AULA 14 - Eletricidade Básica - FIC

CIRCUITOS EM CORRENTE ALTERNADA (CA)

Além das fontes de F.E.M. ou corrente contínua CC, ou em Inglês DC, existe outro tipo que se denomina corrente alternada CA, ou em Inglês AC, que difere da contínua porque a polaridade varia em cada ciclo de tempo.

Uma pilha ou bateria é uma fonte de alimentação em corrente contínua, porque a sua polaridade é sempre fixa.

A principal característica de uma corrente alternada é que, durante um período de tempo um terminal tem uma polaridade e a outra a polaridade inversa e que, no instante seguinte, as polaridades invertem-se tantas vezes quantos os ciclos por segundo, ou hertz.

No entanto, embora exista uma mudança de polaridade, a corrente irá fluir sempre de negativo para positivo, como nas fontes de corrente contínua.

A corrente alternada, diferente da corrente contínua, não possui polaridade fixa e este é o motivo de receber este nome, exatamente porque o nível de corrente alterna entre o positivo e o negativo repetidamente e não possui um valor fixo.

De acordo com a sua forma, a corrente alternada pode ser:

• Retangular ou pulsante (1)
• Triangular (2)
• Dente de serra (3)
• Sinusoidal ou senoidal (4)

De todas estas formas, a onda mais comum é a sinusoidal ou senoidal recebe este nome porque a sua forma se obtém a partir da função matemática seno.

Normalmente, a corrente alternada segue os seguintes ciclos:

• inicia com nível zero e aumenta gradativamente até o máximo positivo;
• começa a retornar a zero, completando o semiciclo positivo;
• ao chegar ao zero, inicia-se o semiciclo negativo, isto é, o nível de corrente assume novamente sua trajetória mas agora em sentido oposto, no sentido negativo, sendo assim a corrente aumenta até seu ponto máximo negativo;
• em seguida, retorna a zero, completando o semiciclo negativo.

Esse comportamento, na verdade, é decorrente da forma de geração dos sinais CA, que é, normalmente, GIRATÓRIA!!!

Por sua vez, existe uma relação muito estreita entre as circunferências e os sinais senoidais, razão pela qual, as correntes CA são sempre representadas como senóides ou cossenóides.

Vantagens da CA

A corrente alternada pode ser transmitida a grandes distâncias mais economicamente que a corrente contínua, sem grandes perdas.

Para isso, pode-se elevar e diminuir a tensão por meio de transformadores.

Sinal senoidal

Um seno, ou cosseno, é um contínuo e periódico, isto é, um sinal "bem comportado", sem variações bruscas, que se repete em um período determinado de tempo.

Outras características do sinal senoidal são:

• Amplitude: intensidade do sinal em um instante de tempo;
• Pico Positivo, ou Amplitude Máxima: intensidade de um sinal; ponto onde a sinusóide alcança o seu valor máximo;
• Pico Negativo, ou Amplitude Mínima: Ponto onde a sinusóide alcança o seu valor negativo máximo;
• Valor de Pico-a-pico: amplitude medida desde o pico positivo, até o pico negativo;
• Valor Zero: instante de tempo onde a sinusóide alcança o valor zero;
• Período (T) ou Ciclo: é o tempo em que dura um ciclo do sinal antes de se repetir (segundos). É o intervalo entre dois pontos sucessivas com o mesmo valor no sinusóide;
• Frequência (f): quantas vezes o sinal se repete por segundo (Hz).

Valor médio

O valor médio de uma tensão ou corrente alternadas é a média aritmética de todos os valores, em meio período. É dado por:

Se o sinal for senoidal.

Valor eficaz

O sinal senoidal possui um valor médio quadrático, ou valor rms, ou valor eficaz , que pode ser calculado pela equação abaixo, para a tensão e corrente senoidais.

O valor eficaz de uma tensão ou corrente CA equivale ao de uma tensão ou corrente contínuas, que dissipariam a mesma potência da corrente alternada em um resistor.

Exemplo: Uma lâmpada de 220V rms (AC), dissipa a mesma potência quando ligada à 220V (CC)

Exemplo

Determine os parâmetros abaixo, no sinal senoidal:

• A expressão matemática;
• A frequência;
• O período;
• A amplitude máxima
• Amplitude mínima
• O valor médio
• O valor eficaz ou RMS

Tensão Alternada

Da mesma maneira que a corrente alternada, a tensão elétrica alternada se propaga da mesma maneira, se alternando entre o positivo e o negativo, como descrito anteriormente.

As cargas elétricas assumem diferentes comportamentos quando expostas à tensão elétrica alternada e corrente elétrica alternada.

Podem ser separadas em três grupos:

• Cargas Resistivas;
• Cargas Capacitivas;
• Cargas Indutivas.

Em aplicações comerciais e residenciais, predominam, em larga escala, as cargas resistivas e indutivas.

As cargas resistivas podem ser encontradas em diversos equipamentos e normalmente, em uma residência compõe o grupo dos maiores consumidores, é o caso do chuveiro, forno elétrico, ferro de passar, etc…

No caso das cargas indutivas podemos observar que estão bastante presentes também em nosso dia a dia, podemos afirmar que estas estão sempre presentes também e compreendem dentre outros, equipamentos como: motores elétricos e transformadores (Geladeira, máquina de lavar, furadeira, etc…)

A equação da tensão alternada senoidal é:

A maioria dos instrumentos de medida é calibrada em unidades eficazes ou médio-quadráticas, o que permite a comparação direta dos valores CC e CA.

Resistores em CA

Resistores em corrente alternada: quando um fonte de tensão CA senoidal é ligada a um resistor, a tensão nesse resistor também será senoidal, e o sinal resultante estará EM FASE, com a tensão da fonte.

Aplica-se normalmente a lei de Ohm:

 𝑣(𝑡) = 𝑅.𝑖(𝑡)   - valor instantâneo

 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 𝑅.𝐼𝑚𝑎𝑥   - valor máximo

 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 𝑅.𝐼𝑟𝑚𝑠  - valor médio ou eficaz

REATÂNCIA, OU IMPEDÂNCIA

A reatância existe somente em circuitos AC (corrente alternada) e, assim como a resistência, sua unidade de medida é o Ohm (Ω).

Existem dois tipos de reatância, provenientes de componentes eletrônicos diferentes:

• A reatância capacitiva XC é produzida por capacitores, que são componentes capazes de armazenar cargas elétricas. Conforme o fluxo de corrente em um circuito AC muda de direção, o capacitor carrega e descarrega energia repetidamente. Quanto mais tempo ele tem para carregar, maior é a oposição à corrente. Por causa disso, quanto mais rápida a mudança de fase, menor a reatância capacitiva.
• A reatância indutiva XL é produzida por indutores, também conhecidos como bobinas ou reatores. Esses componentes criam um campo magnético que se opõem às mudanças de fase em um circuito AC. Quanto mais rápida a mudança, maior a reatância indutiva.

Reatância ou Impedância Capacitiva

É a oposição ao fluxo da corrente devida a um capacitor.

Mede-se em Ohm (Ω).

A oposição à passagem da corrente alternada no circuito, depende da capacitância e frequência da corrente alternada que o percorre.

Em um circuito puramente capacitivo, como o acima, observamos que tensão e corrente variam no tempo, mas estão fora de fase por um ângulo de 90° (π/2 rad).

A corrente é adiantada em relação à tensão (ou seja, o pico de corrente ocorre antes do pico de tensão) e tem amplitude dada por Io = ωCVo.

Note que esse comportamento é de fato esperado, pois assim que o capacitor descarregado é ligado no circuito a corrente é máxima e a tensão é mínima (pois o capacitor está descarregado) e à medida que o tempo passa a corrente diminui e a tensão aumenta (a carga vai se acumulando nas placas do capacitor) e depois de um certo tempo a corrente é zero e a tensão é máxima (capacitor carregado).

Resumo da Reatância Capacitiva

A reatância capacitiva é como uma resistência do capacitor à passagem de corrente

• Não há dissipação de calor
• A reatância diminui com o aumento da frequência
• A reatância aumenta com a diminuição da frequência.
• Em teoria, um capacitor possui resistência infinita (circuito aberto) quando submetido à corrente contínua (DC / CC)

Exemplo

Vamos calcular a reatância de um capacitor de 220pF quando percorrido por uma corrente na frequência de 10 MHz.

Resolução:

Temos que C = 220pF = 220 x 10-12F, e f = 10MHz = 10 x 106 Hz. Assim:

Reatância ou Impedância Indutiva

É a oposição ao fluxo da corrente devida a um indutor.

Mede-se em Ohm (Ω).

A oposição à passagem da corrente alternada no circuito, depende da indutância e frequência da corrente alternada que o percorre.

É dada por:

XL = 2.π.f.L

Onde:

• π = 3,141516
• f = freqüência aplicada no indutor.
• L = valor da indutância

Ao ser fechada a chave do circuito, a corrente no indutor não atingirá o seu valor máximo instantaneamente.

A corrente no circuito aumentará exponencialmente com o tempo e somente após cinco vezes a constante de tempo do circuito atingirá mais de 99% do valor máximo.

Como seno e cosseno têm diferença angular de 90°, diz-se que a corrente está atrasada de 90° da tensão no indutor.

Considerando a tensão da fonte senoidal, a corrente no circuito será, então, cossenoidal.

Inversores

Serão estudados neste capítulo os conversores CC-CA que fornecem em suas saídas tensões com freqüência fixa, para aplicação como fonte de tensão, com controle da corrente de saída.

O inversor deve fornecer uma tensão (ou corrente) alternada, com freqüência, forma e amplitude definidas por algum sistema de controle. Em princípio, a saída deve ser independente de eventuais alterações na alimentação CC, na carga (situação de operação ilhada) ou na rede CA. Dado que a grande maioria das cargas é alimentada em corrente alternada, a aplicação destes conversores se dá tanto em sistemas isolados quanto nos interligados com a rede.

No primeiro caso, o inversor deve ser capaz de fornecer uma tensão de qualidade aceitável (cuja característica pode variar segundo o tipo de carga). Na operação interligada á rede, dado que a tensão é definida pelo sistema, o inversor é responsável pela injeção (ou absorção de corrente (de potência, portanto), na rede.

Inversores tipo fonte de tensão

A configuração básica de um inversor tipo fonte de tensão (VSI - Voltage Source Inverter) é mostrada na figura 4.1 para uma conexão trifásica. Uma saída monofásica pode ser obtida utilizando-se apenas dois ramos, ao invés de três. A figura omite os circuitos necessários ao comando dos transistores. Embora ilustrados como transistores bipolares, é possível a construção do circuito utilizando qualquer tipo de interruptor que seja comandado para ligar e para desligar e que apresente tempos de comutação relativamente curtos. Uma vez que se tem uma tensão no lado CC, quando um interruptor da semiponte superior e outro da semiponte inferior (nunca os dois de um mesmo ramo) estiverem em condução, esta tensão CC aparecerá em um par de condutores da saída alternada. Como não se sabe, a priori o que estará conectado no lado CA, sempre a conexão se fará por meio de indutores, os quais permitem limitar a corrente (na verdade sua derivada) nas situações em que a tensão Vca for diferente do valor Vcc, ou seja, o que acontece praticamente todo o tempo. Os diodos presentes no circuito garantem uma bidirecionalidade no sentido da corrente, necessária à correta operação do conversor. Vcc vca Saída

Inversor trifásico tipo fonte de tensão

Inversor tipo fonte de corrente

Desde que se disponha de uma fonte de corrente CC (CSI – Current Source Inverter) pode-se aplicar técnicas de modulação de largura de pulso (ou outra qualquer), à semelhança do que se faz com as fontes de tensão. Uma fonte de corrente CC é tipicamente obtida com retificadores controlados e com o uso de indutores com valor elevado de indutância atuando como filtro. O retificador é controlado de modo a manter constante o valor médio da corrente. Os interruptores a serem usados no circuito devem permitir passagem de corrente num único sentido e serem capazes de bloquear tensões com ambas polaridades. Deve-se garantir que haja sempre uma chave em condução em cada semiponte. A figura 4.2 mostra uma topologia deste tipo. Caso a impedância da carga seja indutiva (que é a situação mais usual), é necessária a colocação de capacitores na saída do inversor de modo a acomodar as diferenças instantâneas nos valores das correntes de entrada e da carga. Tais capacitâncias podem provocar ressonâncias com as componentes indutivas do circuito, devendo-se controlar a tensão sobre os capacitores. Icc Carga Cf

Inversor fonte de corrente MLP utilizando IGBT.

Inversores Grid Tie são inversores de corrente utilizados em sistemas fotovoltaicos conectados à rede. Além da função básica de um inversor ou conversor CC/CA, os inversores para conexão à rede também fazem a sincronização com a rede pública de eletricidade, ou seja, garantem que a energia solar produzida seja fornecida exatamente como aquela que recebemos da rede elétrica.

A função do inversor grid tie é transformar a energia solar produzida pelos painéis fotovoltaicos – Corrente Continua (CC) – em energia elétrica na forma convencional que utilizamos, ou seja, Corrente Alternada (CA) 110/220V. Como o sistema fotovoltaico funciona em paralelo com a rede pública, ele também garante que não haja conflitos entre as duas fontes de energia, através de uma precisa sincronização e proteções elétricas necessárias.

OPERAÇÃO NORMAL Neste modo de operação, a fonte CC, que recebe a energia da rede CA ou de um sistema solar, alimenta a entrada do inversor e mantem um banco de baterias em plena carga. O inversor, por sua vez, converte a energia em CC em corrente alternada senoidal, altamente estabilizada em tensão e frequência, com baixa distorção e isenta de ruídos, transitórios e outras perturbações inerentes à rede.

OPERAÇÃO DE EMERGÊNCIA Na falta da rede elétrica ( ou da energia solar), a energia para o inversor passa a ser fornecida pela bateria instantaneamente. Não há portanto, qualquer interrupção no consumidor, que continua a ser alimentado pela saída do inversor, enquanto a bateria se descarrega.

OPERAÇÃO PÓS EMERGÊNCIA Com o retorno da rede ( ou da energia solar) às condições normais a Fonte CC é novamente ativada e volta a fornecer energia para o inversor, que continua alimentando o consumidor.

DPS

O DPS (dispositivo de proteção de surtos) é um equipamento de proteção elétrica essencial nas instalações elétricas.

Ele é ligado entre as fases e o aterramento de proteção e tem a função de proteger a instalação na ocorrência de surtos causados por descargas atmosféricas.

O dispositivo funciona por meio da variação da impedância entre dois pontos, ou seja, a impedância fase-neutro ou fase-terra. Em situações normais o DPS se comporta como um circuito aberto, sendo praticamente invisível na instalação.

Quando um surto de tensão é presenciado na instalação o DPS torna-se um circuito fechado desviando a corrente do condutor com sobretensão para o aterramento, diminuindo a tensão percebida pelos outros equipamentos conectados ao circuito.

Os surtos de tensão podem ser causados por descargas atmosféricas, descargas diretas, descargas indiretas ou manobras na rede. As descargas elétricas e os fenômenos que causam a sobretensão em um circuito apresentam curvas de tensão e corrente de descarga características.

Figura 1 – Curva de tensão causada por descargas atmosféricas e manobras na rede

Figura 2 – Comportamento do surto de tensão durante o funcionamento do DPS

As descargas atmosféricas têm tensão da ordem de centenas de milhares de volts e corrente da ordem de 30 kA.

A curva que melhor representa a onda de corrente causada por esse tipo de descarga é denominada 10/350, onde o número 10 se refere aos 10 microssegundos de tempo de subida da curva e 350 denota os 350 microssegundos que a corrente leva para atingir 50% da intensidade de pico inicial.

O DPS apropriado para barrar os efeitos da elevação de tensão causados por essa corrente são classificados como Tipo 1.

Figura 3 – Curva de corrente do tipo 10/350

As descargas diretas são aquelas causadas pela captação de um raio por um sistema de para-raios. Como a corrente que o sistema de para-raios conduz é alta, há o surgimento de uma tensão igualmente elevada, que pode ser compartilhada ao sistema elétrico do edifício através de algum ponto de conexão em comum ou por indução magnética. Este tipo de descarga também possui curva de onda de corrente 10/350.

Figura 4 – a) Sobretensão causada por descarga atmosférica em sistema de pára-raios b) Sobretensão vinda pela rede c) Tensão induzida por descarga atmosférica próxima d) Tensão induzida por acoplamento magnético do circuito

Já os surtos de tensão e corrente provenientes da rede elétrica ou induzidos por descargas elétricas mais distantes têm um comportamento de onda de 8 microssegundos de subida e 20 microssegundos de descida, recebendo o nome de 8/20. O DPS apropriado para conter os pulsos de tensão causados por esta curva característica é o do Tipo 2.

Figura 5 – Curva de corrente com comportamento 8/20, que requer o uso de DPS Tipo 2

O DPS do Tipo 3 é adequado para curvas de surto 1,2/50 e costuma ser alocado em equipamentos com maior sensibilidade a sobretensão ou equipamentos terminais em que o usuário corra risco de choque elétrico.

As sobretensões que esse dispositivo protege podem ser causadas por conexão e desconexão de cargas, atuação de banco de capacitores, curtos-circuitos e variações indesejadas de tensão vindas da rede elétrica externa.

Caracterização

Não é possível utilizar DPS para circuitos de corrente alternada em circuitos de corrente contínua e vice-versa. O isolamento interno dos componentes para dispositivos próprios para corrente alternada não é suficiente para garantir uma boa isolação quando utilizado em corrente contínua. Essa falta de isolação pode levar a arcos elétricos dentro do dispositivo, podendo causar queima do componente ou até um incêndio do mesmo.

Figura 6 – DPS próprio para CA utilizado em circuito CC. O dispositivo não foi capaz de manter a isolação interna

Devido à sua construção interna, o DPS pode falhar no final de sua vida útil, causando um curto-circuito entre as fases protegidas e o aterramento. Para evitar esse curto-circuito, alguns dispositivos contêm um fusível ou mini-disjuntor interno, que atuará caso essa falha ocorra. As informações sobre as grandezas elétricas de operação e proteção encontradas num DPS são:

• Uc: Máxima tensão de operação contínua. Caracteriza a máxima tensão de operação que o DPS suporta sem que haja atuação da sua proteção de sobretensão;
• Up : Nível de tensão de proteção. É a tensão máxima entre os terminais do DPS no instante em que ele está ativo e conduzindo corrente de descarga igual a In ou Iimp. Ou seja, é a tensão máxima que os circuitos à jusante (ou seja, que estão depois) do DPS recebem;
• Iimp: Corrente nominal de proteção para DPS tipo 1. É a corrente máxima de proteção que um DPS tipo 1 pode desviar para o aterramento de proteção . Os valores de Iimp ocorrem tipicamente em descargas elétricas diretas;
• In: Corrente nominal de proteção para DPS dos Tipos 2 e 3. É o valor máximo de corrente que o DPS do Tipo 2 desvia para o aterramento de proteção. O DPS deve suportar essa corrente por no mínimo 19 ativações;
• Icc ou Isc: Esta é a máxima corrente de curto-circuito que um DPS com fusível interno ou minidisjuntor suporta.

No caso de uma falha no DPS, este deve ser capaz de conduzir a potência de curto-circuito até que esta seja interrompida pelo próprio DPS, ou por outra proteção existente no circuito; IMAX: É a máxima corrente que um DPS pode desviar para o aterramento de proteção. A capacidade de desviar corrente quando a mesma atinge IMAX só ocorre uma vez. O DPS se danifica e não pode ser mais rearmado.

Obrigatoriedade de uso

A norma brasileira ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão – rege os sistemas elétricos que possuem tensão alternada até 1000 V ou tensão contínua até 1500 V.

Todas as instalações elétricas que se enquadrem dentro do escopo da norma devem seguir as obrigatoriedades nela previstas. A norma prevê que se deve buscar proteção para os humanos, animais e bens que possam se danificar em eventos de sobretensão.

As instalações com massas metálicas e condutores de energia expostos ao tempo são classificados de acordo com a norma NBR 5410 como risco de descarga atmosférica AQ3, e as linhas aéreas de alimentação AQ2, conforme a tabela 15 abaixo.

A Seção 5.4.2 da norma prevê a obrigatoriedade de dispositivo de proteção de sobretensão transitória para circuitos classificados como AQ2 e AQ3 e que os mesmos devem ser protegidos por DPS ou dispositivo equivalente.

A NBR 5410 também determina qual tipo de alocação de DPS na parte de corrente alternada do sistema deve ser feita a partir das características de aterramento e neutro da instalação elétrica.

Um exemplo de ligação de um DPS em um quadro elétrico é mostrado abaixo.

A NBR 16690 substitui os requisitos da norma NBR 5410 na parte em corrente contínua do sistema fotovoltaico, e recomenda que se sigam as orientações da norma NBR 5419 – Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas.

A NBR 5419 diz que todos os condutores de sistemas elétricos de potência e de sinal devem ser ligados direta ou indiretamente conectados à ligação equipotencial, e os condutores vivos devem ser conectados somente através de DPS. Portanto, a parte em corrente contínua deve possuir um DPS que proteja os dois pólos do sistema.

Coordenação e seletividade

Uma proteção elétrica completa prevê a coordenação e a seletividade de atuação dos DPS. A estratégia adotada para dissipar a energia contida num surto elétrico antes que o mesmo atinja os equipamentos a serem protegidos é combinar os DPS de tipos 1, 2 e 3 de maneira a permitir que cada um deles atue na ordem correta.

Essa combinação tipicamente ocorre com o DPS de Tipo 1 sendo conectado na entrada de energia do edifício. O DPS de Tipo 2 é alocado para cada quadro de distribuição secundário e o de Tipo 3 é alocado em cada equipamento sensível que necessite de proteção. O DPS de Tipo 1 pode ser substituído por um DPS do Tipo 1+2.

Figura 8 – Ilustração do efeito de proteção de um conjunto de protetores de surto dimensionados corretamente

A figura anterior mostra que caso ocorra um surto de tensão, o DPS de Tipo 1 deve atuar primeiro, diminuindo a tensão que o DPS de Tipo 2 receberá. Da mesma forma, a atuação do DPS de Tipo 2 ocorre antes da atuação do DPS de Tipo 3, diminuindo a tensão na qual o DPS de Tipo 3 estará sujeito.

A última etapa de redução de tensão ocorre no DPS de Tipo 3, protegendo assim o equipamento mais sensível. Em cada uma dessas etapas a energia envolvida no surto de tensão foi dissipada para o aterramento de proteção. P

ara que haja a perfeita coordenação entre os dispositivos DPS, deve-se respeitar o tempo de resposta para acionamento de cada dispositivo, de tal forma que o DPS mais distante da carga deve atuar primeiro do que o DPS mais próximo da carga. Essas informações são divulgadas pelos fabricantes de DPS.

Tabela 1 – Informações técnicas de DPS próprio para sistemas FV. Nota-se o tempo de atuação do dispositivo. Fonte: Datasheet do DPS próprio para sistemas solares DGM PV2 da fabricante Dehn

A norma NBR 5410 não obriga o uso do DPS do Tipo 1 para instalações sem SPDA.

Considerações sobre sistema de proteção de descarga atmosférica e DPS

A norma sobre SPDA (sistemas de proteção de descargas atmosféricas) NBR 5419 define qual o tipo de DPS correto para a instalação baseado na distância ‘s’ do condutor de descida de descarga atmosférica e dos outros circuitos da instalação. Com base na distância a norma recomenda o uso de DPS do Tipo 1, do Tipo 1+2 ou do Tipo 2.

Dimensionamento de DPS para sistema fotovoltaico O uso de DPS em sistemas fotovoltaicos tem como objetivo evitar que a descarga atmosférica direta ou indireta cause efeitos nefastos na instalação. Para a proteção completa dos equipamentos deve haver pelo menos um DPS entre o arranjo fotovoltaico e o inversor e pelo menos um DPS entre o inversor e a rede elétrica.

Essa topologia protege o inversor tanto de descargas no arranjo fotovoltaico como sobretensões advindas da rede externa à instalação. O DPS localizado entre o arranjo e o inversor tem que ser próprio para operação em tensão contínua. Para diminuir o efeito de corrente induzida por descarga atmosférica o laço formado pelo cabeamento dos módulos deve ser mínimo.

O DPS que protege o inversor tanto do lado CA como do lado CC não pode estar a mais de 10 metros do inversor, pois no evento de uma descarga atmosférica poderá surgir corrente induzida no circuito entre a proteção e o equipamento. Vale lembrar também que a norma proíbe que se misture circuitos CA e CC no mesmo quadro.

Devemos ter um quadro somente pra CA e outro somente para CC. Como tanto o polo positivo quanto o negativo do arranjo fotovoltaico podem carregar corrente induzida por descarga atmosférica, ambos precisam estar conectados a um DPS.

Já existem no mercado dispositivos DPS próprios para sistemas fotovoltaicos, compatíveis com suas tensões típicas de operação e com terminais elétricos para a conexão dos dois pólos no mesmo dispositivo.

Figura 9 – A indução de corrente através do campo magnético depende da área total do circuito. Por isso, para minimizar os impactos que uma descarga atmosférica pode causar deve-se minimizar a área entre os cabos

Exemplo de aplicação do DPS Um sistema contendo dois strings de 10 painéis de 330 Wp está conectado a um inversor de 6 kW. O inversor é monofásico, com tensão de entrada de 220 V. Analisando o datasheet do painel vemos que a associação de 10 módulos em série produz uma tensão máxima de 469,8 V.

Portanto, devemos buscar um DPS com Uc maior que esse valor. O tipo do DPS selecionado depende da existência de um SPDA e da distância de separação. Neste exemplo vamos considerar que o sistema está instalado em um edifício sem SPDA. Para esse tipo de edifício o DPS recomendado para o sistema fotovoltaico é do Tipo 2.

Tabela 2 – Folha de dados da família P6C-36. Fonte: BYD

É necessário fazer a proteção de sobretensão nas duas strings, portanto a string box contará com 2 dispositivos DPS. Para proteger o inversor, será selecionado um DPS próprio para circuitos CA e com Uc maior do que a tensão de saída do inversor, que é de 220V, conforme especificado na folha de dados abaixo. Para a proteção do inversor pelo lado CA, o DPS deve ser do Tipo 2 ou do Tipo 1+2. Com isso, o inversor e a instalação estarão protegidos de sobretensões.

Tabela 3 – Folha de dados da família de inversores Sunny Boy, mostrando as tensões máximas suportadas pelo inversor. Fonte: SMA

Fontes Bibliográficas

COMISSÃO TRIPARTITE PERMANENTE DE NEGOCIAÇÃO DO SETOR ELÉTRICO NO ESTADO DE SÃO PAULO - CPN. Eletricidade Básica - Manual de treinamento curso básico segurança em instalações e serviços com eletricidade - NR 10 . Disponível em: https://portalidea.com.br/cursos/9f2909192195f210d6c6fa89c0894301.pdf

Lemes, Andryos da Silva. APOSTILA DE ELETRICIDADE BÁSICA. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, IFSP - CAMPUS DE PRESIDENTE EPITÁCIO. Disponível em:https://pt.scribd.com/document/280039386/Apostila-Eletricidade-Basica

ROCHA, Helder da. Introdução à Eletrônica para Artistas. Apostila de curso livre. 2017. Disponível em: http://www.argonavis.com.br/cursos/eletronica/IntroducaoEletronicaArtistas.pdf.

SAMBAQUI, ANA BARBARA KNOLSEISEN; TAQUES, BÁRBARA OGLIARI. Apostila de Eletricidade. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO - IFSC - CAMPUS JOINVILLE. Joinville, agosto, 2010. Disponível em: http://wiki.itajai.ifsc.edu.br/images/c/c1/Apostila_de_Eletricidade_IFSC_JOINVILE.pdf

Souza, Giovani Batista. ELETRICIDADE. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO - IFSC - CAMPUS ARARANGUÁ. Edição: fev, 2009. Disponível em: https://wiki.sj.ifsc.edu.br/images/e/e6/Aru-2009-Agosto-eletricidade_basica.pdf

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