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 IMPIANTO ELETTRICO - Electrical system Minimize

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 INTRODUZIONE - Introduction Minimize

La costruzione dell'impianto elettrico richiede - per chi, come me, non abbia esperienza al riguardo - un'attività di documentazione di non poco conto. Suppongo peraltro che, per realizzare un impianto elettrico di un aereo semplice da usare solo per il volo VFR, sarebbe forse sufficiente studiare l'apposita sezione 5 del manuale (qui accanto nella foto), pagine da 5-17 e 5-21 (scaricabile anche on-line dal sito della Van's al seguente indirizzo  http://www.vansaircraft.com/pdf/section%205r9b.pdf ), ordinare il kit elettrico della Van's ( WIRE HARNESS 6/7/9 ) ed installarlo attenendosi scrupolosamente alle istruzioni. In questa sezione la Van's fornisce cenni essenziali su cosa siano i Volts (o meglio, si dovrebbe dire Volta, dal nome del suo teorizzatore), gli Amperes e gli Ohms, sulle relazioni tra questi tre elementi, sui fusibili e sui circuit breakers, sul modo di determinare la corretta sezione di cavo elettrico ed i tipi di fusibli/breakers in relazione ai consumi dei vari apparati, ecc... Inoltre è presente una tabella che consente di calcolare la sezione dei cavi in relazione al carico elettrico delle utenze e della distanza dalla batteria nonché uno schema di un impianto elettrico base.

 

Fuori di questo caso e comunque per realizzare con cognizione di causa l'impianto elettrico credo non si possa prescindere da uno studio più approfondito, che nel mio caso si è svolto come segue. Navigando sul web, ho verificato le tecniche usate dagli altri costruttori. Così facendo, mi sono avveduto dell'esistenza di una specie di Bibbia dell'elettricità per gli aeromobili autocostruiti, scritta da tal Bob Nuckolls, dal titolo The Aeroelectric connection. Questo libro si può comprare direttamente sul suo sito www.aeroelectric.com o sul sito della ditta fornitrice di cui suppongo sia socio www.bandcspecialty.com.

Il libro - in inglese, ovviamente - tratta gli argomenti più disparati: cosa sono i Volts, gli amperes e gli Ohms; le batterie, le fonti di corrente attivate dal motore (dinamo ed alternatori), i modi di protezione dei circuiti, come sono fatti i cavi, come si terminano i cavi, le antenne, ecc... Ho letto e riletto il libro molte volte prima di assimilarlo.


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 PASSAGGIO CAVI VAN'S E MARCATURA CAVI - Van's harness routing Minimize

Non avendo conoscenze né esperienza di alcun tipo nel campo dell'elettricità, ho ritenuto fosse senza dubbio opportuno acquistare il kit elettrico fornito dalla Van's, e ciò nonostante avessi letto sul forum che per chi non segue l'architettura progettata dalla Van's il kit è di poca utilità, dovendosi sostituire molte sue parti. Nel mio caso, credo che la scelta sia stata giusta. Tanto per cominciare, col kit arrivano i disegni del sistema elettrico (mi pare acquistabili comunque anche separatamente), che contengono alcune preziose indicazioni (come ad esempio quella per la realizzazione dell'alloggiamento per il blocco avviamento). Poi,  indipendentemente dall'architettura scelta da ciascuno, sono utilizzabili pressoché tutti i cavi della sezione 2AWG (da notare che il kit contiene questi cavi in numero esuberante, dal momento che sono inclusi anche quelli per gli altri modelli di RV), la cui terminazione altrimenti richiederebbe un particolare utensile (dal costo di $50.00), e precisamente: quello che collega il polo negativo della batteria alla paratia parafiamma, quello che collega il polo positivo al battery contactor ed infine il cavo che dallo starter contactor conduce al motore d'avviamento. Inoltre, sono utili alcuni accessori quali gli stivali di protezione in gomma, le barre di rame ed il corrugato. Infine, l'insieme dei cavi per un sistema elettrico basilare, già intestato in una delle due estremità.

 

Appena tolto dalla scatola il gigantesco "sistema nervoso" fornito dalla Van's, ho provato un certo sgomento, nonostante i lunghi mesi di studio effettuati. I cavi sono muniti di una targhetta identificativa, ma per capire l'utenza cui sono asserviti è necessario consultare i disegni. I connettori usati per intestare i cavi sono quelli ad anello, con isolamento in prevalenza di colore rosso e nei restanti casi di colore blu. Nell'effettuare il primo ordine del materiale elettrico, avevo scoperto che la colorazione dell'isolante serve per distinguere i vari connettori: così, quelli rossi si usano per i cavi da 18AWG a 22AWG e quelli blu per le sezioni da 14AWG a 16AWG. Inoltre esistono dei connettori gialli, validi per le sezioni 10/12AWG. A parte questo, non sapevo da dove cominciare. Ho pensato allora che per prendere confidenza con questo mostro avrei potuto cominciare a collocare ciascun gruppo di cavi approssimativamente nella sua destinazione finale. Così, ho cominciato con i cavi P3 e K1 (nella foto, quelli di sezione minore), entrambi della sezione 18AWG, che rispettivamente collegano il contactor batteria ed il contactor dell'avviamento ai rispettivi interruttori sul pannello. Non ho invece passato i cavi P1 e J1 (entrambi della sezione 8AWG), che rispettivamente collegano l'uscita del battery contactor e l'alternatore alla barra primaria di alimentazione (main bus bar). 

Non mi è stato possibile usare il cavo J1 perché nel sistema disegnato dalla Van's esso collega l'alternatore direttamente con la barra di alimentazione, per il tramite di un breaker da 35 o da 60 amperes, a seconda dell'alternatore scelto. Al contrario, secondo l'architettura di Bob Nuckolls, l'alternatore è collegato con un punto a monte rispetto al percorso tra l'uscita del battery contactor e l'ingresso dello starter contactor (che nella foto è rappresentato dalle barre di rame). Ciò perché la corrente prodotta dall'alternatore deve transitare per un limitatore di corrente, che non è altro che un grosso fusibile, che interrompe il circuito nel caso in cui ve ne sia bisogno. Quanto al cavo P1, esso sarebbe comunque necessario anche per l'architettura di Bob; tuttavia, quello fornito dalla Van's ha una sezione al limite della sufficienza (8AWG), in quanto capace di sopportare, stando alla tabella 11-9 riportata a 11-23 del Capitolo 11 della parte AC 43.13-1B della FAA sugli impianti elettrici, un carico continuo di soli 57 amperes, mentre l'alternatore L-60 della B&C è capace di erogare anche una quantità di corrente superiore. Scorrendo la tabella, si scopre che il cavo di sezione immediatamente superiore (6AWG) è capace di sopportare carichi continui fino a 76 amperes. Guardando la foto, il cavo più grande è appunto quello con sezione 6AWG, acquistato a parte ed inserito temporaneamente nel relativo connettore, per verificare l'idoneità dell'installazione (documentata oltre in questa pagina).

Tornando ai cavi P3 e K1, essi comandano i contactor batteria ed avviamento. Ma cosa si significa e come opera in pratica? Vediamolo. Quando il pilota accende il master batteria, il relativo interruttore sul pannello mette a massa il cavo P3. In questo modo, si chiude uno dei circuiti interni al contactor, e precisamente quello relativo al coil (spirale). A questo punto, la corrente (polo +) già presente nel circuito genera un campo magnetico. Grazie a questo campo magnetico, la piastra interna al contactor viene attratta verso il basso e, così facendo, collega i poli del secondo circuito interno al contactor, che poi è quello principale. Per capirci meglio, pensiamo agli ammortizzatori di una macchina che, a causa di un avvallamento, vanno a fondo corsa facendo strusciare la pancia della vettura sull'asfalto. Una volta chiuso questo circuito, è come se si fosse aperta la saracinesca di un acquedotto; la corrente è libera di passare oltre, arrivando da un lato al contactor dello starter e dall'altro, per mezzo del cavo di cui abbiamo parlato sopra (6AWG) fino all'interno della cabina.

A questo punto, proseguendo nella collocazione dei cavi, ho infilato il gruppo dei cavi diretti a poppa nel corrugato che avevo già posto da tempo a dimora sulla paratia parafiamma, nella parte della cabina (niente foto). I cavi quindi proseguono il loro percorso accanto alle tubazioni dei freni e del carburante, fino a giungere in prossimità dei longheroni principali che dividono la parte anteriore della fusoliera da quella dei sedili. Qui si è reso necessario verificare quali cavi andassero alle semiali e quali verso la coda. Infatti, i cavi che dirottano per le semiali non devono attraversare i longheroni nei fori centrali, ma proseguire lateralmente e quindi effettuare l'attraversamento nei fori vicino ai rivestimenti esterni della fusoliera. Il gruppo dei cavi diretto a poppa è stato fatto passare nei fori centrali e, da qui, si è trovato nell'alloggiamento al centro dei sedili, lungo il quale si trova la barra di rinvio degli alettoni (foto a sinistra). Per evitare il rischio che i cavi intralcino i comandi, oltre che per evitare che struscino lungo il pavimento, ho installato degli adel clamp fino alla paratia che separa la cabina dal cono di coda. Nella quasi totalità dei casi, ho dovuto installare delle piattine, in modo da consentirmi, in futuro, la possibilità di aumentare o diminuire la sezione dell'occhiello senza rimuovere le basi dei sedili e del vano bagagli. Imitando poi quanto fatto da Mike Schipper e già da Dan Checkoway, ho stampato delle targhette recanti l'indicazione di ciascun cavo, in modo da poterlo riconoscere in mezzo agli altri nell'eventualità di una sostituzione ed anche al fine di agevolare la marcatura del medesimo a ciascuna estremità. Per realizzare le targhette, ho provveduto ad applicare su ciascuna striscia di carta un pezzo di plastica trasparente adesiva lunga quasi il doppio, piegata su se stessa sopra al cavo in modo da incollarsi.


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 BLOCCO PER LA MESSA A TERRA - Ground block Minimize

 
 


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 BLOCCO FUSIBILI BUS BATTERIA - Always hot battery bus Minimize

 
 


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 ALIMENTAZIONE BUS DI EMERGENZA - E-BUS Minimize

 
 
   
 
 


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 POTENZIOMETRO LUCI CABINA - Cabin lights dimmer Minimize

 
 


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 COLLEGAMENTO BARRE PRIMARIE - Main bus bars joint Minimize

   
   
 
   


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 CAVO PRIMARIO DI ALIMENTAZIONE - Main bus power cable Minimize

Come già detto sopra (paragrafo "Passaggio cavi Van's e marcatura cavi"), ho sostituito il cavo 8AWG per l'alimentazione dalla batteria e/o dall'alternatore fornito dalla Van's con uno di sezione immediatamente maggiore 6AWG. Per far ciò, ho acquistato l'utensile qui a fianco ("Impact crimp tool") da B&C per $45.00. Questo utensile consente di installare i cavi dalla sezione 8AWG e maggiori (cioè, 6AWG, 4AWG, ecc...). Si inserisce il terminale, si allinea al centro dell'incudine, si inserisce il cavo previamente spellato e si colpisce col martello fino a quando la leva (che non si vede nella foto) non raggiunge la corrispondente linea di traguardo incisa sul corpo dello strumento. Prima di far ciò, si ha cura di infilare il termoretraibile per la marcatura del cavo ed il termoretraibile per l'isolamento. Nelle foto sotto, vedete il cavo completato ed installato sul perno dello starter contactor. L'altro capo del cavo arriva direttamente sulla barra primaria di alimentazione n.1 (main bus bar); lì il terminale è piegato di 45° per combaciare senza sforzi con la barra di rame. Mi è stato fatto notare che questo potrebbe minare la struttura del terminale, rendendolo più debole. Non saprei fino a quale misura questa affermazione sia vera (mi documenterò). Sta di fatto che la stessa soluzione è suggerita dalla Van's per il positivo della batteria (v. la foto nel citato § Passaggio cavi Van's ecc...).


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 LUCI A LED LATERALI CABINA - LED map lights Minimize

Nella sezione "Fusoliera" avevo documentato la realizzazione sui montanti sui lati della cabina dei fori per le luci a LED. Queste luci sono orientabili, consumano molto poco (0,1 amperes l'una) e servono per leggere le mappe ed i dati sul cosciale del pilota durante il volo notturno. All'occorrenza possono essere orientate verso il pannello per illuminare gli strumenti. Ho ritenuto opportuno alimentare le luci in questione direttamente dal battery fuse block, il quale, come si ricorderà, è sempre alimentato in quanto collegato senza interruzioni con la batteria. E' grazie ad un relay comandato dalla cabina che il pilota può decidere di far proseguire l'alimentazione fino alla barra di durata/emergenza (e-bus) e, di qui, conseguentemente, alle luci, grazie ad un interruttore a tre posizioni (OFF/ON/ON), il quale comanda prima le luci strumenti e poi anche quelle in questione (instrument + cabin lights). L'architettura di questa installazione si deve a Bob Nuckolls e si rinviene nel diagramma Z-32 (heavy duty e-bus feed), che non è altro che un'evoluzione del diagramma Z-29 (always hot battery bus), con la differenza che mentre in quest'ultimo la barra può sopportare un carico continuo superiore ai 3 amperes ed il fusibile impiegato è di 7 amperes, nel caso del diagramma Z-32 il fusibile è di 10 amperes.

Nella foto in alto si vede l'installazione dei terminali 18-22AWG del tipo handshake (letteralmente, "stretta di mano", per via del caratteristico modo di connessione che li distingue), sui piccoli cavi collegati alle luci a LED (di sezione 24AWG). Nella foto successiva, si vedono installati i corrispondenti identici terminali sui cavi di sezione 20AWG provenienti dal switch illuminazione, opportunamente identificati con le solite etichette (rispettivamente + e GND) e racchiusi in un pezzo di tubo termoretraibile scaldato alle sole estremità per tutelare il cavo da eventuali sfregamenti contro i bordi dei deck laterali della fusoliera. Qui sopra si vedono i due cavi della massa provenienti direttamente dalle luci, terminati insieme ed agganciati nella stessa postazione sul blocco delle masse a cavallo della paratia parafiamma. I rispettivi cavi + provenienti dalle luci sono terminati analogamente sulla posizione n.4 del switch 2-10 acquistato da B&C. Quando l'interruttore è azionato nella posizione più elevata, la corrente proveniente dal battery bus fuse block, e precisamente dalla posizione intermedia nella foto qui a sinistra (protetta con il fusibile rosa da 3 amperes), che si interrompe alla linguetta 5 del switch, è libera di proseguire lungo la linguetta 4 e, di qui, appunto alle luci. Qui sotto il risultato dell'illuminazione fornita dalle due luci a LED, che è al tempo stesso la prima utenza funzionante sull'aereo in ordine cronologico.


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 COLLEGAMENTO INTERRUTTORI S700 - S700 switches wiring Minimize

 


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 POMPA AUSILIARIA CARBURANTE - Auxiliary fuel pump Minimize

 


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 LUCI STROBOSCOPICHE - Strobe lights Minimize

 
 
 


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 CABLAGGIO REGOLATORE - Regulator/overvoltage protector Minimize

 


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 BLOCCO ACCENSIONE - Ignition switch Minimize

 
 


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 SPIA OLIO ED ORAMETRO - Oil pressure and hourmeter Minimize

 
 


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 SENSORE MAP DYNON - Dynon MAP sensor Minimize

 


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 Sensori MAP e RPM Van's - Van's MAP and RPM sensors Minimize

 
 


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 SDOPPIATORE VOR - VOR diplexer Minimize

 


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 VENTOLA RAFFREDDAMENTO AVIONICA - Avionic's fan Minimize

 


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 LUCI AVVERTIMENTO PANNELLO - Panel warning lights Minimize

 
 


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 LUCI LED PANNELLO - Panel LED lights Minimize

 
   


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 CABLAGGIO ELT - Elt cable wiring Minimize

 


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