas com diodos emissores de luz (LEDs).
Os LEDs são mais eficientes do que as lâmpadas convencionais.
Esse tipo de chave normalmente é projetado para trabalhar em conjunto com equipamentos computadorizados; assim, os contatos transportam fluxos de corrente relativamente pequenos.
As conexões elétricas na traseira da chave normalmente são soldadas a seus condutores associados.
