Diseño de un sensor capacitivo para detectar arcos de serie en los sistemas eléctricos HVDC de las aeronaves

Área de la Ciencia:

• Ingeniería eléctrica
• Ingeniería Aeroespacial
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• El cambio hacia aviones más eléctricos (MEA) y aviones totalmente eléctricos (AEA) requiere sistemas de corriente continua de alta tensión (HVDC).
• Los sistemas HVDC se enfrentan a desafíos en la fiabilidad del aislamiento y la detección de fallas de arco en serie en vuelo.
• La detección temprana de fallas de arco es crítica para la seguridad en aplicaciones aeroespaciales.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y evaluar un sensor capacitivo para la detección de fallas de arco en serie en los sistemas HVDC aeroespaciales.
• Validar el modelo del sensor mediante simulaciones y mediciones experimentales.
• Para evaluar el rendimiento del sensor en condiciones de funcionamiento realistas.

Principales métodos:

• Desarrollo de un modelo de sensor capacitivo.
• Validación del modelo mediante pruebas de respuesta por etapas (simulaciones y experimentos).
• Generación de arcos de serie de laboratorio para probar el rendimiento del sensor con una dinámica de señal variable.

Principales resultados:

• El modelo del sensor demostró una excelente concordancia con los resultados experimentales.
• El sensor mostró una detección efectiva de fallas de arco en serie en condiciones realistas.
• Se validaron el valor de acoplamiento capacitivo y la respuesta de alta frecuencia.

Conclusiones:

• La detección capacitiva es un método factible para la detección temprana de fallos de arco en los sistemas aeroespaciales HVDC.
• El sensor desarrollado es adecuado para los entornos compactos, ligeros y de seguridad crítica de MEA y AEA.
• El sensor propuesto ofrece una detección no intrusiva, mejorando la seguridad de las futuras aeronaves eléctricas.