Noções básicas de eletricidade para instalações de 12V (parte_2)

Continuamos com esta série de posts em que falamos de conceitos básicos a ter em conta se lidarmos frequentemente com instalações de 12v.

Hoje vamos concentrar-nos em aprender mais sobre resistência e, acima de tudo, sobre quedas de tensão, como calculá-las e tentar evitá-las tanto quanto possível.

Resistência do cabo e quedas de tensão

Como já foi explicado, a corrente que flui através de um circuito elétrico para uma carga fixa é diferente consoante a tensão do circuito. Quanto maior for a tensão, menor será a corrente.

I = P / V

Nesta imagem, podemos ver um exemplo da quantidade de corrente que flui através de três circuitos diferentes em que a carga é a mesma, mas a tensão da bateria muda:

Para além disso, como já vimos, um fio tem uma certa resistência. O fio faz parte do circuito elétrico e pode ser considerado como uma resistência.

Quando a corrente passa por uma resistência, esta aquece. O mesmo acontece com os fios, quando a corrente passa por eles, aquecem. A energia perde-se sob a forma de calor. Estas perdas são designadas por perdas nos cabos.

Outra consequência das perdas nos cabos é a geração de uma queda de tensão ao longo do cabo. A queda de tensão pode ser calculada com a seguinte fórmula:

Tensão = Resistência x Corrente
V = R x I

Exemplo de cálculo de queda de tensão

Vamos agora utilizar um exemplo prático em que um inversor está ligado a uma bateria de 12 V para calcular as perdas nos cabos.

Como aprendemos anteriormente, cada fio tem uma resistência de 1,6 mΩ.

Com estes dados, a queda de tensão de um cabo pode ser calculada:

• Uma carga de 2400 W a 12 V cria uma corrente de 200 A.
• A queda de tensão de um cabo é: V = I x R = 200 x 0,0016 = 0,32 V
• Como temos dois fios, a queda de tensão total do sistema é de 0,64 V.

Devido à queda de tensão de 0,6 V, o inversor já não recebe 12 V, mas sim 12 – 0,6 = 11,4 V.
A potência do inversor é uma constante neste circuito. Assim, quando a tensão cai no inversor, a corrente aumenta.
Lembre-se de que I = P/V.
Agora, a bateria fornecerá mais corrente para compensar as perdas.
Neste exemplo, isto significa que a corrente aumentará para 210A.
Isto torna o sistema ineficiente porque perdemos 5% (0,64 / 12) da energia total. Esta energia perdida foi transformada em calor.

Não é apenas o cabo que oferece resistência num circuito

É importante notar que não é apenas o fio que apresenta resistência. Qualquer outro elemento que a corrente tenha de atravessar no seu percurso criará uma resistência adicional.
Incluídos nesta lista estão os elementos que podem contribuir para aumentar a resistência total:

E prestar especial atenção:

• Ligações soltas
• Contactos sujos ou corroídos.
• Terminais de cabos montados incorretamente.

A resistência será adicionada ao circuito elétrico com cada ligação que é feita, ou com cada coisa que é colocada no caminho entre a bateria e o inversor.

Para ter uma ideia do que estas resistências podem significar:

• Cada ligação de cabo: 0,06 mΩ.
• 500 A de derivação. 0,10 mΩ.
• Fusível de 150 A: 0,35 mΩ.
• 2 m e cabo de 35mm2: 1,08 mΩ.

Efeitos negativos nas quedas de tensão dos cabos

Já sabemos que é necessário limitar a resistência de um circuito para evitar quedas de tensão. Mas quais são os efeitos de uma grande queda de tensão num sistema? Aqui estão alguns deles:

• – Perde-se energia e o sistema é menos eficiente. As baterias descarregam-se mais rapidamente.
• Aumentará a corrente do sistema. Isto pode provocar a queima de fusíveis CC.
• A presença de correntes elevadas no sistema pode causar uma sobrecarga prematura do inversor.
• Se ocorrer uma queda de tensão durante o carregamento, as baterias não ficarão totalmente carregadas.
• O inversor recebe uma tensão de bateria inferior. Isto pode acionar alarmes de baixa tensão.
• Os cabos da bateria ficam quentes. Isto pode provocar a fusão do isolamento dos cabos ou causar danos nas condutas dos cabos ou no equipamento que faz parte do sistema. Em casos extremos, o aquecimento dos cabos pode provocar um incêndio.
• Todos os dispositivos ligados ao sistema terão uma vida útil mais curta devido à ondulação DC.

Para evitar quedas de tensão:

• Utilizar cabos com o comprimento mais curto possível.
• Utilizar cabos de espessura suficiente.
• Aperte as ligações (mas não demasiado, siga as recomendações de binário do manual).
• Verificar se os contactos estão limpos e isentos de corrosão.
• Utilizar terminais de cabos de qualidade e montá-los com a ferramenta adequada (cravador).
• Utilize interruptores de isolamento de baterias de qualidade.
• Limita o número de ligações de cada passagem de cabo.
• Utilizar pontos de distribuição ou barramentos de corrente contínua.

Por hoje é tudo. Nos próximos capítulos desta série de conceitos básicos, falaremos sobre secções transversais de cabos e ligações de baterias.

Lembre-se de que, se tiver alguma dúvida ou sugestão, pode contactar-nos aqui.