Noções básicas de eletricidade em instalações de 12V (parte_1)

Neste post e em outros que virão, tentaremos explicar os conceitos básicos de cablagem em sistemas eléctricos e, especialmente, em instalações com baterias, inversores de potência e carregadores.

Discutiremos a importância de “fazer as coisas corretamente” e os problemas que podem surgir se um sistema for cablado de forma inadequada. Ajudará também os instaladores e os utilizadores a resolver os problemas que podem surgir devido a uma cablagem deficiente.

Para que um sistema elétrico funcione corretamente, e especialmente os que contêm um inversor/carregador e baterias, que são dispositivos de “alta corrente”, é essencial que a cablagem do sistema seja feita corretamente.

Poderá tirar melhor partido deste conteúdo se tiver alguns conhecimentos teóricos básicos de eletricidade. Isto ajudá-lo-á a compreender os factores que determinam a espessura dos fios e os tipos de fusíveis. Se já possui alguns conhecimentos básicos, poderá saltar este capítulo, mas recomendamos que, pelo menos, o leia.

Lei de Ohm

A lei de Ohm é a lei mais importante de um circuito elétrico. É a base de quase todos os cálculos eléctricos.
Permite calcular a corrente através de um fio (ou de um fusível) com diferentes tensões. É essencial saber quanta corrente flui através de um fio para escolher o fio correto para cada sistema.

Mas primeiro é necessário compreender alguns conceitos básicos sobre eletricidade.

A eletricidade é o movimento dos electrões num material,
chamado condutor. Este movimento gera uma corrente eléctrica. Esta
corrente é medida em amperes, que são representados pela letra A.
A força necessária para que os electrões fluam é chamada tensão (ou
potencial). É medida em volts, representados pela letra V
Quando a corrente eléctrica atravessa um material, encontra uma certa
resistência. Esta resistência é medida em ohms, representada pela letra grega Ω.

A tensão, a corrente e a resistência estão relacionadas entre si.

– Quando a resistência é baixa, muitos electrões movem-se e a corrente é alta.
– Quando a resistência é maior, movem-se menos electrões e a corrente é menor.
– Quando a resistência é muito elevada, nenhum eletrão se move e a corrente pára.

Pode dizer-se que a resistência de um condutor determina a quantidade de corrente que flui através de um material com uma determinada tensão. Isto pode ser expresso por uma fórmula conhecida como Lei de Ohm.

Potência

A Lei de Ohm descreve a relação entre resistência, corrente e tensão. Mas há outra unidade eléctrica que pode ser derivada da Lei de Ohm: a potência.

A potência representa a quantidade de trabalho que uma corrente eléctrica pode realizar.
É medida em watts e é representada pela letra P.
Pode ser calculada através da seguinte fórmula:

Outras fórmulas podem ser derivadas da lei de Ohm, algumas das quais são muito úteis para calcular a corrente nos fios.

Uma das fórmulas mais utilizadas é:

Esta fórmula permite-lhe calcular a quantidade de corrente que flui através de um cabo quando a tensão e a potência são conhecidas.

Exemplo de aplicação:
Pergunta:
Se tiver uma bateria de 12 V ligada a uma carga de 2400 W.
Qual é a quantidade de corrente que flui através do cabo?
Resposta:
V = 12 V
P = 2400 W
I = P/V = 2400/12 = 200 A

Condutividade e resistência

Alguns materiais conduzem a eletricidade melhor do que outros. Os materiais com baixa resistência conduzem bem a eletricidade, enquanto os materiais com alta resistência conduzem mal ou não conduzem de todo a eletricidade.

Os metais têm baixa resistência e conduzem bem a eletricidade. Estes materiais são designados por condutores. É por isso que são utilizados nos cabos eléctricos.

O plástico e a cerâmica têm uma resistência muito elevada e não conduzem eletricidade. São chamados isoladores. É por esta razão que os materiais não condutores, como o plástico ou a borracha, são utilizados no exterior dos cabos. O contacto com o fio não provoca um choque elétrico porque a eletricidade não consegue atravessar estes materiais.
Os isoladores são também utilizados para evitar curto-circuitos quando dois fios se tocam.

Dois outros factores determinam a resistência do cabo. Estes são o
comprimento e a espessura do condutor (o cabo):
– Um cabo fino tem mais resistência do que um cabo grosso com o mesmo
comprimento.
– Um cabo longo tem mais resistência do que um cabo curto com a mesma espessura.

É importante conhecer a resistência do cabo. Quando a corrente flui através de um cabo, a sua resistência causa estes dois efeitos:
– Queda de tensão (perda) ao longo do cabo.
– Aquecimento do fio.

Se a corrente aumentar, estes efeitos são intensificados. Um aumento da corrente aumentará a queda de tensão e fará com que o cabo aqueça ainda mais.

Conclusão:
Tanto a espessura como o comprimento do cabo têm um efeito considerável na resistência do cabo.

É por isso que é importante escolher a secção transversal correta do cabo e o comprimento do cabo a utilizar numa instalação.

Bem, é assim que ficamos hoje, pode ter achado tudo isto um pouco “aborrecido” mas são conceitos básicos que precisa de conhecer ou pelo menos saber que existem e ter algumas noções básicas.

Na próxima publicação relacionada, falaremos sobre quedas de tensão e como calculá-las, sobre a escolha da secção de cabo correta, sobre bancos de baterias em série e em paralelo e alguns outros aspectos. Se estiver interessado no assunto, fique atento aos próximos capítulos.

E, como sempre, se tiver quaisquer perguntas ou comentários, pode deixá-los aqui e teremos todo o gosto em ajudá-lo.