Grandes aviones multimotor 

Los aviones de categoría de transporte suelen llevar cientos de pasajeros y volar miles de kilómetros en cada viaje. Por lo tanto, las grandes aeronaves requieren sistemas de distribución de energía extremadamente fiables y controlados por ordenador. Estos aviones tienen múltiples fuentes de energía (generadores de CA) y una variedad de buses de distribución. Un avión de pasajeros típico contiene dos o más generadores de CA principales accionados por los motores de turbina del avión, así como más de un generador de CA de reserva. Los sistemas de corriente continua también se emplean en los grandes aviones y la batería del barco se utiliza para suministrar energía de emergencia en caso de fallos múltiples. 

El generador de CA (a veces llamado alternador) produce CA trifásica de 115 voltios a 400 Hz. Los generadores de CA se trataron anteriormente en este capítulo. Dado que la mayoría de las aeronaves modernas de categoría de transporte están diseñadas con dos motores, hay dos generadores de CA principales. El APU también acciona un generador de CA. Esta unidad está disponible durante el vuelo si uno de los generadores principales falla. Los generadores principal y auxiliar suelen tener una capacidad de salida similar y suministran un máximo de 110 kilovoltios amperios (KVA). 

Un cuarto generador, accionado por una turbina de aire de emergencia, también está disponible en caso de que fallen los dos generadores principales y un generador auxiliar. El generador de emergencia suele ser más pequeño y produce menos energía. Con cuatro generadores de CA disponibles en los aviones modernos, es muy poco probable que se produzca un fallo eléctrico completo. Sin embargo, si se pierden todos los generadores de CA, la batería de la aeronave seguirá suministrando energía eléctrica de CC para hacer funcionar los sistemas vitales.

Sistemas de alimentación de CA - AC Power Systems 

Las aeronaves de categoría de transporte utilizan grandes cantidades de energía eléctrica para una variedad de sistemas. El confort de los pasajeros requiere energía para la iluminación, los sistemas audiovisuales y la energía de la cocina para los calentadores de alimentos y los refrigeradores de bebidas. Para volar la aeronave se necesitan diversos sistemas eléctricos, como los sistemas de control de vuelo, los controles electrónicos del motor, las comunicaciones y los sistemas de navegación. La capacidad de salida de un generador de CA accionado por el motor suele alimentar todos los sistemas eléctricos necesarios. Un segundo generador accionado por el motor funciona durante el vuelo para compartir las cargas eléctricas y proporcionar redundancia.

La complejidad de los múltiples generadores y una variedad de buses de distribución requiere varias unidades de control para mantener un suministro constante de energía eléctrica segura. El sistema eléctrico de CA debe mantener una salida constante de 115 a 120 voltios a una frecuencia de 400 Hz (±10%). El sistema debe garantizar que no se superen los límites de potencia. Los generadores de CA se conectan a los buses de distribución adecuados en el momento oportuno, y los generadores están en fase cuando se necesitan. También es necesario supervisar y controlar cualquier energía externa suministrada a la aeronave, así como el control de toda la energía eléctrica de CC.

Para controlar la energía eléctrica en un avión grande típico se utilizan dos unidades electrónicas reemplazables por línea. La unidad de control del generador (GCU) se utiliza para controlar las funciones del generador de CA, como la regulación de la tensión y el control de la frecuencia. La unidad de control de potencia del bus (BPCU) se utiliza para controlar la distribución de energía eléctrica entre los distintos buses de distribución de la aeronave. 

La GCU y la BPCU trabajan juntas para controlar la energía eléctrica, detectar fallos, tomar medidas correctivas cuando sea necesario e informar de cualquier defecto a los pilotos y al sistema central de mantenimiento de la aeronave. Normalmente hay una GCU para cada generador de CA y al menos una BPCU para controlar las conexiones del bus. Estas LRUs están ubicadas en la bahía del equipo electrónico de la aeronave y están diseñadas para ser reemplazadas fácilmente.

Cuando el piloto solicita la alimentación del generador activando el interruptor de control del generador en la cabina de vuelo, la GCU supervisa el sistema para garantizar su correcto funcionamiento. Si todos los sistemas están funcionando dentro de los límites, la GCU energiza los circuitos del generador apropiados y proporciona la regulación de voltaje para el sistema. 

La GCU también supervisa la salida de CA para garantizar una frecuencia constante de 400 Hz. Si la salida del generador está dentro de los límites, la GCU conecta entonces la energía eléctrica al bus principal del generador a través de un contactor eléctrico (solenoide). Estos contactores suelen denominarse interruptores del generador (GB), ya que rompen (abren) o hacen (cierran) el circuito principal del generador.

Una vez que la energía del generador está disponible, la BPCU activa varios contactores para distribuir la energía eléctrica. La BPCU supervisa todo el sistema eléctrico y se comunica con la GCU para garantizar su correcto funcionamiento. La BPCU emplea sensores de corriente remotos conocidos como transformadores de corriente (TC) para supervisar el sistema.

Un TC es una unidad inductiva que rodea los cables principales del sistema de distribución eléctrica. A medida que la corriente alterna fluye por los cables principales, el TC recibe una tensión inducida. La cantidad de tensión del TC está directamente relacionada con la corriente que fluye por el cable. El TC se conecta a la BPCU, lo que permite una supervisión precisa de la corriente del sistema. Un avión típico emplea varios TC en todo el sistema eléctrico.

La BPCU es un ordenador dedicado que controla las conexiones eléctricas entre los distintos buses de distribución que se encuentran en la aeronave. La BPCU utiliza contactores (solenoides) llamados interruptores de enlace de bus (BTB) para la conexión de varios circuitos. Estos BTB abren/cierran las conexiones entre los buses según sea necesario para el funcionamiento del sistema, tal y como lo piden los pilotos y la BPCU. 

Esto parece una tarea sencilla, sin embargo, para garantizar un funcionamiento adecuado en diversas condiciones, el sistema de bus se vuelve muy complejo. Hay tres tipos comunes de sistemas de bus de distribución que se encuentran en las aeronaves de categoría de transporte: bus dividido, bus paralelo y paralelo dividido.