Circuito de alimentación para una aeronave que incluye una máquina asíncrona.

Circuito de alimentación (1) de energía eléctrica para una aeronave, que comprende un generador de alimentación destinado a ser impulsado en su movimiento de giro por el motor

(2) de la aeronave para alimentar un equipo eléctrico (7) del motor de la aeronave, caracterizado por que el generador de alimentación comprende una máquina asíncrona (5) unida a un dispositivo de excitación (8),

incluyendo la máquina asíncrona (5) un rotor (9) apto para ser impulsador en su movimiento de giro por el motor (2) y un estátor (10) unido a dicho equipo eléctrico (7),

siendo apto el dispositivo de excitación (8) para hacer circular una corriente reactiva por dicho estátor (10), en el que dicho dispositivo de excitación (8) comprende uno o varios condensadores (15),

presentando la máquina asíncrona (5) una inductancia de magnetización Lm que puede expresarse mediante una

ley:**Fórmula**

donde L0 es la inductancia de magnetización a corriente nula, Iμ2 es la corriente de magnetización que hace decrecer la inductancia de magnetización Lm en un factor de 2, Im es la corriente de magnetización y α es un coeficiente que depende de las características de la máquina asíncrona, en el que α es uno inferior a 2,5.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/052585.

Solicitante: HISPANO SUIZA.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 18 BOULEVARD LOUIS SEGUIN 92700 COLOMBES FRANCIA.

Inventor/es: DE WERGIFOSSE,ERIC.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para el control de generadores eléctricos... > H02P9/46 (Control de un generador asíncrono por variación de una capacidad)

PDF original: ES-2546243_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Circuito de alimentación para una aeronave que incluye una máquina asíncrona.

Antecedentes de la invención La invención concierne a la alimentación de energía eléctrica a los equipos eléctricos de un motor de aeronave.

Se conoce utilizar un generador eléctrico integrado en el motor de una aeronave para producir energía eléctrica con 5 el fin de alimentar equipos eléctricos asociados al motor. Por ejemplo, el documento FR 2911848 describe un generador de alimentación unido a un circuito de deshielo de un motor de aeronave.

El generador de alimentación utilizado en este tipo de aplicación es, típicamente, un generador síncrono de dos o tres etapas. Un generador síncrono de este tipo permite suministrar una tensión alterna muy regulada con un buen factor de forma. Cabe así la posibilidad de suministrar una tensión alterna de amplitud sensiblemente constante, aun 10 cuando varía la velocidad de giro del motor que impulsa el generador de alimentación. Sin embargo, la complejidad de tal generador síncrono multietapas generalmente conlleva un gran volumen, una reducida fiabilidad y un elevado coste. Es también difícil, cuando los requerimientos de fiabilidad lo dictan, introducir una redundancia.

Igualmente es sabido, en especial en el ámbito técnico de la producción de energía eléctrica mediante aerogeneradores, que una máquina asíncrona puede funcionar como generador asíncrono autoexcitado. Una 15 máquina asíncrona típicamente comprende un rotor que comprende un circuito eléctrico cerrado (rotor de jaula de ardilla o arrollamientos unidos en circuito cerrado) y un estátor que comprende al menos un arrollamiento que puede estar unido a una carga. Para permitir un funcionamiento como generador asíncrono autoexcitado, la máquina asíncrona lleva unido un banco capacitivo destinado a suministrar potencia reactiva. Cuando el rotor recibe su accionamiento giratorio, y si se elige debidamente el valor de la capacidad del banco capacitivo en función de la 20 carga y de la velocidad de giro, una máquina asíncrona de este tipo puede funcionar como generador y suministrar energía eléctrica a la carga unida al estátor.

Se conocen generadores asíncronos autoexcitados por los documentos US5194757, FR2870401, "Controlled shunt capacitor self-excited induction generator" y "Three-phase self-excited induction generator driven by variable-speed prime mover for clean renewable energy utilizations and its terminal voltage regulation characteristics by static VAR 25 compensator".

Objeto y sumario de la invención La invención pretende proveer un circuito de alimentación para un motor de aeronave, el cual no presenta al menos algunos de los inconvenientes del citado estado de la técnica.

A tal efecto, la invención propone un circuito de alimentación de energía eléctrica para una aeronave, que 30 comprende un generador de alimentación destinado a ser impulsado en su movimiento de giro por el motor de la aeronave para alimentar un equipo eléctrico del motor de la aeronave, caracterizado por que el generador de alimentación comprende una máquina asíncrona unida a un dispositivo de excitación, incluyendo la máquina asíncrona un rotor apto para ser impulsado en su movimiento de giro por el motor y un estátor unido a dicho equipo eléctrico, 35

siendo apto el dispositivo de excitación para hacer circular una corriente reactiva por dicho estátor.

La invención permite, por tanto, utilizar una máquina asíncrona para alimentar un equipo eléctrico de un motor de aeronave, lo cual presenta varias ventajas. En especial, una máquina asíncrona es una máquina robusta, fiable y económica. Además, en la concepción de una máquina asíncrona, se dispone de un gran grado de libertad sobre el factor de forma, lo cual facilita su integración en el motor de una aeronave. Por otro lado, el dispositivo de excitación 40 únicamente debe estar dimensionado para la corriente de magnetización de la máquina asíncrona, menor que la corriente de alimentación del equipo eléctrico. Por lo tanto, el dispositivo de excitación puede ser diseñado de manera particularmente simple y dimensionado de manera limitada, lo cual permite limitar el tamaño y el coste del dispositivo de excitación.

El dispositivo de excitación puede comprender uno o varios condensadores. 45

En este caso, el dispositivo de excitación puede presentar una estructura particularmente simple, lo cual contribuye a limitar su tamaño y su coste.

En una forma de realización, la máquina asíncrona presenta una inductancia de magnetización Lm que puede expresarse mediante una ley:

mmIIILL220

donde L0 es la inductancia de magnetización a corriente nula, I2 es la corriente de magnetización que hace decrecer la inductancia de magnetización Lm en un factor de 2, Im es la corriente de magnetización y es un coeficiente que depende de las características de la máquina asíncrona, en el que es uno inferior a 2, 5.

Semejante coeficiente cercano a 2 permite limitar la variación de amplitud de la tensión eléctrica generada por la 5 máquina asíncrona, aun cuando la velocidad de giro del motor varíe en una relación de 1 a 2. Por lo tanto, es posible alimentar un equipo eléctrico que precisa de una tensión de amplitud sensiblemente constante.

En una forma de realización, el circuito de alimentación comprende una unidad electrónica de mando apta para gobernar la corriente reactiva suministrada por el dispositivo de excitación.

Merced a estas características, es posible alimentar un equipo eléctrico que precisa de una tensión de amplitud 10 sensiblemente constante.

Por ejemplo, el dispositivo de excitación puede comprender una celda de capacidad variable, siendo apta la unidad electrónica de mando para gobernar la capacidad de la celda de capacidad variable.

En este caso, la celda de capacidad variable puede comprender un módulo apto para gobernar la apertura y el cierre de un conmutador según un coeficiente de utilización determinado en función de una consigna de capacidad. 15

De acuerdo con otro ejemplo, el dispositivo de excitación comprende un dispositivo electrónico apto para suministrar una corriente reactiva gobernada por la unidad electrónica de mando.

En este caso, el dispositivo electrónico puede ser un ondulador.

De acuerdo con una forma de realización, el circuito de alimentación comprende un segundo dispositivo de excitación unido a la máquina asíncrona. 20

Tal redundancia permite mejorar la fiabilidad del circuito de alimentación. Además, dado que el dispositivo de excitación puede ser diseñado de manera particularmente simple y dimensionado de manera limitada, esta redundancia no introduce una ocupación de espacio y un coste notables.

La invención también propone un motor de aeronave que comprende un circuito de alimentación conforme a la invención. 25

Breve descripción de los dibujos Se comprenderá mejor la invención con la lectura de la descripción que a continuación se lleva a cabo, con carácter enunciativo pero no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 es un esquema de un circuito de alimentación según una forma de realización de la invención, en su entorno, 30

la figura 2 representa con más abundancia de detalles el circuito de alimentación de la figura 1, las figuras 3 y 4 son grafos que representan la tensión de fase de un circuito de alimentación del tipo de las figura 2, en función de una velocidad de giro, las figuras 5, 7 y 8 son figuras similares a la figura 2, que representan otras formas de realización de la invención, y la figura 6 es un grafo que representa la tensión de fase de un circuito... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Circuito de alimentación (1) de energía eléctrica para una aeronave, que comprende un generador de alimentación destinado a ser impulsado en su movimiento de giro por el motor (2) de la aeronave para alimentar un equipo eléctrico (7) del motor de la aeronave, caracterizado por que el generador de alimentación comprende una máquina asíncrona (5) unida a un dispositivo de excitación (8) , 5

incluyendo la máquina asíncrona (5) un rotor (9) apto para ser impulsador en su movimiento de giro por el motor (2) y un estátor (10) unido a dicho equipo eléctrico (7) , siendo apto el dispositivo de excitación (8) para hacer circular una corriente reactiva por dicho estátor (10) , en el que dicho dispositivo de excitación (8) comprende uno o varios condensadores (15) , presentando la máquina asíncrona (5) una inductancia de magnetización Lm que puede expresarse mediante una 10 ley:

donde L0 es la inductancia de magnetización a corriente nula, I2 es la corriente de magnetización que hace decrecer la inductancia de magnetización Lm en un factor de 2, Im es la corriente de magnetización y es un coeficiente que depende de las características de la máquina asíncrona, en el que es uno inferior a 2, 5. 15

2. Circuito de alimentación según la reivindicación 1, que comprende un segundo dispositivo de excitación (8) unido a la máquina asíncrona (5) .

3. Motor (2) de aeronave que comprende un circuito de alimentación (1) según una de las reivindicaciones 1 y 2.