CGA - Manual Electricidade

ELECTRICIDADE E RÁDIO Parte I  MANUAL DE ELECTRICIDADE  (CURSO PPA)

Monitor (Ground instructor) 1ª Edição  Novembro 2005

Adolfo Simões

Escola de Pilotagem Aero Clube de Portugal 1

- PRINCÍPIOS DA ELECTRICIDADE

CARGAS ELÉCTRICAS  No Universo, a soma das cargas positivas e negativas é constante. Cargas elétricas do mesmo nome repelem-se; repelem-se; de nome contrário atraiem-se.  Não é possível produzir uma carga eléctrica de um determinado sinal, apenas se podem separar entre si cargas de igual valor absoluto e de sinais contrários. A eletricidade como a matéria, tem estrutura granular, descontínua, e qualquer carga elétrica é um múltiplo inteiro de carga elementar mínima e indivisível, que é a carga do eletrão.

ESTRUTURA ATÓMICA O átomo em condições ordinárias é eletricamente neutro. Porém sob determinadas influências (contacto, atrito, etc.), pode perder um ou vários eletrões, os quais  podem ficar no estado livre.

Os eletrões podem permanecer no estado livre, ou ser integrados na estrutura de outros átomos. Átomos com menos eletrões que protões, dão origem a iões positivos. Átomos com mais eletrões que protões, dão origem a iões negativos.

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O que torna um corpo bom condutor é a presença de eletrões ou de iões livres e móveis, em grande quantidade, e com grande mobilidade. Um mau condutor (não condutor ou isolador) terá características opostas às anteriores. Todo o corpo isolado, colocado na proximidade de um corpo eletrizado, eletriza-se positivamente num lado, e negativamente no outro, de tal forma que a porção mais próxima do indutor toma a carga de sinal contrário à que este possui.

CAMPO ELÉCTRICO A presença de uma carga elétrica modifica o estado do espaço á sua volta. Quando nada se modifica com o decorrer do tempo, o campo diz-se electrostático. O campo elétrico é uma realidade física; pode manifestar-se no vazio ou nos meios materiais, quer por  acções mecânicas entre cargas elétricas, quer por fenómenos de influência. Dizemos que num dado ponto existe um campo elétrico, quando age sobre um corpo eletrizado nele colocado, uma força de origem elétrica.  Num campo elétrico, convenciona-se que as linhas de intensidade são dirigidas dos corpos carregados  positivamente para os corpos carregados negativamente. Um campo diz-se uniforme quando o vector do campo elétrico tem a mesma direcção e grandeza em todos os pontos; as linhas de intensidade são então rectas paralelas.

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TENSÃO ELÉCTRICA

O conceito de tensão elétrica está ligado com a noção de trabalho na mecânica. Chama-se tensão entre dois pontos de um campo elétrico ligados por um percurso x, a grandeza U definida pela equação U=W/Q em que W é o trabalho realizado para levar a carga Q de um ponto a outro, ao longo desse percurso. A unidade de tensão elétrica é o Volt  ( V ). À tensão entre um ponto determinado e um ponto de referência, dá-se o nome de potencial. A tensão entre dois pontos de um campo electrostático, é igual à diferença de potencial entre esses dois  pontos.

Superfícies equipotenciais são as superfícies cujos pontos estão todos ao mesmo potencial, donde resulta que: A tensão entre dois pontos de uma mesma superfície equipotencial é sempre nula; O vector intensidade de campo é normal em cada ponto, à superfície equipotencial que passa nesse  ponto.

CONDUTOR  Condutor é uma substância no interior da qual há cargas livres que se movem quando sobre elas age uma força devida a um campo elétrico. Como nos metais as únicas cargas móveis são os eletrões, isto significa que se se fornecerem eletrões a um condutor estes podem mover-se nele livremente.

Os eletrões ao moverem-se livremente no condutor sujeitos a forças de atrito por natureza da matéria constituinte do condutor. Esse atrito manifesta-se, no caso de uma corrente elétrica, pela libertação de calor.

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CORRENTE ELÉTRICA Corrente elétrica é uma expressão para designar a passagem ordenada de partículas carregando cargas elétricas (eletrões livres nos metais, e iões nos líquidos). A passagem da corrente é causada pelo campo elétrico estabelecido pela fonte de energia num determinado circuito. A intensidade de corrente I define-se como sendo a carga elétrica Q que atravessa uma secção de um condutor num intervalo de tempo. A unidade de intensidade de corrente é o Ampere ( A ).

CORRENTE CONTÍNUA Quando um condutor é percorrido por uma corrente permanente, mantendo constante a tensão entre os seus terminais, dizemos que o condutor está a ser percorrido por uma corrente contínua. O movimento dos eletrões num condutor percorrido por uma corrente, deveria ser uniformemente acelerado, não fosse a existência de atrito, por isso, quando se suprime o gerador , cessa bruscamente a corrente.

RESISTÊNCIA A existência do atrito leva-nos ao conceito de resistência, sendo representado pela grandeza R que é definida pela equação U=RI (Lei de Ohm), em que U é a tensão aplicada aos extremos do condutor, e I é a intensidade da corrente que o percorre. A unidade de resistência elétrica é o Ohm (

).

A equação atrás referida , com a forma I=U/R permite o seguinte enunciado da lei de Ohm “ A intensidade da corrente que percorre um condutor metálico, a uma dada temperatura, é igual ao quociente da tensão aplicada nas suas extremidades, pela resistência do condutor a essa temperatura.”

ENERGIA E POTÊNCIA A energia libertada por uma corrente contínua, é igual ao produto da tensão pela carga transportada, ou seja, pela intensidade de corrente e pelo tempo da sua passagem . Este conceito traduz-se pela equação W=UQ ou W=UI∆ t cuja unidade é o Watt hora ( Wh ) A definição de Potência deriva do conceito anterior, sendo a Potência de uma corrente , a energia libertada na unidade de tempo.

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A equação que a traduz é

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P=UI

-

sendo a unidade de medida o

Watt 

FONTES DE ENERGIA

( W ).

GERADORES Fontes de energia, são dispositivos que convertem a energia química, mecânica, ou sob qualquer outra forma, em energia elétrica. As fontes de energia resultam pois em diferentes tipos de geradores, que podem ser estáticos ou dinâmicos. Qualquer aparelho em que se realiza uma transformação reversível entre energia elétrica e outra forma de energia é um gerador de força electromotriz (f.e.m.).  Nos geradores de corrente contínua estáticos, caso de pilhas e baterias, a diferença de potencial nos terminais, é igual à sua força electromotriz (f.e.m.), em circuito aberto. Como a f.e.m. é definida como um trabalho por unidade de carga, a unidade é a mesma que para a diferença de potêncial, que é o Volt . A potência fornecida por um gerador é igual ao produto da sua f.e.m. pela intensidade de corrente que ele fornece.

Os geradores podem associar-se em série, em paralelo e em associação mista. A associação em série é equivalente a um gerador único, cuja f.e.m. é a soma das f.e.m.’s dos geradores associados. A corrente no circuito exterior, corresponde à corrente através de cada gerador.

A associação em paralelo é equivalente a um gerador único, cuja f.e.m. é a correspondente à de um só gerador. A corrente no circuito exterior, corresponde a n vezes a corrente através de cada gerador.

 Na associação mista, associam-se em série para se ter uma f.e.m. superior à de um só gerador, e em  paralelo para com uma dada f.e.m. ter correntes no circuito exterior, mais intensas do que se obteriam com um só gerador.

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PILHAS SECAS As pilhas secas, são constituídas por um eléctrodo positivo, geralmente uma barra de carvão, e um eléctrodo negativo, que é um cilindro de zinco, que serve de vaso, o qual é cheio de um electrólito formado por uma pasta, e um produto higroscópio, para que o electrólito se mantenha sempre úmido. No seio desta pasta é introduzida a barra de carvão. Existem electrólitos do tipo ácido e do tipo alcalino. A f.e.m. destas pilhas é da ordem dos 1,5 V, e diminui quando a pilha funciona, mas com capacidade de regeneração graças a um processo de despolarização química, que obviamente se vai degradando ao longo do uso, até ao esgotamento total.

ACUMULADORES Os acumuladores mais comuns são do tipo de chumbo, e de ferro-níquel. Comercialmente caracteriza-se um acumulador pela q.d.e. (quantidade de eletricidade) que ele pode fornecer, depois de ter sido carregado completamente: Q=I∆ t a que se chama Capacidade e se exprime em Ah (Ampere hora). Este número dá-nos apenas uma ordem de grandeza da q.d.e. que o acumulador pode fornecer. Um acumulador de 20 Ah não fornecerá esta q.d.e., se lhe exigirmos uma corrente muito intensa, descarregando-o numa hora por exemplo; mas poderá fornecer mais de 20 Ah se for percorrido por uma corrente menos intensa durante a descarga. A capacidade comercial supõe um regime de descarga de 10 horas.

ACUMULADORES DE CHUMBO  Nestes acumuladores o electrólito é um soluto aquoso de ácido sulfúrico a 20%. Os eléctrodos são placas de chumbo. Durante a carga a curva da f.e.m. cresce rapidamente até 1,8 V e depois lentamente, até 2,1 V. No fim da carga, a f.e.m. cresce rapidamente até 2,5 V.

O acumulador ferve, e o oxigénio e o hidrogénio resultantes da electrólise da água libertam-se nos eléctrodos. É altura de parar a carga. Durante a descarga, a f.e.m. decresce rapidamente de 2,5 V para 2 V; em seguida decresce lentamente até 1,9 Ve por fim cai rapidamente para um valor de Zero.

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É prudente parar a descarga logo que a f.e.m. atinge 1,8 V porque de contrário corre-se o risco de se deteriorar o acumulador. O rendimento em q.d.e. destes acumuladores é da ordem dos 90%, sendo em energia cerca de 80%.

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ELECTROMAGNETISMO

CAMPO MAGNÉTICO

Todo o íman cria à sua volta um campo magnético Deslocando uma agulha magnética na proximidade de um íman, determina-se um campo de direcção definida por linhas magnéticas, orientadas num percurso positivo, indicado pelo polo N da agulha.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

Em primeira aproximação, o campo magnético terrestre é o mesmo que o do exterior de uma esfera uniformemente magnetizada. A direcção da magnetização interna faz um ângulo de 15º com o eixo da Terra. !! Os polos magnéticos Norte estão distribuídos sobre o hemisfério magnético Sul, e inversamente para os polos magnéticos Sul, que se distribuem pelo hemisfério magnético Norte. !! Os polos magnéticos N e S considerados como pontos da superfície terrestre, são simplesmente os  pontos em que o campo magnético é vertical, isto é normal á superfície da Terra.

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O polo Nm, está localizado na Lat de 70º N e na Long. de 96º W. O campo magnético terrestre verificado no exterior, é equivalente ao magnetismo criado por um íman em  barra situado próximo do centro da Terra. O campo magnético terrestre só é horizontal no equador magnético. O ângulo que o campo faz com a horizontal chama-se inclinação . O ângulo entre a componente horizontal e a verdadeira direcção N-S é chamada declinação .  Na realidade o campo magnético terrestre não é simétrico, as inclinação e declinação variam de maneira muito irregular sobre a superfície, e também com o tempo.

ELECTROMAGNETISMO Toda a corrente elétrica cria um campo magnético

Ao fazer passar uma corrente elétrica num condutor situado nas proximidades de uma agulha magnética, esta deslocar-se-á tanto mais quanto maior fôr a intensidade da corrente. O sentido de avanço de um saca-rolhas que avança com a corrente, indica o sentido das linhas magnéticas.

O sentido de avanço de um saca-rolhas que roda com a corrente, indica o sentido do campo magnético. Todo o campo magnético exerce sobre as correntes elétricas acções mecânicas.

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GALVANÓMETROS O estudo do galvanómetro demonstra a aplicação básica destes princípios.

Um galvanómetro permite assim medir as grandezas elétricas tomando os nomes de  Amperímetro, no caso de medir intensidades de corrente, Voltímetro, no caso de medir tensões, Wattímetro, no caso de medir potências. O efeito das acções mecânicas do eletromagnetismo, dentre outras máquinas elétricas, tem uma das mais importantes expressões nos motores elétricos, e nos electroímanes, equipamentos que nos interessa  particularmente abordar neste curso.

BOBINE DE INDUÇÃO

Sempre que há uma corrente elétrica num circuito, cria-se um campo magnético que atravessa o próprio circuito, e que varia quando a corrente varia, induzindo uma f.e.m. (força electromotriz), devida à variação do campo magnético. Com base neste princípio, a bobine de indução, pode ser utilizada para produzir uma alta tensão num circuito. Quando a chave S é fechada, a corrente no enrolamento primário sobe. Quando o campo magnético estabelecido no núcleo de ferro é suficientemente grande, a armadura é atraída de modo que se abre o circuito no ponto G, diminuindo de maneira rápida a corrente, até se anular. Então o contacto G é reposto, iniciando-se a repetição do ciclo. O fluxo magnético variável criado pela variação da corrente no primário, atravessa as espiras do enrolamento secundário, e induz uma f.e.m. no secundário proporcional à taxa de variação do fluxo com o tempo e ao número de espiras.

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Podem assim criar-se aos terminais do secundário picos de tensão excepcionalmente elevada. Este princípio será explorado mais adiante no processo da ignição dos motores de combustão interna.

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CORRENTE ELÉCTRICA

CORRENTE CONTÍNUA Quando uma corrente elétrica percorre um determinado circuito com uma determinada intensidade que  permanece constante no intervalo de tempo em que o circuito está estabelecido, esta corrente diz-se corrente contínua ( DC Direct Current ). O sentido da corrente contínua num circuito é estabelecido do polo positivo ( + ) negativo ( - ). Este é o tipo de corrente que se utiliza normalmente a bordo das aeronaves.

para o polo

CORRENTE ALTERNADA Quando o fluxo da corrente elétrica varia de sentido no intervalo de tempo, diz-se que é uma corrente alternada ( AC Alternate Current ).

A representação gráfica desta corrente traduz-se numa sinusóide, onde podemos definir então alguns  parâmetros importantes: Amplitude Ciclo Período Frequência

Amplitude

Corrente alternada

( A ) valor 

máximo da intensidade.

Ciclo

( C ) Sinusóide

entre t0 e t4.

Período

( T ) tempo

gasto por um ciclo completo de variações.

Frequência (  f ) número de ciclos por segundo.

f=1/T A unidade de frequência é o Hertz ( Hz ). 1 Hz = 1 C/s

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A corrente alternada pode ser monofásica, ou trifásica.  Na corrente monofásica temos a representação de uma sinusóide simples.

 Na corrente trifásica temos a representação de um conjunto de três sinusóides, de igual amplitude e frequência, mas desfasadas de 120º, em relação umas às outras. O valor da intensidade da corrente que se utiliza em corrente alternada, não é o valor máximo da sinusóide, mas o valor eficaz, que é o resultado dado pela expressão: I ef = I máx / √2 no caso de corrente monofásica I ef = I máx / √3 no caso de corrente trifásica A frequência é um parâmetro muito importante nas características de aplicação da corrente alternada. O seu valor tem implicações nas características dos circuitos consumidores de forma decisiva, como teremos oportunidade de verificar mais adiante.  No entanto para ficarmos já com uma noção prática da importância deste parâmetro, diremos que a corrente elétrica do consumo doméstico tem um valor de 50 c/s, e a corrente gerada pelos alternadores das aeronaves tem um valor de 400 c/s.

MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA O rotor é um cilindro de aço que roda sobre o seu eixo, e onde são encastradas longitudinalmente espiras de cobre, ligadas a um colector solidário com o eixo, que está em contacto com o circuito de alimentação através de escovas de grafite. A carcaça do motor constitui o circuito para o campo magnético, o qual é criado pelas bobines de campo, ou estator.

DÍNAMOS Os dínamos são máquinas elétricas que sendo de concepção equivalente aos motores de corrente contínua, em vez de produzirem acção mecânica por alimentação de energia elétrica, produzem corrente contínua por acção mecânica.

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ALTERNADORES Um alternador é um gerador de corrente alternada, e a sua grande diferença relativamente ao dínamo, é a constituição da sua estrutura interna.

O estator é constituído por vários pares de polos. Quando os condutores do rotor atravessam o campo magnético, a f.e.m. induzida neles, é alternada, função do polo que o condutor enfrenta no seu deslocamento, sendo o número de ciclos completos em cada rotação igual ao número de pares de polos. É assim possível obterem-se frequências elevadas, sem empregar velocidades de rotação do rotor  excessivamente grandes.

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RECTIFICAÇÃO A corrente elétrica utilizada nos aviões ligeiros é normalmente corrente contínua. Como o gerador  utilizado actualmente é um alternador, isto implica que a corrente alternada produzida, tenha que ser  transformada em corrente contínua, ou rectificada.  Normalmente a unidade rectificadora faz parte integrante do alternador, sendo a corrente à saída do alternador já do tipo corrente contínua. A unidade de rectificação é constituída por uma associação de resistências polares ou rectificadores.

Estas resistências polares teem a propriedade de só deixarem passar a corrente elétrica num sentido, pelo que quando instaladas num circuito de corrente alternada, elas limitam a passagem num só sentido ou seja, a juzante destas unidades temos no circuito a circulação de uma corrente contínua.

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SISTEMAS ELÉCTRICOS

Os sistemas elétricos dos aviões ligeiros modernos, reflectem o progressivo incremento do uso de equipamentos (aviónicos), e acessórios cada vez mais sofisticados. Muitas das operações em vôo, actualmente são fortemente dependentes do sistema elétrico do avião.

ALTERNADOR   Nos aviões ligeiros, a energia elétrica é fornecida por um sistema de alimentação de corrente contínua de 12 ou 24 Volt (14 ou 28 V no alternador). Esta energia é obtida a partir de um gerador que funciona por acção do motor, através de uma transmissão mecânica.

 Nos aviões mais antigos, este gerador era um dínamo, o qual produzia corrente contínua. Contudo estes geradores cairam em desuso, devido às desvantagens que estes equipamentos apresentavam face aos modernos geradores de corrente alternada, tais como: maior peso, muita e cuidada manutenção, variação importante de tensão de saída, dependente do regime do motor. Actualmente utilizam-se exclusivamente os alternadores, que como o seu nome indica, são geradores de corrente alternada que igualmente são actuados pelo motor, através de uma transmissão por correia, a  partir dos veios da cambota, ou do hélice. Estes geradores, ao contrário dos dínamos, são muito mais leves, o que é uma vantagem para o peso dos aviões, por outro lado a tensão de saída é uniforme e independente do regime do motor, e por último a sua manutenção é mínima. Lembremos no entanto que o sistema elétrico consumidor no avião trabalha em corrente contínua, e que o alternador fornece corrente alternada, logo é necessário converter esta corrente alternada em corrente contínua. A esta conversão dá-se o nome de rectificação. A corrente rectificada é então fornecida aos barramentos de distribuição da energia elétrica (bus bar), aos diversos equipamentos do avião. A alimentação destes equipamentos é feita a partir destes barramentos sempre através de componentes de  protecção dos circuitos, denominados disjuntores, e fusíveis (circuit breakers). Como recomendação importante, deve ter-se em atenção que todos os equipamentos elétricos devem estar desligados antes de se pôr o motor em marcha !

Esta acção protege os equipamentos mais sensíveis, especialmente os equipamentos eletrónicos, e os rádios, de correntes e picos de tensão transitórias aleatórias que são produzidas durante o processo de arranque do motor.

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BATERIA Mas todo o sistema anteriormente descrito, não pode ser posto a funcionar sem um meio que permita pôr  o motor em marcha. Este meio é a bateria que tem a reserva de corrente contínua necessária ao funcionamento do motor de arranque. Mas também esta reserva serve para ser utilizada criteriosamente em condições de emergência, como por  exemplo a avaria do alternador, ou ainda o funcionamento do rádio, antes de pôr o motor em marcha. Entretanto esta bateria será mantida em carga devidamente, quando o motor estiver em marcha, a partir da energia gerada pelo alternador, através de um regulador de tensão, que automáticamente manterá os níveis de carga adequados.

CONTROLO DA ALIMENTAÇÃO ELÉCTRICA A monitorização do fluxo de corrente através do sistema elétrico, é feito a partir de um instrumento de medida denominado amperímetro. Existem dois tipos de amperímetros utilizados, sendo um de medição do fluxo de corrente a ser recebida ou debitada pela bateria.

Estes amperímetros tem o zero a meio da escala, sendo a indicação da descarga dada pelo sinal ( - ), que normalmente se situa do lado esquerdo da escala, para onde se deslocará o ponteiro. A carga será indicada com a deslocação do ponteiro para o lado direito da escala, onde se pode vêr o sinal ( + ). Com este tipo de amperímetro, podemos analisar as seguintes funções: Ponteiro do lado ( + ) imediatamente após o motor ser posto em marcha, indica que o alternador está a repôr a carga da bateria consumida durante o processo de arranque. Logo que a bateria esteja carregada, o ponteiro do amperímetro estabiliza próximo do zero. A partir desta altura, o alternador  alimenta todas as necessidades de energia do sistema elétrico do avião. Se o ponteiro deflecte para o lado ( - ) significa que as necessidades de alimentação do sistema elétrico excedem a capacidade do alternador, pelo que a bateria está a debitar uma parte da corrente necessária.

Esta informação pode denunciar um mau funcionamento do alternador, ou um excesso de carga elétrica no sistema.  Nestas circunstâncias, devem desligar-se os equipamentos elétricos não fundamentais, até se obter um equilíbrio de fluxo de corrente, a fim de se evitar a descarga da bateria.  No quadro seguinte resume-se o controlo da alimentação elétrica quando se opera com um amperímetro de 0 ao centro da escala.

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O outro tipo de amperímetro, dá-nos a indicação apenas do valor da corrente que está a ser debitada pelo alternador para o circuito, incluindo a bateria.

Este amperímetro apresenta uma configuração clássica , em que o zero está num extremo da escala. Com este instrumento, temos a indicação imediata do colapso do alternador, pois ele implicará o ponteiro a dar a leitura zero.  Em terra devem reportar-se as anomalias a fim de ser reposta a normalidade do funcionamento.

CIRCUITO DO MOTOR DE ARRANQUE O motor de arranque é um equipamento que solicita uma grande intensidade de corrente, o que implica a existência de condutores de grande secção, e interruptores de grande potência, o que para além de pouco  prático ter circuitos deste tipo na cabine de pilotagem, é ainda pouco recomendável por questões de segurança. Para resolver este problema, utilizam-se circuitos de baixa intensidade, controlados por pequenos interruptores, que vão comandar um “relé”, que é objectivamente um interruptor electromagnético com capacidade de controlar grandes potências. Este tipo de interruptores são comandados a distância por um circuito de baixa intensidade que actua um electro-íman.

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  Por vezes os contactos de potência do “relé” podem colar, mantendo a alimentação do motor de arranque indesejávelmente em funcionamento, mesmo depois de se ter desligado o interruptor do start.  Este mau funcionamento nalguns circuitos é assinalado por uma luz vermelha de aviso.  Nesta situação o motor deve ser parado imediatamente através do controlo da mistura (idle cut-off).  Em terra deve reportar-se a anomalia a fim de ser reposta a normalidade do funcionamento.

“MASTER SWITCH” O “Master switch” é o interruptor geral de todo o sistema elétrico. Contudo o sistema de ignição não é afectado por este interruptor, uma vez que o seu funcionamento é independente do circuito elétrico geral, como será explicado mais adiante, no capítulo relativo ao sistema de ignição. Este interruptor, é constituído por duas secções (interruptor duplo), sendo uma das secções dedicada à  bateria, e a outra dedicada ao alternador.  Nas condições normais de operação, ambas as secções são ligadas (ON). No entanto, se por mau funcionamento do alternador houver necessidade de isolar este equipamento, esta secção do interruptor   pode ser desligada, ficando a alimentação do sistema elétrico apenas apoiada na bateria, com as reservas de cuidados mencionados nos parágrafos anteriores. Em terra com o motor parado apenas se liga a secção do interruptor dedicada à bateria, quando se necessita fazer algum teste de rádio ou equipamento.

Importante

 Ambas as secções do interruptor devem estar ligadas (ON) em operação normal do  sistema elétrico. Se qualquer das secções tem que ser desligada (OFF) em vôo, então deve considerar se terminar o vôo o mais rapidamente possível. Qualquer das secções pode ser ligada separadamente, mas só o alternador pode ser desligado

 separadamente.  Desligando somente a bateria, automáticamente se desliga também o alternador !

DISJUNTORES E FUSÍVEIS Todos os equipamentos são protegidos por disjuntores ou fusíveis, contra defeitos de funcionamento, sobrecargas, ou curto-circuitos. Os disjuntores, quando detectam um defeito, “disparam”, podendo rearmar-se por uma simples pressão, alguns instantes após o “disparo”. Se o defeito persistir, o disjuntor voltará a “disparar”. Então  por segurança não deve insistir-se mais, e esse circuito ficará inoperativo, devendo ser reportado em terra.

Os fusíveis não são recuperáveis, devendo ser substituídos em caso de avaria por outros equivalentes aos avariados, seguindo-se com eles o mesmo procedimento atrás referido para o rearmar dos disjuntores.  Nalguns aviões algumas avarias em circuitos podem ser denunciadas por avisos luminosos através de lâmpadas de aviso de baixa tensão.

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CURTO CIRCUITO A intensidade de corrente num determinado circuito elétrico não deve ultrapassar um determinado valor   préviamente estabelecido pela concepção desse mesmo circuito, sob pena de poder deteriorar alguns componentes desse circuito. Se alguma anomalia surgir nesse circuito que provoque um aumento anormal da corrente préviamente estabelecida para o correcto funcionamento, então são activados os sistemas de protecção para impedir a  passagem de corrente no circuito anómalo. Entram em funcionamento os fusíveis ou os disjuntores (circuit breakers). Os disjuntores são concebidos para tolerarem pequenos aumentos de corrente de tipo transitório sem interromperem a alimentação do circuito. Os fusíveis normalmente são de acção rápida.

  Num curto circuito normalmente qualquer dos sistemas de protecção actua de imediato, pois o que acontece é que algures no circuito avariado houve uma passagem de corrente permanente entre dois  pontos que não “carregam a fonte de alimentação “ com a resistência suficiente para limitar o fluxo de corrente. Esta situação a manter-se sem interrupção é grave pois devido ao grande aumento de corrente em circulação, implica uma elevação de temperatura que pode atingir o grau de combustão dos materiais condutores e adjacentes a estes.

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SISTEMA DE IGNIÇÃO

PRINCÍPIO DA IGNIÇÃO A ignição é a inflamação da mistura dentro dos cilindros, quando o pistão está próximo do seu ponto morto superior, no tempo de compressão. Esta inflamação e consequente combustão da mistura, é provocada por uma faísca de alta tensão (cerca de 20 KV) que se estabelece entre os eléctrodos das velas. Para que haja garantia de uma combustão total da mistura existente no cilindro, e também por segurança contra a falha de uma vela ou de um magneto, os cilindros comportam duas velas, ligadas a magnetos diferentes e independentes.

CICLO DE 4 TEMPOS O ciclo de 4 tempos, assim designado por estudar o ciclo de um motor de combustão interna de 4 tempos,  pode ser analisado através de um diagrama como representado na figura.

A.A.A - Avanço Abertura Admissão  Admissão A I. –  Avanço Ignição

A.F.E. –  Atraso Fecho Escape A.F.A –    Atraso Fecho A A E –  Avanço Abertura Escape

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MAGNETO O magneto é um componente gerador de alta tensão que funciona acoplado ao motor, através de uma ligação mecânica. 2

O magneto consiste num imã que roda numa armadura onde está enrolada uma bobine.

A rotação do imã, induz uma corrente elétrica que atravessa a bobine primária, à volta da qual está uma outra bobine secundária com muito mais espiras que a bobine primária e que funciona como um transformador. A tensão (voltagem) gerada desta forma na bobine primária, é muito aumentada na bobine secundária,  produzindo-se assim uma muito alta tensão aos terminais da bobine secundária. Esta alta tensão é então conduzida para as velas onde se produz a faísca necessária à inflamação da mistura dentro dos cilindros, gerando-se o tempo motor. A temporização destas faíscas é crítica, sendo comandada pela acção de um excêntrico (came) que  provoca a abertura e o fecho de um contacto (disruptor). Estes contactos estão localizados no circuito da bobine primária, interrompendo a corrente quando abrem, o que vai induzir com o auxílio de um condensador em paralelo com aqueles contactos, uma alta tensão na bobine secundária. Esta alta tensão com cerca de 20.000 Volts é a responsável pela faísca nos eléctrodos das velas.

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Como os cilindros trabalham em fases diferentes uns dos outros, a inflamação tem que ser controlada em sincronismo com as fases correspondentes de cada um.

Esta função de sincronismo consegue-se através de um sistema denominado distribuidor, que é parte integrante do magneto, o qual tem por missão conduzir a alta tensão no tempo correcto, à vela correcta e no cilindro correcto. Cada cilindro tem um tempo motor em cada duas rotações da cambota. O distribuidor tem um rotor que é accionado pela cambota através de uma engrenagem com a relação 2:1,   pelo que se obtém assim a transferência da alta tensão para cada cilindro na ordem correcta de inflamação.

ACOPLADOR DE IMPULSO O acoplador de impulso tem duas funções fundamentais: 1. 2.

Acelera a rotação do magneto momentaneamente, para gerar alta tensão. Retarda o tempo da ignição, a baixa rotação da cambota, de modo a que a inflamação da mistura se  produza imediatamente a seguir ao ponto morto superior (tempo de compressão). Logo após o arranque, o tempo de ignição volta ao ponto normal de inflamação da mistura, ou seja antes do ponto morto superior.

VELAS As velas são os elementos do sistema de ignição responsáveis pela produção da faísca que inflamará a mistura dentro do cilindro.

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As velas são constituídas por um suporte de cerâmica que isola o elemento central ou eléctrodo activo,

que está ligado ao secundário da bobine de indução do magneto, através de um condutor isolado e  blindado, para que não se produzam fugas de corrente ao longo do trajecto desde o magneto até à vela. A parte metálica exterior da vela, funciona como o elemento mecânico de fixação e como está ligado à massa, funciona como o outro polo do eléctrodo, sobre o qual saltará a faísca. Existem duas velas em cada cilindro, que estão ligadas cada uma a um magneto distinto. Um item da inspecção antes do vôo, deve ser a verificação do estado da blindagem dos cabos das velas,   se se observam pontos de “queimaduras” devidas a fugas de alta tensão ocasionais, o que pode denunciar enfraquecimento da potência da faísca ou mesmo a sua eliminação na vela.

Durante um vôo em baixo regime RPM, durante um lapso de tempo mais ou menos prolongado, pode haver possibilidade de as velas engorjarem (ficarem sujas por excesso de combustível não queimado), com séria tendência para isolarem, o que altamente desaconselhável. Para se evitar essa situação, devem-se, a intervalos curtos, fazer algumas acelerações para que, a um regime mais elevado se promova a limpeza das velas.

A CHAVE DE IGNIÇÃO Como já vimos antes há dois sistemas de ignição separados, por uma questão de segurança, e também por  uma maior eficiência da combustão da mistura ar/combustível.  Nos aviões mais antigos, é frequente encontrarem-se interruptores separados para cada magneto.  Nos aviões modernos existe um comutador único rotativo que acumula diversas funções.

Este comutador é acionado por uma chave. Com este sistema pode sleccionar-se o magneto esquerdo L, o magneto direito R , ou ambos BOTH. O motor pode funcionar apenas com um magneto, mas o rendimento e a regularidade são baixos, havendo uma quebra no regime RPM, comparando com o funcionamento com os dois magnetos ligados. Se um magneto apenas é ligado, o outro fica comutado à massa, isto é, a corrente que devia gerar a alta tensão é escoada para a massa, não se produzindo a faísca nas velas ligadas a esse magneto. Antes da descolagem, é norma dos procedimentos e boa prática, efectuar-se o teste dos magnetos.

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Comutando da posição BOTH para L haverá uma queda de RPM, voltando-se à posição BOTH devendo recuperar-se o regime RPM inicial.Seguidamente testa-se na mesma sequência para a posição R  devendo registar-se os mesmos comportamentos. Estes testes fazem-se em regimes RPM típicos, de acordo com os respectivos Manuais de Operação de cada avião, e os valores da queda de RPM típicos para cada magneto não devem ultrapassar as 125 RPM, sendo que, a diferença entre as duas não deve exceder as 50 RPM. Quando se comuta um dos magnetos, ( L p.e.), se não houver uma queda no regime RPM, então  poderá acontecer que o magneto desligado ( R ) esteja inoperativo na posição BOTH, ou então se mantenha ligado em permanência.

Esta anomalia deverá ser de imediato reportada à manutenção.

RECOMENDAÇÕES Quando se roda a chave de ignição para a posição OFF, para além de se desligar o sistema elétrico de arranque, ligam-se à massa os enrolamentos primários dos magnetos, para que não haja qualquer   possibilidade de geração intempestiva de alta tensão.

Se eventualmente um condutor deste circuito de massa estiver partido, ou com deficiente contacto, então sucede que mesmo que a chave esteja na posição OFF o circuito mantém-se activo.  Não há forma de se reconhecer esta anomalia visualmente. Uma possibilidade de ser reconhecida, embora seja uma prática não recomendável em termos operativos do motor, é a de se desligar a ignição. Se o motor continuar a trabalhar, é indicação segura de que o sistema de magnetos não ficou ligado á massa o que é uma situação perigosa. Com o motor parado, por segurança, o hélice deve ser considerado sempre como activo. Quando houver necessidade de se reposicionar o hélice, este deve ser sempre rodado à mão no sentido contrário ao da sua rotação.

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 ÍNDICE   Parte I - Electricidade

Pág. 1 – Princípios da Electricidade Cargas eléctricas Estrutura atómica

2 3

Campo eléctrico Tensão eléctrica

4

Condutor  Corrente eléctrica Resistência Energia e Potência

5

2 – Fontes de Energia Geradores Acumuladores de chumbo

6 7

3 – Electromagnetismo Campo magnético

8

Electromagnetismo Galvanómetros

9

Bobine de indução

10

4 – Corrente eléctrica Corrente contínua Corrente alternada

12

Motores Alternadores Rectificação

13 14 15

5 – Sistemas Eléctricos Alternador Controlo da alimentação eléctrica Circuito do motor de arranque

16 17 18

“Master switch” Disjuntores e fusíveis

19

6 – Sistemas de ignição

26

Princípio da ignição Ciclo de 4 tempos

21

Magneto

22

Acoplador de impulso Velas

23

Chave de ignição Recomendações

24 25

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