introduction to aircraft electrical system

July 20042009 Lecture Side

Lecture by

Suradet Tantrairatn

Instructor and Researcher

Chapter One

3 June 2009

Introduction to Aircraft Electrical System

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.

Month 200X 2009 Subject Name Aircraft Materials

Aircraft Electrical System

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.

Month 200X 2009 Subject Name Aircraft Materials Page 2

Review

ไฟฟ�า คื�อ การเคืลื่�อนที่�ของอ�เลื่�กตรอนบนผิ�วของต�วน�าซึ่�งต�วอ�เลื่�กตรอนจะถู�กผิลื่�กด้�วยสนามแม#เหลื่�กให�เคืลื่�อนที่�หลื่&ด้ออกมาจาก

วงโคืจรของอะตอมของโลื่หะ เช่#น ที่องแด้งอย#างต#อเน�องเม�อเอาต�วน�าที่�ม�อ�เลื่�กตรอนไหลื่ผิ#านมาต#อให�คืรบวงจรจะม�กระแสไฟฟ+าเก�ด้ข�,น

กระแสไฟฟ�า คื�อ การไหลื่ของอ�เลื่�กตรอน

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

วงจรไฟฟ�า คื�อ การน�าแหลื่#งจ#ายไฟฟ+ามาต#อก�บโหลื่ด้โด้ยใช่�ลื่วด้ ต�วน�า แลื่ะใช่�สว�ตช่-ในการเปิ/ด้- ปิ/ด้วงจร ม�ฟ/วส-เพื่�อปิ+องก�นคืวามผิ�ด้ พื่ลื่าด้ในวงจรแลื่ะอ&ปิกรณ์- เช่#น โหลื่ด้เก�น ไฟฟ+าลื่�ด้วงจร

วงจรไฟฟ+าจะม� วงจรอน&กรม วงจรขนาน วงจรผิสม แลื่ะวงจรแสงสว#าง ซึ่�งสามารถูคื�านวณ์หาคื#า กระแสไฟฟ+า แรงด้�นไฟฟ+าแลื่ะคื#าคืวามต�านที่าน

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

องค์�ประกอบของวงจรไฟฟ�า มี� 3 ส�วน แหล่�งจ�ายไฟฟ�า เป�นแหล่�งจ�ายแรงดั�นแล่ะกระแส

ให�ก�บอ ปกรณ์�ไฟฟ�า เพื่#$อเปล่�$ยนพื่ล่�งงานไฟฟ�าให�เป�น พื่ล่�งงานต่�างๆ เช่�น พื่ล่�งงานกล่ พื่ล่�งงานแสงสว�างฯ

โหล่ดัหร#ออ ปกรณ์�ไฟฟ�า เป�นอ ปกรณ์�ต่�างๆที่�$ใช่�ไฟฟ�าในการ

ที่+างาน ที่+าหน�าที่�$เปล่�$ยนพื่ล่�งงานไฟฟ�าให�เป�นพื่ล่�งงานร, ปอ#$นๆ เช่�น เส�ยง แสง ฯต่�วน+าหร#อสายไฟฟ�า ใช่�เช่#$อมีต่�อวงจรให�ต่�อถึ.งก�น

ที่+าให�แหล่�งจ�ายไฟฟ�า จ�าย แรงดั�นถึ.งโหล่ดัเก/ดักระแสไหล่ผ่�านวงจร แล่ะกล่�บมีา

ค์รบรอบที่�$แหล่�งจ�ายอ�กค์ร�1ง

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

กฎของโอห�มี (ohm’s laws)

คื.ศ. 1862 น�กฟ/ส�กส-ช่าวเยอรม�น George Simon Ohm กลื่#าวว#ากระแสไฟฟ+าที่�ไหลื่ในวงจรจะแปิรผิ�นตรงก�บแรงด้�นไฟฟ+าแลื่ะแปิร

ผิกผิ�นก�บคื#าคืวามต�านที่าน E = IR

สมีการค์�าก+าล่�งไฟฟ�า ม�หน#วยเปิ3นว�ตต- P=EI

สมีการค์�าพื่ล่�งงานไฟฟ�า W = Pt ก�โลื่ว�ตต-ต#อช่�วโมง หร�อย�น�ต(unit) Resistor : http://www.doctronics.co.uk.resistor.htm

I

E

R

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

วงจรอน&กรม กระแสไฟฟ+าตลื่อด้วงจรม�คื#า เด้�ยวก�นตลื่อด้ แรงเคืลื่�อนไฟฟ+าเที่#าก�บแรงด้�นที่�ตกคืร#อม

อ&ปิกรณ์-แต#ลื่ะต�ว

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

วงจรขนาน(parallel circuit) กระแสไฟฟ+าไหลื่ ผิ#านอ&ปิกรณ์-แต#ลื่ะต�ว รวมก�นจะเที่#าก�บกระแสไฟฟ+าที่�ไหลื่

ออกจากแหลื่#งจ#าย แรงด้�นตกคืร#อมอ&ปิกรณ์-แต#ลื่ะต�ว ม�คื#าเที่#าก�บแรงเคืลื่�อนไฟฟ+าของแหลื่#งจ#าย

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

การว�ดัค์�าค์วามีต่�านที่านรวมี (RT)

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

การว�ดัค์�าแรงดั�นไฟฟ�า

VT = V1 + V2 + V3

แหล่�งจ�ายVT

V1

V2

V3

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

R

1

R

2

R

3

•แหล่�งจ�าย

IT

I1 I

2

I3

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

(Kirchoff’s Law) เราจะคื�านวณ์วงจรไฟฟ+าน�,ได้�อย#างไร ?

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

กฎของเคือร-ช่อฟฟ5•กฎจ ดัต่�อของเค์อร�ช่อฟฟ3 Kirchhoff’s Junction Rule (KJR):ผ่ล่รวมีของค์�ากระแสไฟฟ�าที่�$ไหล่เข�าส,งจ ดัต่�อจะมี�ค์�าเที่�าก�บผ่ล่รวมีของกระแสไฟฟ�าที่�$ไหล่ออกจากจ ดัต่�อน�1น–การอน ร�กษ์�ประจ ไฟฟ�าConservation of charge

•ประจ ไฟฟ�าที่�$เพื่/$มีข.1นแล่ะล่ดัล่งที่�$จ ดัต่�อน�1นมี�ค์�าเที่�า

ก�น !

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


กฎแรงดั�นไฟฟ�าของเค์อร�ช่อฟฟ3Kirchhoff’s Voltage Rule (KVR)

•ผ่ล่รวมีของแรงดั�นไฟฟ�าล่ดัรอบล่,ปจะมี�ค์�าเป�นศู,นย�.การอน ร�กษ์�พื่ล่�งงาน

–พื่ล่�งงานของประจ ไฟฟ�าที่�$เพื่/$มีข.1นแล่ะล่ดัล่งภายในล่,ปมี�ค์�าเที่�า

ก�น !

E Ir IR

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Kirchhoff’s Voltage Rule

ผิลื่รวมของแรงด้�นไฟฟ+ารอบลื่�ปิม�คื#าเปิ3นศ�นย-.

R1 = 5 I

+

-

+–1+IR1 + 2 + IR2 = 0

-50 + 5 I + 10 +15 I = 0

I = +2 Amps

1. ให�เข�ยนกระแสไฟฟ+าที่�,งหมด้ (ให�เลื่�อกที่�ศของกระแสไฟฟ+า) 2 . ให�เข�ยนเคืร�องหมาด้ - +/ ของอ&ปิกรณ์-ที่&กช่�,น (กระแสไหลื่

เข�าเปิ3น + ออกเปิ3น - ) 3 . ก�าหนด้ที่�ศที่างของกระแสไฟฟ+ารอบลื่�ปิ (เลื่�อก ตามใจช่อบ !) 4 . เข�ยนคื#าแรงด้�นไฟฟ+าลื่ด้ (เคืร�องหมายที่�ลื่&กศรเข�าหาคื�อ

เคืร�องหมายในสมการ!)-

1= 50V

+

-

+-

R2 = 15 2 = 10V

A

B

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review Question (KVR)

ค์�า I1 เก�ด้การเปิลื่�ยนแปิลื่งอย#างไรถู�าสว�ที่ซึ่-ถู�กเปิ/ด้ออก?

R = 10

E1 = 10 V

IB

I1

R = 10

I2

+ -

+ -

E2 = 5 V

1)เพื่�มข�,น

2)ไม#เปิลื่�ยนแปิลื่ง

3) ลื่ด้ลื่งใช่�กฏของเคือร-ช่อฟฟ5คื�านวณ์ลื่�ปิด้�านนอก:

-E1 + I1R = 0 I1 = E1 /R = 1A

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Kirchhoff’s Junction Rule

กระแสไฟฟ+าไหลื่เข�า = กระแสไฟฟ+าไหลื่ออก @ node น�,นI1 I2

I3

I1 = I2 + I3

IB = I1 + I2 = 1 A + 0.5 A = 1.5 A

R=10

E1 = 10 V

IB

I1

E = 5 VR=10 I2

+ -

1) IB = 0.5 A

2) IB = 1.0 A

3) IB = 1.5 A

ให�หาคื#ากระแสไฟฟ+า IB ม�คื#า เที่#าใด้ ?

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


ข�,นตอนการคื�านวณ์วงจรไฟฟ+าที่�ซึ่�บซึ่�อน

1. ให�ที่�าการสมมต�ที่�ศของกระแสไฟฟ+า แลื่ะใช่�กฏของเคือร-ช่อฟฟ5(Kirchhoff’s rules). ถู�าการสมมต�ผิ�ด้จะที่ราบคื#าได้�จากคื�าตอบ.

2. ถู�าสามารถูคื�านวณ์คื#าคืวามต�านที่านไฟฟ+าสมม�ลื่ของต�ว ต�านที่านไฟฟ+าที่�ต#ออน&กรมแลื่ะขนานได้� ให�ที่�าการคื�านวณ์ คื#า

คืวามต�านที่านไฟฟ+าสมม�ลื่ให�เร�ยบร�อยก#อน3. ถู�าวงจรไฟฟ+าม�หลื่ายลื่�ปิ ให�ใช่�กฏจ&ด้ต#อ (junction rule)

แลื่ะกฏของลื่�ปิ (loop rule) เพื่�อก�าหนด้สมการ คืวรก�าหนด้ จ�านวนสมการให�มากที่�ส&ด้ อย#างน�อยต�องม�จ�านวนสมการ

เที่#าก�บจ�านวนต�วแปิรในวงจรไฟฟ+า.4. อย#าว�ตกก�งวลื่เก�ยวก�บการเลื่�อกที่�ศของกระแสไฟฟ+า, การก�า

หนด้ลื่�ปิของการคื�านวณ์ด้�วย Kirchhoff’s laws แลื่ะการก�าหนด้จ&ด้เร�มต�นแลื่ะจ&ด้ส&ด้ที่�ายของการคื�านวณ์.

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Example

R1

R2 R3

I1I3

I2

+

-

+

+

+Loop 1: – 1+I1R1 – I2R2 = 0

1. เข�ยนกระแสไฟฟ+าที่�,งหมด้ (เลื่�อกที่�ศของกระแสไฟฟ+า)• 2 . ก�าหนด้เคืร�องหมาย - +/ ให�ก�บอ&ปิกรณ์-ที่�,งหมด้ (กระแสไหลื่เข�า เปิ3น + ออกเปิ3น - ) 3 . ก�าหนด้ลื่�ปิแลื่ะที่�ศ (เลื่�อกตามใจ!)

4 . เข�ยนคื#าแรงด้�นไฟฟ+าลื่ด้ (ใช่�เคืร�องหมายแรกที่�ลื่�กศรช่�, เข�าหา !)

-

-

-Loop 2: 1

5. เข�ยนสมการของ Node

Node: I1 + I2 = I3

2

• จะได้� 3 สมการ 3 ต�วแปิร จากน�,นที่�าการแก�สมการด้�วย พื่�ช่คืณ์�ต !

วงจรไฟฟ+าปิระกอบด้�วย E1, E2, R1, R2 แลื่ะ R3. ให�หาคื#า I1, I2 แลื่ะ I3.

Loop

1Loop 2

+-

•+ I2R2 + I3R3 + 2 = 0

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review วงจรไฟฟ+า RC (RC Circuits)

ถู�าส�บสว�ที่ช่-ไปิที่� a จะเก�ด้การ ปิระจ&ไฟฟ+าแก#ต�วเก�บปิระจ&ไฟฟ+า คื�อ

ปิระจ&ไฟฟ+าจะไหลื่เข�าส�#ต�วเก�บปิระจ&ไฟฟ+าจนกระที่�งคืวามต#างศ�กย-

ไฟฟ+าม�คื#าเที่#าก�บแบตเตอร� แลื่ะกระแสไฟฟ+าหย&ด้ไหลื่. - iR - q/C = 0 หร�อ = R dq/dt +

q/C

ใช่�กฏลื่�ปิของ Kirchhoff จะได้�:

จากสมการ จะได้�:q = C (1 - exp(-t/RC)) and

i = dq/dt = (/R) exp(-t/RC) “ ”กราฟการปิระจ&ไฟฟ+า

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review คื#าคืงต�วเวลื่าของวงจร RC (RC Time Constant)

q = C (1 - exp(-t/RC)) ------> q = C (1 - exp(-t/ ))

i = dq/dt = (/R) exp(-t/RC) ------> i = dq/dt = (/R) exp(-t/

)

น�ยาม = RC (หน#วยของเวลื่า)

“การ”ปิระจ&ไฟฟ+า•q = q0 exp(-t/ )

•I = -(q0/ ) exp (-t/ ) •“การจ#าย

”ไฟ

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


การปิระจ&ไฟฟ+าต�วเก�บปิระจ&ไฟฟ+า (Charging a Capacitor)

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


ไฟฟ�ากระแสสล่�บ (Alternating Current)

ไฟฟ+ากระแสสลื่�บ (Alternating Current) เปิ3นไฟฟ+ากระแสที่�ม�ที่�ศที่างการเคืลื่�อนที่�สลื่�บก�น โด้ย

กระแสไฟฟ+าที่�เก�ด้ข�,นในขด้ลื่วด้ต�วน�าของเคืร�อง ก�าเน�ด้ไฟฟ+ากระแสสลื่�บ ซึ่�งม�อย�# 3 ช่น�ด้คื�อ

ไฟฟ+ากระแสสลื่�บ เฟสเด้�ยว สองเฟส แลื่ะสามเฟส ใน ปิ9จจ&บ�นน�ยมใช่�เพื่�ยง 2 ช่น�ด้เที่#าน�,น คื�อ กระแสไฟฟ+า

สลื่�บเฟสเด้�ยวก�บสามเฟส

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


ไฟฟ�ากระแสสล่�บ (Alternating Current)

• http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/58/inductor-faraday2.htm

• http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/applet1/applet%20physics/phe/generator_ethai.htm

© A

IRB

US

UK

LT

D 2

002.

All

righ

ts r

ese

rved

. Con

fide

ntia

l and

pro

prie

tary

do

cum

ent.


Review

introduction to aircraft electrical system

Documents