Como fundir corretamente um sistema solar

Os painéis solares tornaram-se recentemente muito mais comuns à medida que as pessoas em todo o mundo começam a mudar para um modo de vida mais verde e sustentável. Sair da rede exige que algumas pessoas sejam capazes de fazer suas próprias tarefas domésticas e, em circunstâncias como essa, é essencial saber como conectar corretamente os painéis solares. 

Na maioria dos casos, é necessário um fusível do sistema solar entre um painel solar e seu controlador de carga porque fusíveis e disjuntores proteger a fiação do superaquecimento. Isso também evita que quaisquer aparelhos peguem fogo ou sejam danificados em caso de curto-circuito. No entanto, se os painéis solares forem ligados em série, raramente é necessário um fusível.

O que é um fusível solar?

O fusível solar é um tipo de fusível especialmente indicado para sistemas de energia solar, servindo como uma linha crítica de defesa contra falhas elétricas em seu sistema solar. Eles são projetados para proteger o equipamento solar contra superaquecimento, sobrecarga ou curtos-circuitos que possam ocorrer. Quando ocorre uma falha elétrica, o fusível atua como um elo fraco no circuito, derretendo e quebrando a conexão para evitar o fluxo de corrente excessiva. O fusível solar pode ser escolhido com base em vários fatores, como tamanho e formato físico, amperagem, capacidade de interrupção e muitos mais.

Sem o uso adequado de fusíveis, um curto-circuito ou sobrecarga pode causar superaquecimento dos fios, derretimento do isolamento e até mesmo iniciar um incêndio. Os fusíveis ajudam a mitigar esses riscos, interrompendo rapidamente o fluxo de eletricidade antes que ocorram danos. Eles também protegem seus painéis solares da corrente reversa, que pode ocorrer quando um painel fica sombreado ou com defeito, potencialmente fazendo com que ele retire corrente de outros painéis da cadeia.

Quando fundir painéis solares

O NEC fornece diretrizes para fusíveis de painéis solares com base na corrente de curto-circuito (Isc) dos painéis. O código exige que a classificação do fusível seja de pelo menos 156% do Isc do painel. Por exemplo, se um painel solar tiver um Isc de 10A, a classificação mínima do fusível seria 15.6A, arredondada para o próximo tamanho de fusível padrão de 20A.

Fiação em série: situações que você não precisa usar fusível

Quando os painéis solares são conectados em série, a corrente que flui através de cada painel é a mesma. Nesta configuração, um único fusível no final da cadeia é geralmente suficiente para proteger todo o conjunto. O painel solar não precisa ser fusível se a corrente de curto-circuito do painel solar for menor que a classificação máxima do fusível em série do painel solar. Devido ao seguinte, não há proteção ou benefício adicional na fusão desse tipo de matriz:

Três painéis de 200 W são conectados em sequência. Cada painel solar tem uma classificação máxima de fusíveis em série de 15A e uma corrente máxima de curto-circuito em série de 10.2A, 9.8A e 9.8A, respectivamente.

Dado que a classificação máxima do fusível em série é de 15A, podemos supor que os fios internos, diodos, conexões e outras partes do painel solar real podem suportar uma corrente máxima de 15A.

Como a corrente de curto-circuito da matriz é de 10.2 A, é razoável afirmar que, se ocorrer um curto-circuito ou outro mau funcionamento em um dos painéis solares, o painel estará equipado para gerenciar a situação porque a corrente de curto-circuito não pode ultrapassar a classificação máxima do fusível do painel.

Em última análise, nunca permitirá que o fusível queime. Faça o fusível suportar golpes incômodos constantemente quando estiver funcionando normalmente. Devido a isso, um fusível não é necessário para esta situação, de acordo com o código.

Fiação paralela: quando a fusão é necessária

No entanto, quando os painéis solares são conectados em paralelo, cada string transporta a sua própria corrente. Neste caso, são necessários fusíveis para cada cadeia paralela para evitar que um curto-circuito em uma cadeia afete as outras. O NEC exige que cada string conectada em paralelo seja individualmente fusível, com a classificação do fusível não excedendo a classificação máxima do fusível em série dos painéis.

ONDE FUSIR?

Existem três locais diferentes onde o fusível pode ser instalado nos painéis solares. A primeira é entre o banco de baterias e o controlador de carregamento. Em segundo lugar, pode ser colocado entre o controlador de carregamento e os painéis solares. Por último, o fusível também pode estar presente entre o inversor e o banco de baterias.

Um fusível ou disjuntor instalado entre o controlador de carregamento e o banco de baterias pode proteger contra curtos-circuitos e sobrecargas. Este fusível deve ser classificado para suportar a saída de corrente máxima do controlador de carregamento.

O fusível entre o controlador de carga e o painel solar funciona de forma eficiente para proteger contra o superaquecimento dos fios e, ao mesmo tempo, proteger o aparelho contra qualquer dano.

Um fusível ou disjuntor instalado entre o banco de baterias e o inversor também pode proteger contra curtos-circuitos e sobrecargas. O fusível deve ser classificado para suportar o consumo máximo de corrente do inversor.

Que tipo/tamanho de fusível precisamos?

Para sistemas fotovoltaicos (PV) para operar com segurança, confiabilidade e longo prazo, os fusíveis devem ser dimensionados adequadamente. Em contraste com as aplicações habituais de distribuição e controle de energia elétrica, os fusíveis do sistema solar são suscetíveis a circunstâncias especiais. A exposição de longo prazo a fatores ambientais pode levar a temperaturas ambientes aberrantes, o que, por sua vez, afeta as escolhas do condutor, o dimensionamento e o desempenho do fusível. 

Além disso, PV os módulos produzem correntes contínuas, ao contrário dos circuitos tradicionais, que normalmente são dimensionados com base em cargas contínuas, necessitando de considerações adicionais para dimensionar fusíveis. Dadas essas circunstâncias, uma técnica especial para dimensionar fusíveis solares em PV sistemas é necessário.

Fusão do painel solar 

Os painéis solares comerciais com mais de 50 watts utilizam cabos de bitola 10 que podem suportar fluxos de corrente de até 30 amperes. Nesses casos, a fusão não é necessária se os painéis estiverem interligados em série. Contudo, a situação muda significativamente quando os painéis são interligados em paralelo. Por exemplo, se houver quatro painéis, cada um classificado para 15 amperes, um curto-circuito em um deles poderá fazer com que todos os 60 amperes sejam direcionados para o painel em curto. Isso fará com que os fios que levam a esse painel recebam significativamente mais corrente do que 30 amperes, podendo causar incêndio no par de fios. Portanto, em conexões paralelas, é fundamental instalar fusíveis em cada painel para evitar fluxo excessivo de corrente que pode causar superaquecimento e risco de incêndio.

Fusível para uma caixa paralela/combinadora

A caixa combinadora é usado em um sistema paralelo para conter os fusíveis e disjuntores de cada painel, bem como um ou mais fusíveis “combinados” que se conectam ao controlador de carregamento ou ao inversor grid tie. Devemos primeiro calcular a corrente do pior caso que fluirá com base em nossos painéis exclusivos antes de dimensionar este fusível/disjuntor “combinado”. É importante observar que a amperagem total de todos os fusíveis na caixa combinadora não deve exceder a classificação máxima de entrada do controlador de carregamento ou a ampacidade dos fios que saem da caixa combinadora.

Carregador para fusível ou disjuntor da bateria

Porque os amplificadores de pior caso fluindo de e para um Largura de pulso modulada (PWN) controlador de carga é o mesmo, o fusível e o tamanho do fio podem corresponder. Ao contrário, os controladores de carga MPPT têm a capacidade de reduzir a tensão e aumentar a corrente que flui entre o controlador e o banco de baterias, necessitando de um recálculo do tamanho exato do fio e do fusível ou consultando o manual do controlador de carga. Para o controlador de carga Solar Boost 50 (amp), por exemplo, a Blue Sky aconselha a instalação de um fusível/disjuntor de 60 amp entre o dispositivo e o banco de baterias. Mais uma vez, escolha um fio com a classificação correta.

Fusão entre o banco de baterias e o inversor

O último fusível ou disjuntor entre o banco de baterias e o inversor deve ser dimensionado com base na potência contínua do inversor e na corrente máxima de pico que ele pode suportar. Consulte as especificações do fabricante do inversor para determinar o tamanho apropriado do fusível ou disjuntor. Como regra geral, o fusível deve ter uma classificação de 1.25 a 1.5 vezes a classificação de corrente contínua do inversor. Por exemplo, se o seu inversor tiver uma potência contínua de 2000 W a 24 volts, a corrente contínua seria 2000 W ÷ 24 V = 83.3 A. Nesse caso, você escolheria um fusível ou disjuntor com classificação entre 105A e 125A.

Ferramentas necessárias 

• Localizador de ângulos
• Nível de torpedo
• fita de peixe
• Linha de giz
• Furadeira sem fio (14.4V ou superior), várias baterias
• Brocas Unibit e múltiplas (madeira, metal, alvenaria)
• Serra de furo
• Furador
• Chave de torque com soquetes profundos
• Parafusadeiras 
• Descascadores de fios
• Frisadores
• Alicate de ponta fina
• alicate de linha
• Alicate de juntas
• Cortadores de cabos pequenos
• Cortadores de cabos grandes
• Multímetro AC/DC
• Serra tico-tico
• Fita métrica
• Cobertor, papelão ou plástico preto 
• Cabos de extensão para serviço pesado
• Pistola de calafetagem
• Extratores de Fusíveis

Diferenças entre fusíveis e disjuntores

Fusíveis e disjuntores servem para proteger o sistema solar contra falhas elétricas, mas funcionam de maneiras ligeiramente diferentes. Os fusíveis são dispositivos descartáveis ​​que derretem e interrompem o circuito quando encontram uma situação de sobrecorrente. Quando um fusível queimar, ele deverá ser substituído.

Os disjuntores, por outro lado, podem ser reinicializados após desarmarem. Eles usam uma chave mecânica para interromper o circuito quando uma sobrecorrente é detectada. Assim que a falha for eliminada, o disjuntor pode ser reinicializado, restaurando a energia ao circuito.

Em sistemas solares, os fusíveis são mais comumente usados ​​para correntes menores, como em cadeias de painéis solares ou entre o controlador de carregamento e a bateria. Os disjuntores são frequentemente usados ​​para aplicações de corrente mais alta, como entre o banco de baterias e o inversor.

Selecionando o tipo de fusível apropriado

Ao selecionar fusíveis para o seu sistema solar, é importante escolher o tipo e tamanho corretos. Os tipos mais comuns de fusíveis usados ​​em aplicações solares são:

• Fusíveis ANL (lâmina): Esses fusíveis são comumente usados ​​em circuitos de baterias e inversores e estão disponíveis em tamanhos de 20A a 750A.
• Fusíveis Midget (ATC): Esses pequenos fusíveis tipo lâmina são frequentemente usados ​​em cadeias de painéis solares e caixas combinadoras, com tamanhos variando de 1A a 30A.
• Fusíveis de cartucho: Esses fusíveis cilíndricos estão disponíveis em uma ampla variedade de tamanhos e são frequentemente usados ​​em aplicações de alta tensão.

Ao selecionar o tamanho do fusível, consulte sempre as diretrizes da NEC e as especificações dos seus componentes solares. Os fusíveis devem ser classificados para suportar pelo menos 156% da corrente esperada, arredondado para o próximo tamanho de fusível padrão.

Erros comuns a evitar ao fundir um sistema solar

• Fusíveis subdimensionados ou superdimensionados: Usar um fusível muito pequeno pode fazer com que ele queime prematuramente, enquanto usar um fusível muito grande pode não fornecer proteção adequada. Sempre dimensione os fusíveis de acordo com as diretrizes e especificações dos componentes da NEC.
• Negligenciar a fusão de painéis conectados em paralelo: Cada string conectada em paralelo deve ser fundida individualmente para evitar que um curto-circuito em uma string afete os outros. A falha na fusão de strings paralelas pode causar danos e risco de incêndio.
• Colocação ou instalação inadequada de fusíveis: Os fusíveis devem ser instalados o mais próximo possível da fonte de alimentação e sempre no fio positivo. A colocação ou instalação inadequada pode reduzir a eficácia do fusível e potencialmente causar danos ao seu sistema.

Técnicas adequadas de instalação de fusíveis

Ao instalar fusíveis em seu sistema solar, siga estas práticas recomendadas:

• Use o correto fusível ou caixa de disjuntores para o tipo e tamanho do fusível. Para explorar melhor as caixas de componentes, leia Porta-fusíveis: tudo o que você precisa saber.
• Instale fusíveis no fio positivo, o mais próximo possível da fonte de alimentação.
• Use conectores e tamanhos de fio adequados, garantindo uma conexão firme e segura.
• Identifique cada fusível ou disjuntor claramente, indicando sua finalidade e classificação.
• Mantenha os fusíveis e disjuntores limpos e livres de corrosão, substituindo-os conforme necessário.

Manutenção e solução de problemas

A manutenção e inspeção regulares de seus fusíveis e disjuntores solares podem ajudar a prevenir problemas e garantir a longevidade do seu sistema. Periodicamente:

• Inspecione visualmente os fusíveis e disjuntores em busca de sinais de corrosão, danos ou superaquecimento.
• Verifique as conexões quanto ao aperto e limpeza.
• Teste a continuidade dos fusíveis usando um multímetro para garantir que ainda estejam funcionais.
• Substitua quaisquer fusíveis queimados ou disjuntores desarmados, investigando a causa da falha antes de restaurar a energia.

Se você tiver falhas repetidas de fusíveis ou disparos de disjuntores, isso pode indicar um problema mais sério com seu sistema solar. Consulte um instalador solar ou eletricista profissional para diagnosticar e resolver o problema.

Conclusão

Qualquer sistema de painel solar que inclui um fusível entre os painéis e o controlador de carregamento é altamente recomendado, pois protegerá aparelhos elétricos e dispositivos contra picos de energia e evitará que os fios superaqueçam ou peguem fogo como resultado de uma sobrecorrente. Mesmo sendo um menor PV sistema com painéis conectados em série pode não exigir um fusível, é sempre aconselhável prevenir do que remediar. Um fusível rápido é a opção mais segura para o sistema. Referir-se Beny para melhores soluções para sistemas de energia solar.