production d'éléctricité sur l'avion
29-11-2010, 10:10 AM
introduction
Produire de l'électricité consiste à se servir d'une autre énergie qu'on transforme en électricité. Trois sources d’énergie. Ces trois sources d’énergie sont toutes obtenues à partir du réacteur. L’énergieprimaire est donc fournie par la combustion du Kérosène et les autres sources citéesconstituent le secondaire.
Hydraulique : L’énergie hydraulique est fournie par une pompe hydraulique couplée mécaniquement à l’arbre du réacteur. Les principales fonctions du circuit hydraulique sont l’actionnement des commandes de vol, le relevage du train d’atterrissage ainsi que le freinage.
Pneumatique : L’énergie pneumatique est obtenue par prélèvement d’air chaud sur les étages hauts et basse pression du réacteur. Les fonctions réalisées par le pneumatique sont principalement le conditionnement d’air de la cabine et du cockpit (climatisation et pressurisation) et le dégivrage des bords d’attaque des ailes. Le circuit d’air permet aussi le démarrage des réacteurs, mais cette fois l’alimentation se fait par l’APU « Auxiliary Power Unit ». L’APU est un générateur auxiliaire alimenté lui aussi par du kérosène. Il est essentiellement utilisé au sol avant le démarrage des réacteurs.
thermique : L’énergie électrique est fournie par un alternateur entraîné mécaniquement par la rotation de l’arbre du réacteur. Les fonctions de l’énergie électrique sont nombreuses et variées et en perpétuelle augmentation. En basant sur les célèbres principes de génération d’énergie électrique en va donc voir dans la suite les différentes étapes et les différents organes responsable de assurer la production de l’énergie électrique à bord d’un avion pour alimenter le pariage de contrôle, de commande, de vole… etc.
Remarque : en va voir la totalité de notre étude sur la production d’énergie électrique alternative parce que la production de continu passe par le redressement de courant alternatif. Et le type de production thermique
Production d’énergie électrique à partir d’une énergie thermique
La puissance mécanique disponible sur l’arbre accouplé au réacteur asservit pour fournir le courant d’excitation. On utilise alors un système d’excitation monté sur le même arbre que le rotor de l’alternateur. De plus, il est alors possible de supprimer les contacts glissants nécessaires à l’alimentation de l’excitation. Donc on utilise soi un VFG ou un IDG pour tourner l’aimant permanant, ce dernier va générai un champ magnétique rotatif donc un courant alternatif. Le courant alternatif sera redresser par un pont de diode pour obtenir un courant continu dont l’utilisation sera d’alimenter l’excitatrice, celle la va fournir un champ magnétique nécessaire pour l’alternateur.
L’IDG
L’IDG est une machine de pointe de courant contrôlée par l'électronique et est destiné à l'intégration avec des moteurs à combustion interne. Il remplace le démarreur conventionnel et d'un alternateur, qui sont les deux indispensables
unités électriques sur presque tous les moteurs.
Ce nouveau générateur de démarreur intégré offre plusieurs nouvelles fonctions afin que les utilisateurs finaux obtenir le modes de fonctionnement suivants à partir d'un seul générateur démarreur intégré:
• Starter mode pour le moteur à combustion interne principale
• Le mode générateur de courant continu pour charger la batterie remplacement de l'alternateur
• Mode de moteur électrique pour la propulsion électrique
• Booster mode moteur électrique comme une puissance supplémentaire au moteur à combustion interne pour une meilleure accélération
Par l'assemblage de ce générateur de démarreur intégré par les liaisons mécaniques sur le côté du moteur principal ainsi que sur la côté boîte de vitesses, le système d'entraînement est d'un genre hybride qui peut étendre son utilisation dans des zones restrictives et offre générale un plus grand confort pour les utilisateurs finaux.
Le générateur d'entraînement intégré comprend en combinaison dans l'axe d'entrée / sortie, et le moteur / générateur ayant un arbre de rotor, une transmission à vitesse constante ayant une entrée et une sortie, un chemin de couplage de commencer à alimenter le moteur arbre du générateur / rotor à l'entrée / arbre de sortie lequel le moteur / générateur qui fonctionne comme un moteur, entraîne l'arbre d'entrée / sortie comme un arbre de sortie, sans passer par la transmission, pour ainsi démarrer le moteur principal couplé à l'arbre d'entrée / sortie, et un chemin de couplage de générer la puissance d'entrée / sortie arbre à l'entrée de la transmission et de couplage de la sortie de transmission à l'arbre du moteur / générateur rotor par laquelle le premier moteur actionne le moteur / générateur comme un générateur à vitesse constante à travers l'arbre d'entrée / sortie, fonctionnant comme un arbre d'entrée, et la transmission de produire fréquence de puissance électrique constante du moteur / générateur pour l'équipement électrique de l'avion.
Le VFG
Un générateur à fréquence variable de commande de régulation du circuit et procédé de contrôle de gain en boucle ouverte dans des conditions changeantes vitesse du générateur utilisant une impulsion à haute fréquence de largeur signal modulé avec un rapport cyclique qui est contrôlée tels que les variations de PMG tension redressée et générateur de gain sur la plage de vitesse de la génératrice peut être compensée. Ce signal est modulé par une impulsion de fréquence à faible largeur de signal modulé fourni par le régulateur du générateur, en utilisant une porte logique pour produire un signal combiné représente un signal de tension moyenne appliquée à un domaine générateur de liquidation, selon les fluctuations de vitesse du générateur.
Le PMG
Le PMG (générateur à aimant permanent) est un système qui est utilisé pour l’excitation secondaire. L' PMG offre une stable et fiable d'énergie électrique pour AVR quel que soit le terminal de l'générateur tension. Le générateur avec le système d'excitation PMG peut fournir 300% du courant nominal au cours court-circuit, qui se produit pendant 5-10 secondes.
Écouter
Lire phonétiquement
Excitatrice bobinée
C’est une bobine qui sert à générer un champ magnétique (vecteur B) à partir d’un courant continu et alimenter l’alternateur principale. Le principe d'induction magnétique est généralement expérimenté en déplaçant un aimant permanent dans une bobine. Une tension se crée aux bornes de la bobine. Un alternateur fonctionne selon ce principe :.un électroaimant, alimenté par un courant d'excitation, est en rotation à l'intérieur de trois bobines : il produit ainsi trois tensions triphasées alternatives décalées de 120°. Ces tensions sont ensuite redressées en une tension continue.
L'énergie produite par un alternateur est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'électroaimant et à sa puissance, qui elle même est proportionnelle au courant d'excitation.
Alternateur principale
Un alternateur est un générateur triphasé dont le courant est redressé puis filtré pour générer un courant continu. A chaque rotation du rotor trois tensions alternatives déphasées de 120° sont créées. Ces trois tensions sont ensuite couplées via un pont de diodes pour récupérer les alternances positive et négative en tension positive. Le schéma ci dessous décrit les différentes phases de redressement de ces trois tensions:
La puissance du signal est fonction du courant d'excitation et de la vitesse de rotation du rotor. L’alternateur est depuis longtemps utilisé pour les voitures et donc, optimisé pour ce besoin. La batterie d'une voiture est utilisée exclusivement pour le démarrage, par conséquent elle n'est pas sollicitée en décharge profonde. Quand le moteur est démarré l'alternateur fournit suffisamment d'énergie pour assurer le fonctionnement des appareils électriques tout en complétant la charge de la batterie. Il n'est donc pas important dans ce contexte d'optimiser la régulation pour recharger la batterie.
Le type de régulateur utilisé a pour principe de limiter la tension à une valeur préréglée. Lorsque la tension générée par l'alternateur est supérieure à la valeur cible, le régulateur coupe le courant d'excitation ou le limite, ce qui a pour effet de faire chuter l'énergie produite. Lorsque la tension aux bornes de la batterie est en dessous du seuil le régulateur régénère le courant d'excitation.
En fonction de la valeur de préréglage, cette tension ne sera soit pas suffisante pour recharger la batterie (valeur fixée à la tension de floating), soit trop importante et détériorera la batterie.
Système de production éolien
En cas de défaillance sur le système de génération thermique, le système de génération éolienne sera un système de secours. Une hélice va sortie de bas de réacteur et elle va récupérer une partie de l’énergie éolienne et elle va la transformer en énergie électrique. Et le principe reste le même. La machine se compose de pales (hélice) portées par un rotor et installées au sommet d’un mât vertical. Cet ensemble est fixé sur une nacelle qui abrite un générateur
Système de production solaire
L'aviation solaire a débuté avec des modèles réduits dans les années 70, lorsque des cellules solaires abordables sont apparues sur le marché
L’effet photovoltaïque utilisé dans les cellules solaires permet de convertir directement l’énergie lumineuse des rayons solaires en électricité par le biais de la production et du transport dans un matériau semi-conducteur de charges électriques positives et négatives sous l’effet de la lumière. Ce matériau comporte deux parties, l’une présentant un excès d’électrons et l’autre un déficit en électrons, dites respectivement dopée de type n et dopée de type p. Lorsque la première est mise en contact avec la seconde, les électrons en excès dans le matériau n diffusent dans le matériau p. La zone initialement dopée n devient chargée positivement, et la zone initialement dopée p chargée négativement. Il se crée donc entre elles un champ électrique qui tend à repousser les électrons dans la zone n et les trous vers la zone p. Une jonction (dite p-n) a été formée. En ajoutant des contacts métalliques sur les zones n et p, une diode est obtenue. Lorsque la jonction est éclairée, les photons d’énergie égale ou supérieure à la largeur de la bande interdite communiquent leur énergie aux atomes, chacun fait passer un électron de la bande de valence dans la bande de conduction et laisse aussi
un trou capable de se mouvoir, engendrant ainsi une paire électron-trou. Si une charge est placée aux bornes de la cellule, les électrons de la zone n rejoignent les trous de la zone p via la connexion extérieure, donnant naissance à une différence de potentiel: le courant électrique circule .
L’effet repose donc à la base sur les propriétés semi-conductrices du matériau
et son dopage afin d’en améliorer la conductivité. Le silicium employé aujourd’hui dans la plupart des cellules a été choisi pour la présence de quatre électrons de valence sur sa couche périphérique (colonne IV du tableau de Mendeleïev). Dans le silicium solide, chaque atome – dit tétravalent – est lié à quatre voisins, et tous les électrons de la couche périphérique participent aux liaisons. Si un atome de silicium est remplacé par un atome de la colonne V (phosphore par exemple), un de ses cinq
électrons de valence ne participe pas aux liaisons; par agitation thermique, il va très vite passer dans la bande de conduction et ainsi devenir libre de se déplacer dans le cristal, laissant derrière lui un trou fixe lié à l’atome de dopant. Il y a conduction par un électron, et le semi-conducteur dit dopé de type n. Si au contraire un atome de silicium est remplacé par un atome de la colonne III (bore par exemple) à trois électrons de valence, il en manque un pour réaliser toutes les liaisons, et un électron peut rapidement venir combler ce manque et occuper l’orbitale vacante par agitation thermique. Il en résulte un trou dans la bande de valence, qui va contribuer à la conduction, et le semi-conducteur est dit dopé de type p. Les atomes tels que le bore ou le phosphore sont donc des dopants du silicium. Les cellules photovoltaïques sont assemblées pour former des modules.
Conclusion
Grâce aux progrès réalisés dans le domaine de l’électronique de puissance, la puissance électrique embarquée dans les véhicules de transport (automobile, ferroviaire, maritime…) est en constante augmentation. Cette évolution est aussi en train de se produire dans les aéronefs conduisant inévitablement à une augmentation du niveau de tension. La souplesse de contrôle, la maintenance facilitée ainsi que le coût sont les atouts supposés des systèmes dits « Plus électrique ».L’utilisation de l’électricité dans le monde aéronautique n’est pas récente. Mais, progressivement, les avionneurs ont manifesté un profond souhait d’élargir son utilisation à l’ensemble des fonctions remplies à bord des avions. De surcroît, le confort des passagers comme le développement des distractions à bord (cinéma, jeux,…) ne fait qu’augmenter la demande en puissance électrique embarquée
Produire de l'électricité consiste à se servir d'une autre énergie qu'on transforme en électricité. Trois sources d’énergie. Ces trois sources d’énergie sont toutes obtenues à partir du réacteur. L’énergieprimaire est donc fournie par la combustion du Kérosène et les autres sources citéesconstituent le secondaire.
Hydraulique : L’énergie hydraulique est fournie par une pompe hydraulique couplée mécaniquement à l’arbre du réacteur. Les principales fonctions du circuit hydraulique sont l’actionnement des commandes de vol, le relevage du train d’atterrissage ainsi que le freinage.
Pneumatique : L’énergie pneumatique est obtenue par prélèvement d’air chaud sur les étages hauts et basse pression du réacteur. Les fonctions réalisées par le pneumatique sont principalement le conditionnement d’air de la cabine et du cockpit (climatisation et pressurisation) et le dégivrage des bords d’attaque des ailes. Le circuit d’air permet aussi le démarrage des réacteurs, mais cette fois l’alimentation se fait par l’APU « Auxiliary Power Unit ». L’APU est un générateur auxiliaire alimenté lui aussi par du kérosène. Il est essentiellement utilisé au sol avant le démarrage des réacteurs.
thermique : L’énergie électrique est fournie par un alternateur entraîné mécaniquement par la rotation de l’arbre du réacteur. Les fonctions de l’énergie électrique sont nombreuses et variées et en perpétuelle augmentation. En basant sur les célèbres principes de génération d’énergie électrique en va donc voir dans la suite les différentes étapes et les différents organes responsable de assurer la production de l’énergie électrique à bord d’un avion pour alimenter le pariage de contrôle, de commande, de vole… etc.
Remarque : en va voir la totalité de notre étude sur la production d’énergie électrique alternative parce que la production de continu passe par le redressement de courant alternatif. Et le type de production thermique
Production d’énergie électrique à partir d’une énergie thermique
La puissance mécanique disponible sur l’arbre accouplé au réacteur asservit pour fournir le courant d’excitation. On utilise alors un système d’excitation monté sur le même arbre que le rotor de l’alternateur. De plus, il est alors possible de supprimer les contacts glissants nécessaires à l’alimentation de l’excitation. Donc on utilise soi un VFG ou un IDG pour tourner l’aimant permanant, ce dernier va générai un champ magnétique rotatif donc un courant alternatif. Le courant alternatif sera redresser par un pont de diode pour obtenir un courant continu dont l’utilisation sera d’alimenter l’excitatrice, celle la va fournir un champ magnétique nécessaire pour l’alternateur.
L’IDG
L’IDG est une machine de pointe de courant contrôlée par l'électronique et est destiné à l'intégration avec des moteurs à combustion interne. Il remplace le démarreur conventionnel et d'un alternateur, qui sont les deux indispensables
unités électriques sur presque tous les moteurs.
Ce nouveau générateur de démarreur intégré offre plusieurs nouvelles fonctions afin que les utilisateurs finaux obtenir le modes de fonctionnement suivants à partir d'un seul générateur démarreur intégré:
• Starter mode pour le moteur à combustion interne principale
• Le mode générateur de courant continu pour charger la batterie remplacement de l'alternateur
• Mode de moteur électrique pour la propulsion électrique
• Booster mode moteur électrique comme une puissance supplémentaire au moteur à combustion interne pour une meilleure accélération
Par l'assemblage de ce générateur de démarreur intégré par les liaisons mécaniques sur le côté du moteur principal ainsi que sur la côté boîte de vitesses, le système d'entraînement est d'un genre hybride qui peut étendre son utilisation dans des zones restrictives et offre générale un plus grand confort pour les utilisateurs finaux.
Le générateur d'entraînement intégré comprend en combinaison dans l'axe d'entrée / sortie, et le moteur / générateur ayant un arbre de rotor, une transmission à vitesse constante ayant une entrée et une sortie, un chemin de couplage de commencer à alimenter le moteur arbre du générateur / rotor à l'entrée / arbre de sortie lequel le moteur / générateur qui fonctionne comme un moteur, entraîne l'arbre d'entrée / sortie comme un arbre de sortie, sans passer par la transmission, pour ainsi démarrer le moteur principal couplé à l'arbre d'entrée / sortie, et un chemin de couplage de générer la puissance d'entrée / sortie arbre à l'entrée de la transmission et de couplage de la sortie de transmission à l'arbre du moteur / générateur rotor par laquelle le premier moteur actionne le moteur / générateur comme un générateur à vitesse constante à travers l'arbre d'entrée / sortie, fonctionnant comme un arbre d'entrée, et la transmission de produire fréquence de puissance électrique constante du moteur / générateur pour l'équipement électrique de l'avion.
Le VFG
Un générateur à fréquence variable de commande de régulation du circuit et procédé de contrôle de gain en boucle ouverte dans des conditions changeantes vitesse du générateur utilisant une impulsion à haute fréquence de largeur signal modulé avec un rapport cyclique qui est contrôlée tels que les variations de PMG tension redressée et générateur de gain sur la plage de vitesse de la génératrice peut être compensée. Ce signal est modulé par une impulsion de fréquence à faible largeur de signal modulé fourni par le régulateur du générateur, en utilisant une porte logique pour produire un signal combiné représente un signal de tension moyenne appliquée à un domaine générateur de liquidation, selon les fluctuations de vitesse du générateur.
Le PMG
Le PMG (générateur à aimant permanent) est un système qui est utilisé pour l’excitation secondaire. L' PMG offre une stable et fiable d'énergie électrique pour AVR quel que soit le terminal de l'générateur tension. Le générateur avec le système d'excitation PMG peut fournir 300% du courant nominal au cours court-circuit, qui se produit pendant 5-10 secondes.
Écouter
Lire phonétiquement
Excitatrice bobinée
C’est une bobine qui sert à générer un champ magnétique (vecteur B) à partir d’un courant continu et alimenter l’alternateur principale. Le principe d'induction magnétique est généralement expérimenté en déplaçant un aimant permanent dans une bobine. Une tension se crée aux bornes de la bobine. Un alternateur fonctionne selon ce principe :.un électroaimant, alimenté par un courant d'excitation, est en rotation à l'intérieur de trois bobines : il produit ainsi trois tensions triphasées alternatives décalées de 120°. Ces tensions sont ensuite redressées en une tension continue.
L'énergie produite par un alternateur est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'électroaimant et à sa puissance, qui elle même est proportionnelle au courant d'excitation.
Alternateur principale
Un alternateur est un générateur triphasé dont le courant est redressé puis filtré pour générer un courant continu. A chaque rotation du rotor trois tensions alternatives déphasées de 120° sont créées. Ces trois tensions sont ensuite couplées via un pont de diodes pour récupérer les alternances positive et négative en tension positive. Le schéma ci dessous décrit les différentes phases de redressement de ces trois tensions:
La puissance du signal est fonction du courant d'excitation et de la vitesse de rotation du rotor. L’alternateur est depuis longtemps utilisé pour les voitures et donc, optimisé pour ce besoin. La batterie d'une voiture est utilisée exclusivement pour le démarrage, par conséquent elle n'est pas sollicitée en décharge profonde. Quand le moteur est démarré l'alternateur fournit suffisamment d'énergie pour assurer le fonctionnement des appareils électriques tout en complétant la charge de la batterie. Il n'est donc pas important dans ce contexte d'optimiser la régulation pour recharger la batterie.
Le type de régulateur utilisé a pour principe de limiter la tension à une valeur préréglée. Lorsque la tension générée par l'alternateur est supérieure à la valeur cible, le régulateur coupe le courant d'excitation ou le limite, ce qui a pour effet de faire chuter l'énergie produite. Lorsque la tension aux bornes de la batterie est en dessous du seuil le régulateur régénère le courant d'excitation.
En fonction de la valeur de préréglage, cette tension ne sera soit pas suffisante pour recharger la batterie (valeur fixée à la tension de floating), soit trop importante et détériorera la batterie.
Système de production éolien
En cas de défaillance sur le système de génération thermique, le système de génération éolienne sera un système de secours. Une hélice va sortie de bas de réacteur et elle va récupérer une partie de l’énergie éolienne et elle va la transformer en énergie électrique. Et le principe reste le même. La machine se compose de pales (hélice) portées par un rotor et installées au sommet d’un mât vertical. Cet ensemble est fixé sur une nacelle qui abrite un générateur
Système de production solaire
L'aviation solaire a débuté avec des modèles réduits dans les années 70, lorsque des cellules solaires abordables sont apparues sur le marché
L’effet photovoltaïque utilisé dans les cellules solaires permet de convertir directement l’énergie lumineuse des rayons solaires en électricité par le biais de la production et du transport dans un matériau semi-conducteur de charges électriques positives et négatives sous l’effet de la lumière. Ce matériau comporte deux parties, l’une présentant un excès d’électrons et l’autre un déficit en électrons, dites respectivement dopée de type n et dopée de type p. Lorsque la première est mise en contact avec la seconde, les électrons en excès dans le matériau n diffusent dans le matériau p. La zone initialement dopée n devient chargée positivement, et la zone initialement dopée p chargée négativement. Il se crée donc entre elles un champ électrique qui tend à repousser les électrons dans la zone n et les trous vers la zone p. Une jonction (dite p-n) a été formée. En ajoutant des contacts métalliques sur les zones n et p, une diode est obtenue. Lorsque la jonction est éclairée, les photons d’énergie égale ou supérieure à la largeur de la bande interdite communiquent leur énergie aux atomes, chacun fait passer un électron de la bande de valence dans la bande de conduction et laisse aussi
un trou capable de se mouvoir, engendrant ainsi une paire électron-trou. Si une charge est placée aux bornes de la cellule, les électrons de la zone n rejoignent les trous de la zone p via la connexion extérieure, donnant naissance à une différence de potentiel: le courant électrique circule .
L’effet repose donc à la base sur les propriétés semi-conductrices du matériau
et son dopage afin d’en améliorer la conductivité. Le silicium employé aujourd’hui dans la plupart des cellules a été choisi pour la présence de quatre électrons de valence sur sa couche périphérique (colonne IV du tableau de Mendeleïev). Dans le silicium solide, chaque atome – dit tétravalent – est lié à quatre voisins, et tous les électrons de la couche périphérique participent aux liaisons. Si un atome de silicium est remplacé par un atome de la colonne V (phosphore par exemple), un de ses cinq
électrons de valence ne participe pas aux liaisons; par agitation thermique, il va très vite passer dans la bande de conduction et ainsi devenir libre de se déplacer dans le cristal, laissant derrière lui un trou fixe lié à l’atome de dopant. Il y a conduction par un électron, et le semi-conducteur dit dopé de type n. Si au contraire un atome de silicium est remplacé par un atome de la colonne III (bore par exemple) à trois électrons de valence, il en manque un pour réaliser toutes les liaisons, et un électron peut rapidement venir combler ce manque et occuper l’orbitale vacante par agitation thermique. Il en résulte un trou dans la bande de valence, qui va contribuer à la conduction, et le semi-conducteur est dit dopé de type p. Les atomes tels que le bore ou le phosphore sont donc des dopants du silicium. Les cellules photovoltaïques sont assemblées pour former des modules.
Conclusion
Grâce aux progrès réalisés dans le domaine de l’électronique de puissance, la puissance électrique embarquée dans les véhicules de transport (automobile, ferroviaire, maritime…) est en constante augmentation. Cette évolution est aussi en train de se produire dans les aéronefs conduisant inévitablement à une augmentation du niveau de tension. La souplesse de contrôle, la maintenance facilitée ainsi que le coût sont les atouts supposés des systèmes dits « Plus électrique ».L’utilisation de l’électricité dans le monde aéronautique n’est pas récente. Mais, progressivement, les avionneurs ont manifesté un profond souhait d’élargir son utilisation à l’ensemble des fonctions remplies à bord des avions. De surcroît, le confort des passagers comme le développement des distractions à bord (cinéma, jeux,…) ne fait qu’augmenter la demande en puissance électrique embarquée
sly
nous renonçons à nos rêves
par craint d'échec ou pire
par craint de
réussite
nous renonçons à nos rêves
par craint d'échec ou pire
par craint de
réussite
