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L’alimentation électrique des aéronefs est un domaine crucial pour garantir la sécurité et le bon fonctionnement des systèmes embarqués. Les avions modernes utilisent une alimentation en courant alternatif (AC) à 400 Hz, différente des 50 ou 60 Hz utilisés dans les réseaux électriques domestiques. Cet article explore en détail le fonctionnement de l'alimentation 400 Hz dans les avions, ainsi que ses applications aéroportuaires.
Le courant alternatif (AC) se caractérise par une polarité variable et donc une tension qui varie en permanence dans le temps. La période est le temps, en secondes, que met la tension pour effectuer un cycle complet de variation. Le courant AC est produit par un alternateur qui nécessite une source mécanique pour être mis en rotation.
En utilisation courante, l’énergie électrique est produite par un alternateur entraîné en rotation par le boîtier d’accessoires de chaque réacteur. On voit également que l’alternateur est à deux étages : un premier petit alternateur, à aimant permanent PMG, produit un courant d'excitation FIELD alimentant l’électroaimant du deuxième, l’étage de puissance, qui fournit le courant AC au circuit de l’avion.
Pour sa part, l’alternateur de l’APU n’est pas équipé de CSD : la régulation en fréquence est obtenue en maintenant la vitesse de rotation de l’APU lui-même à une valeur fixe.
La fréquence du courant est liée à la vitesse de rotation de l’alternateur.
Ce schéma général de l’ensemble du circuit électrique peut sembler un peu chargé. En fait, la distribution du courant se fait à partir de Bus qui regroupent les différents points de consommation en fonction d’un certain niveau de priorité à accorder en cas de panne d’alimentation.
Les deux IDG et l’alternateur APU ont une puissance nominale de 90 KVA. Un seul peut alimenter l’ensemble du circuit. Chaque IDG alimente sa propre Bus de Transfert. Chaque bus de transfert alimente une bus principale, une bus galley et une bus de service.
Le réseau électrique d'un avion est conçu avec de multiples systèmes de secours pour garantir une alimentation continue en cas de panne. Les moteurs principaux d’un avion sont coupés dès son arrivée sur son point de stationnement. Le pilote peut néanmoins être amené à démarrer l’APU (Auxiliaire Power Unit) de son appareil pour une période plus ou moins longue, un moteur auxiliaire alimenté en kérosène.
Le courant continu DC est normalement fourni par les 3 TR. Leur capacité maximum est de 75 A chacun. Le TR1 est alimenté par la bus de transfert AC N°1, le TR2 par la bus de transfert AC N°2. Le TR1 alimente en courant continu la bus DC1 et la bus de secours DC STANDBY. Le TR2 alimente la bus DC2 et le TR3 la bus Batterie au travers du contrôleur de secours. Les 3 TR ont normalement leurs sorties mises en parallèle.
Mais si le Transfert Switch est sur OFF, le circuit continu est coupé en deux, séparant ainsi le TR1 des TR2 et TR3. La batterie principale peut servir à démarrer l’APU. Les chargeurs de batteries sont alimentés par les GROUND SERVICE BUS. En fonctionnement normal, c’est le chargeur de la batterie principale qui alimente les HOT BATT BUS et la BATT BUS en cas de défaut du TR3.
La bus de secours AC STANDBY est alimentée par la bus de transfert AC1. Les bus secours DC et bus batterie le sont par les TR 1, 2 et 3 mis en parallèle. Dans ce cas, toutes les bus de secours sont alimentées à partir de la ou des deux batteries mises en parallèle (comme sur le schéma). La planche gauche, celle du CDB, est clairement la priorité.
Il est possible de désaccoupler (on dit décraboter) le CSD de l’alternateur, à l’intérieur de l’IDG, par l’intermédiaire du switch DISCONNECT. Le BUS TRANSFER switch sur AUTO permet d’assurer automatiquement l’alimentation des bus de transfert par les sources disponibles. A noter que l’alternateur/démarreur de l’APU utilise, pour son démarrage, le courant AC issu de la TRANSFER BUS 1 lorsqu’elle est alimentée.
Jetons tout d’abord un petit coup d’œil à la liste des procédures et check-lists de secours prévue dans le QRH : on trouve, au-dessus du trait en pointillé, une seule procédure d’urgence qui est en fait une procédure de feu ou fumée. Au panneau supérieur, le voyant DRIVE est allumé sur l’IDG droit. Il y a également les voyants SOURCE OFF et GEN OFF BUS qui sont allumés sur le même côté. L’alternateur droit s’est déconnecté de la TRANSFER BUS droite. Donc pas de panique ! Il y a donc un problème sur le CSD correspondant.
Le premier item de la check-list secours est assorti d’une mise en garde sur le côté irréversible de la manœuvre de décrabotage…! Le deuxième item propose de démarrer l’APU et de connecter son alternateur sur la bus de transfert du côté affecté pour conserver deux sources AC distinctes sur le circuit.
Ce n’est vraiment pas un bon jour car nous avons à nouveau le master caution qui s’allume nous indiquant un nouveau problème électrique : le voyant SOURCE est allumé à nouveau du côté droit, et si on vérifie les paramètres de l’alternateur APU, on voit qu’ils sont à zéro. L’alarme est donnée par le déclenchement du pilote automatique avec le klaxon et le voyant rouge associés. On voit sur cette vue 3D que tous les écrans côté copilote sont éteints.
Par exemple, le DME 1 est censé être alimenté par la Bus de secours AC STANDBY et devrait fonctionner.
L’alimentation de l’aéronef en électricité peut être effectuée par des moyens de substitution fixes appelés « prises 400 Hz ». 100 % des postes de parking au contact de nos aérogares sont équipés de prises 400 Hz pour alimenter les avions à Paris-Charles de Gaulle et Paris-Orly. Nous poursuivons aussi le développement progressif notre réseau de prises 400 Hz sur les aires de stationnement au large.
De nombreux aéroports se développent quotidiennement à travers le monde. Les aéroports sont des sites très vastes qui nécessitent l’alimentation électrique et la communication de nombreux équipements. En effet, de nombreux équipements et installations requièrent l’emploi de câbles particuliers comme les systèmes de contrôles, les éclairages, les équipements de tri bagage, les passerelles d’embarquement, ainsi que les toutes les activités liées au GSE (Ground Support Equipment).
Ces installations permettent d’assurer le raccordement électrique des aéronefs lorsqu’ils sont au sol.
Il existe plusieurs manières de fournir cette puissance de 400 Hz à l’avion. Les systèmes de fosses enterrées (ou niches), contiennent le câble 400 Hz sous un couvercle accessible sur le tarmac. Certains modèles « pop-up » facilitent la manipulation du câble. Les GPU (Ground Power Units), fixes ou mobiles, alimentent l’appareil lorsque ses systèmes auxiliaires sont arrêtés.
SAB France dispose d’une gamme de câbles parfaitement pensée et adaptée aux spécificités de l’industrie aéroportuaire. En effet, la sécurité et la fiabilité sont des critères extrêmement importants pour garantir le bon fonctionnement des installations. Notre gamme de câbles pour ce secteur est large et complète. Nous fournissons des câbles 400 Hz destinés aussi bien aux applications aéroportuaires civiles comme celles d’Airbus, qu’à des usages dans le domaine de la défense. Nous possédons en effet des solutions pour lignes d’alimentation 400 Hz. Une grande partie des standards du secteur sont en gestion sur nos différentes usines. Combiné à notre présence croissante sur le 400 Hz, cela fait de SAB un acteur de confiance.
Le secteur aéroportuaire nécessite une large variété de câbles adaptés à des usages spécifiques, tels que les câbles pour chaînes porte-câbles, les câbles servomoteurs, les câbles BUS ou encore les câbles Ethernet industriels.
Il s’agit d’un câble d’alimentation très flexible avec une construction symétrique développé scientifiquement pour une utilisation dans les GPU mobiles, les systèmes PIT et les convertisseurs de fréquence.
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