Fontes Chaveadas

Quando fiz o projeto elétrico do nosso trailer utilizei uma fonte chaveada para fazer o papel de carregador de baterias. Isso gerou um bom interesse no assunto, e acabei ficando com receio que meu próprio uso e meus conselhos acabem gerando problemas inesperados, possivelmente sérios. Então vou centralizar aqui algumas informações pra quem se interessar pelo assunto ou resolver experimentar algo nessa área.

Nunca trabalhei com 110/220V ou 12V. Devo usar uma fonte chaveada?

Não. Muitas fontes chaveadas não tem proteção suficiente e 110/220V mata com facilidade, direta ou indiretamente (incêndios, explosões, etc). Mesmo 12V pode causar grandes problemas devido a alta corrente disponível em uma bateria chumbo-ácido, então por favor busque um equipamento pronto orientado para o fim desejado.

Sou averso a riscos. Devo usar uma fonte chaveada?

Não. Utilize equipamentos que foram projetados para o fim desejado, pois difícilmente vão apresentar defeitos sérios, e terão melhor chance de funcionar bem sem qualquer tipo de atenção.

Meu trailer queimou inteiro quando eu usei uma fonte chaveada. É normal?

Sim, é uma possibilidade.

O que são fontes chaveadas?

Fontes chaveadas são dispositivos eletrônicos que convertem corrente alternada (AC) na tensão de 110V e/ou 220V em corrente contínua (DC), e as fontes chaveadas mais interessantes para o uso em RVs são aquelas com saída ajustável ao redor da faixa entre 11 e 15V. Então, o papel básico de uma fonte chaveada é muito semelhante ao de um transformador isolador de 110/220V para 11-15V seguido de um estágio retificador que transforma a saída em corrente contínua (DC).

Quais as vantagens das fontes chaveadas?

Por serem dispositivos eletrônicos, fontes chaveadas são bem mais leves e com frequência mais baratas do que equipamentos de potência e funcionalidade equivalentes que utilizem transformadores. Também é comum encontrar nessas fontes uma saída continuamente ajustável na faixa ao redor de 11 a 15V, o que facilita o uso em circunstâncias diversas. Outra vantagem é que a conversão de tensão é feita com maior eficiência energética. Algumas dessas fontes também são bi-volt automático, o que é útil no caso dos RVs.

Quais as desvantagens das fontes chaveadas?

A principal desvantagem das fontes chaveadas diz respeito a segurança. Um transformador isolador é considerado uma forma segura de se transformar tensão 110/220V em tensões mais baixas, por ter a chamada separação “galvânica” entre a alta e a baixa tensão – a transferência de potência é feita por indução eletromagnética. Já uma fonte chaveada faz o controle de tensão eletronicamente, o que pode gerar falhas bem mais perigosas. Outra desvantagem dessas fontes se comparada a uma fonte linear baseada em transformador é que a saída contínua é mais suja, com traços da alta frequência que foi utilizada em seu funcionamento – o chamado “ripple”. O tamanho do ripple vai depender da qualidade da fonte, mas é comum observar variações muito rápidas na faixa de 100mV a 200mV.

O que acontece se corrente excessíva for solicitada da fonte?

A resposta depende da fonte. Algumas fontes automaticamente diminuem a tensão para que somente a corrente máxima especificada seja fornecida. Outras entram em modo de sobrecarga e se desligam. Outras simplesmente queimam. Consulte o manual da fonte para mais detalhes, e se não houverem detalhes assuma o pior.

Quais as características desejáveis quando procurando uma fonte chaveada?

A capacidade de fornecimento de corrente da fonte deve ser superior a capacidade desejada, e se possível com alguma margem. É melhor utilizar uma fonte mais robusta com menos capacidade do que utilizar uma fonte muito próximo da sua capacidade. Para o uso em RVs é importante a fonte ser bi-volt, e se possível com seleção automática pela conveniência de não precisar cuidar antes de ligar. Se o anúncio informar que é bi-volt mas não mencionar que é automático, provavelmente não é. Em termos da tensão fornecida, o ideal é que a fonte tenha um ajuste contínuo de tensão no mínimo entre 12 e 14.4V. Algumas fontes possuem uma seleção discreta entre duas ou três opções somente, o que restringe um pouco o uso que se pode fazer delas. Algumas fontes também possuem ajuste de corrente máxima. Isso pode facilitar bastante a ligação correta em uma bateria (ver questões relacionadas). Outra característica a observar é o que ocorre com a fonte quando há uma sobrecarga de corrente. Algumas fontes limitam a corrente máxima fornecida eletronicamente para não excedê-la, outras entram em um modo de sobrecarga e se desligam, e outras queimam se forem utilizadas acima da capacidade. A melhor opção depende do uso, mas algum tipo de proteção é aconselhável. Se o manual não informar o modo de sobrecarga, provavelmente não existe nenhum. Também é interessante observar que outros modos de proteção a fonte disponibiliza. Existem fontes com controle de temperatura excessíva, proteção contra curto-circuitos, proteção contra sobrecarga, proteção contra polaridade invertida, etc. Quanto mais segurança melhor. Os displays auxiliares informando a tensão e corrente atuais são uma conveniência, mas com frequência esses displays não são precisos, então é importante utilizar um multímetro confiável quando for fazer algum ajuste. Outra característica que não é crítica mas é desejável é o controle de ventilação baseado na temperatura ou na corrente fornecida. Isso permite um funcionamento mais silencioso da fonte uma vez que esteja funcionando com pouca ou nenhuma carga.

É possível ligar uma fonte chaveada diretamente na bateria?

Sim, é possível, mas devem ser observados alguns cuidados. Um carregador simples de baterias chumbo-ácido pode ser feito ajustando-se a tensão máxima a que a bateria é submetida, e também a corrente de carga enviada a bateria. Ajustar a tensão de uma fonte chaveada que seja recomendada para esse uso pode ser feito facilmente manipulando-se o trimmer de ajuste de tensão que faz parte da fonte. A tensão de saída deve ser ajustada para 13.2V utilizando um multímetro confiável, e esse ajuste deve ser feito sem nenhuma carga (sem bateria). Não utilize os displays que são parte de algumas fontes para esse ajuste, pois com frequência eles não são confiáveis. Tensões utilizadas na carga de baterias chumbo-ácido são sempre um compromisso entre vários interesses conflitantes. O uso de 13.2V em geral deve ser baixo o suficiente para não danificar a bateria durante ligações prolongadas, porém também aumenta bastante o tempo de carga se comparado a um carregador inteligente que trabalha com tensões e correntes variáveis. Porém, é bom medir se essa tensão está ocasionando a entrada de corrente relevante na bateria por períodos excessivamente longos, o que poderia indicar problemas na bateria ou na tensão utilizada. Também é importante observar que baterias chumbo-ácido precisam ser carregadas até tensões mais altas por curtos períodos regularmente para que elas preservem um correto funcionamento. Esse processo pode ser feito manualmente com o conhecimento e cuidado adequados, ou automaticamente desconectando a bateria de seu circuito e conectando a um carregador alternativo apropriado. É recomendável que isso seja feito a cada 1 ou 2 mêses. O ajuste de corrente fornecida também pode ser configurado em algumas fontes, mas a maioria das fontes não possuem essa opção. Nesse caso, um método alternativo será necessário, por exemplo com uma lâmpada 12V de potência adequada em série entre a fonte e a bateria, ou com um resistor de resistência e capacidade de dissipação adequados. Uma vez que o controle de tensão e corrente estejam implementados, é muito importante medir o conjunto em funcionamento ao longo de uma carga completa, partindo de uma bateria com apenas 20% de sua carga nominal. Um conjunto configurado incorretamente poderá danificar rapidamente a bateria e potencialmente a própria fonte chaveada.

É possível ligar uma fonte chaveada na bateria e na carga (refrigerador, inversor, etc) ao mesmo tempo?

Sim, é possível, mas além dos detalhes mencionados acima para a ligação em uma bateria, outros cuidados também devem ser tomados. A corrente que precisa ser fornecida para um inversor funcionar pode ultrapassar muito a corrente máxima recomendada para a carga do banco de baterias. Nesse caso, será necessário isolar as baterias e a carga através de um diodo apropriado e efetuar o fornecimento de carga da fonte para as baterias através de algum mecanismo que limite a corrente máxima de carga, conforme mencionado acima para o caso de ligação entre a fonte e a bateria. Novamente, é importante medir o conjunto final com cuidado. Tensão ou corrente excessivos podem danificar facilmente a bateria, a fonte, e inclusive os demais equipamentos conectados a fonte. É fundamental verificar se a tensão de carga apropriada que está sendo utilizada para a bateria é também aceitável para todos os equipamentos conectados ao circuito.

É possível ligar uma fonte chaveada em um carregador solar?

Com algum cuidado, isso pode dar certo, mas também pode causar problemas. Para funcionar a saída da fonte chaveada deve ser conectada junto a entrada das placas solares no carregador solar, e devem ser utilizados diodos tanto na saída das placas solares quanto na saída da fonte chaveada para que não exista corrente reversa circulando pelas placas, e para que a fonte não seja submetida a tensões mais altas do que ela foi projetada. Outro fator que deve ser cuidado é que muitos carregadores solares mais simples não fazem qualquer controle de corrente, e simplesmente entregam a corrente que lhes é ofertada. Corrente excessíva pode danificar as baterias rapidamente, e pode também danificar tanto o controlador solar quanto a fonte chaveada. Por esse motivo, é muito importante que alguém capacitado faça a medição da corrente sendo fornecida para a bateria. Isso deve ser feito recarregando uma bateria em apenas 20% de sua carga nominal. Ainda assim, mesmo que tudo isso funcione bem, existe a possibilidade desse processo danificar o controlador solar, pois ele não foi projetado para esse fim. Quem o utilizar para esse propósito assume esse risco.

1 Curtida

Gustavo, uma verdadeira aula…lendo de novo, e reaprendendo de novo…como é bom isso!
Grande abraço!

Dardo.

1 Curtida

Estou confiando em todas as aulas do Gustavo para ligar a minha fonte chaveada no meu trailer.:+1:

1 Curtida

Gustavo, tenho a intenção de utilizar uma fonte chaveada como segunda opção de fonte de energia para carregar as baterias do trailer além do painel solar, mas estou buscando mais opiniões antes de investir em um equipamento.
Veja se pode me ajudar…
Estou pensando em variar a fonte de energia do controlador solar entre o painel solar e uma fonte chaveada , utilizando uma chave para a seleção de uma das opções.
Meu controlador trabalha com sistema MPPT e tem capacidade para 40A. Meu painel normalmente fornece uma tensão de 36V, então pensei em utilizar uma fonte chaveada de 24V de tensão, 20A de corrente.
No teu trailer tu ligou a fonte chaveada diretamente nas baterias ou na entrada de energia do controlador solar?
O que achas desta forma que estou pensando em usar os equipamentos?
Desde já, obrigado!
Abraço.

Buenas Matheus,

Transformando pra 12V e considerando as perdas chuto que fazendo isso deve te sobrar pelo menos uns 35-38A se a eficiência do controlador for boa (>= 90%). Isso é razoável, e deve te carregar um banco de baterias compatível com um trailer sem maiores dificuldades.

Alguns cuidados que devem ser tomados:

  • Qual a capacidade do banco de baterias? Não pode ser muito pequena pra suportar uma carga dessas sem danificar. O manual das baterias costuma informar a corrente de carga recomendada. Se não houver manual, melhor ligar para o fabricante.
  • Qual o comportamento da fonte chaveada ao chegar no limite da capacidade (20A)? Algumas controlam pra não exceder, outras se desligam, outras explodem. :slight_smile: É possível baixar a tensão para diminuir a corrente que a fonte está fornecendo pro sistema, mas isso provavelmente vai ser difícil de ajustar estando ligado em um controlador MPPT. Então o ideal é que a fonte controle pra não exceder.
  • Vais ter que colocar diodos nas saídas das placas solares para não passar corrente reversa por elas. Isso causa perda de energia, esquenta as placas, e pode facilmente danificá-las.

No nosso eu liguei diretamente nas baterias. A primeira mensagem desse tópico descreve bem os cuidados que devem ser tomados ao se fazer isso. No teu caso tu não vais poder ligar diretamente nas baterias a menos que estejas utilizando as baterias em série e que a tua fonte na verdade forneça mais do que 24V. Vais precisar de pelo menos uns 26V pra isso, e o ideal seria por volta de uns 26.4V, que daria uns 13.2V pra cada bateria. Note porém que as baterias devem estar balanceadas antes da ligação em série se for utilizar dessa forma.

Olá Gustavo,
Procurei diversas opções vendidas pela internet, mas dentre as que dizem ter proteção para sobrecarga na saída, nenhuma que vi consta a informação referente ao comportamento da fonte em situação de sobrecarga, se controlam para não exceder a capacidade ou se desligam.
Pensei em uma de 24V 20A com a intenção que o gerenciamento do controlador de carga
ajuste a tensão e corrente e só entregue o necessário para as baterias, assim como ele faz quando a fonte de energia é o painel solar. Como pretendo usar a fonte chaveada só para eventuais carregamentos com o trailer na garagem, serão situações em que as baterias precisarão de pouca carga, então dificilmente o controlador irá exigir da fonte sua capacidade total (acho). Ainda que o sistema de segurança atue desligando a fonte, seria válido, imaginando que dificilmente ele seria acionado.
Na teoria tudo parece funcionar. :grinning:
Quanto aos diodos, pretendo utilizar uma chave selecionando a entrada de energia do controlador de carga entre as opções de painel solar ou fonte chaveada, pois a utilização da fonte será com o trailer na garagem, situação em que o painel não é útil. Desta forma não terei corrente reversa no painel, pois ele estará desconectado do controlador.
Um dia desses eu estive em Pelotas na Unitel Transformadores para pedir informações sobre as fontes chaveadas que eles importam, mas infelizmente não souberam me dizer com certeza quais os sistemas de proteção que elas possuem.
Obrigado pelas dicas!

MPPT significa Maximum Power Point Tracking. O sistema otimiza a tensão de entrada para entregar a maior quantidade de energia possível para o outro lado, na expectativa que existe uma fonte de energia na entrada que é variável e limitada naturalmente pelo sol e pela natureza da placa. Do outro lado, a tolerância de baterias a entrada ou saída de corrente é alta, e eventualmente tu vais ter consumo ligado que vai aumentar ainda mais a demanda de energia ao baixar a tensão dos cabos. Então sim, pode dar tudo certo se houver de fato um circuito limitante no controlador ou na fonte, ou se por sorte nunca passar mais do que o limite da fonte, mas se não houver nenhum circuito limitante no meio do caminho, pode queimar não só a fonte quanto pode queimar o controlador também se a fonte chegar a entregar mais do que 40A, e dependendo do caso também o resto do trailer!

Oi Gustavo. Tudo bem?

Muito legal esse seu artigo sobre fontes chaveadas.
Estava mesmo pesquisando sobre o assunto. Espero que você possa me ajudar.

No seu artigo você já responde a minha pergunta, mas fala muito do risco. Pois é, eu gostaria de ligar a fonte chaveada no controlador solar mppt (Controlador Solar Tracer 3210an 12v-34v Epever Mppt 30a).
No meu atual sistema, eu tenho duas placas de 140w cada ligadas em série que fornecem 40v no pico (segundo o controlador). E para ajudar no carregamento da bateria eu tenho um carregador elétrico que fica ligado direto na bateria e o trailer praticamente fica semanas ligado direto na energia (esse carregador eu quero substituir, pois ele não parece ser exatamente inteligente e está mal dimensionado, pois ele tem 30a, enquanto que minha única bateria é de apenas 100ah).

Eu gostaria de bolar um sistema que (1) usasse prioritariamente a energia solar e somente quando necessário usasse o carregador elétrico e (2) todo o sistema de carregamento da bateria fosse gerenciado somente pelo controlador mppt (por sua inteligência reconhecida e porque imagino que duas fontes carregando ao mesmo tempo a bateria não seja saudável para ela).

Parece fácil fazer com que a fonte chaveada funcione apenas quando a energia solar não esteja sendo suficiente, pois posso colocar um automático que liga a fonte quando a bateria atingir 12v e ficando ligada até 14v, por exemplo (ver https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-812107634-automatico-para-controlar-carga-de-bateria-ou-sistema-solar-_JM).

No entanto, minha principal preocupação é ligar essa fonte em conjunto com as placas solares. Você falou e outra pessoa já me advertiu do risco de queimar as placas ou a fonte. Mas você mencionou que eu poderia usar diodo, certo? Já li a respeito e inclusive encontrei um esquema que falaram que poderia dar certo. Parece que as placas normalmente já possuem diodo, então bastaria ligar esse diodo na fonte, correto?

c69bda79-1794-4c1e-bcfb-b6c5bcd70ab8

O que você acha disso? O uso de diodo é garantido? Qual seria a voltagem ideal da fonte para atuar nesse sistema? Você usou a fonte ligada no controlador no seu trailer ou direto na bateria?

A propósito, meu consumo 12v é de uma geladeira, algumas lâmpadas de led, bomba da água e antena da tv. Pretendo refazer a fiação e ligar tudo na saída do controlador mppt no futuro (ví que tem um post aqui no site que você comenta que fez isso também). Tenho um Turiscar Rubi 1980.

Se você me desaconselhar ligar a fonte chaveada no controlador, pretendo manter a ideia de automação para ligar o carregador elétrico, para ligar somente quando a energia solar não estivesse dando conta, mas aí vou comprar um pequeno carregador de 10a, pois essa capacidade parece ser mais adequada para a minha bateria, muito embora eu não descarto de no futuro passar a usar uma bateria maior (ou duas), aí nesse caso eu teria que comprar outro carregador (por isso a vantagem de usar a fonte chaveada no controlador, pois ele gerencia o correto carregamento da bateria mandando apenas a corrente adequada). Cogito esse carregador (se não for usada a fonte), pois tem custo razoável (R$ 160) e se diz inteligente: http://jfaeletronicos.com/project/fonte-e-carregador-10a-slim/

Obrigado. Marcelo.

Olá Marcelo,

O problema é que equipamentos para consumo já são feitos (ou deveriam ser feitos) com uma série de cuidados que podem levar a crer que tensão de 110V ou 220V é algo seguro de se manipular, mas na verdade não é, e isso aqui é um forum público onde vamos encontrar todos os tipos de experiências. Então é importante lembrar: eletricidade, mesmo em baixa tensão, causa fogo facilmente e a maioria dos nossos trailers são de madeira, com pessoas dormindo dentro. Na dúvida, sempre procurem alguém com experiência para fazer o projeto e as ligações de forma segura. Também há o problema da qualidade dos equipamentos… muitos equipamentos baratos não seguem as normas de segurança que deveriam seguir. Isso tudo cria uma situação que fica difícil de recomendar algo sem que possa ocorrer algo muito sério. Por favor tomem cuidado e procurem profissionais.

O fato dele dizer 30A não quer dizer necessariamente que ele vai fornecer energia em excesso para a bateria. Eu sugiro fazer um teste: deixe a bateria descarregar até o limite razoável (~11.2V), ligue o carregador, e faça a medição da tensão dos cabos e da corrente entrando na bateria. Aí sim fica mais fácil dizer se é um problema ou não.

Não há diferença para a bateria se são uma fonte ou cinco. O que vai contar para a bateria é a tensão, a corrente de entrada, o tempo de carga, a temperatura, etc.

Pode ser ainda mais fácil que isso, caso se consiga regular uma fonte de qualidade em torno dos 13.2V, e deixando o carregador solar em paralelo. Se houver sol bom, o carregador solar vai aumentar a tensão acima dos 13.2V e a física toma conta do resto.

Não… dois problemas aqui: o diodo que tem nas placas são diodos chamados “de passagem” (bypass). Eles facilitam a passagem da corrente por uma placa, para que quando as placas estiverem ligadas em série e uma delas estiver na sombra, a corrente passe “ao lado” da placa ao invés de “por dentro” dela. Então esse diodo não estaria ajudando no sentido em que sugeres. Isso é um problema, pois realmente pode ocorrer tensão reversa na placa sem o diodo de bloqueio, o que pode fazer com que a placa se torne uma resistência na medida em que a corrente circule de forma reversa. Isso faz com que a placa esquente, diminuindo a vida útil dela, e colocando energia fora.

Além disso, há um outro problema: esse diodo na frente da fonte realmente é necessário para evitar que a tensão mais alta da placa queime a fonte, porém ele vai evitar que a fonte consiga ler a tensão dos cabos. O resultado é que esse “modo inteligente” do carregador não vai funcionar. Ele vai achar que a bateria está sempre a zero, e pode até mesmo se recusar a funcionar por achar que a bateria está ausente ou em mal estado.

Finalmente, ainda há um outro problema: os controladores MPPT funcionam medindo vários pontos de tensão para tentar verificar onde está a melhor performance das placas solares. Ao disponibilizar uma fonte de N amperes na mesma entrada, em uma tensão fixa, isso pode confundir o controlador dependendo de como ele foi feito.

Se tens um bom carregador inteligente, confiável, a forma mais simples é colocá-lo na parte “de dentro” do circuito, em paralelo com o controlador. Sem diodo.

Como um detalhe, é bom ter cuidado com o que se liga nos “equipamentos” alí. Inversor tem que vir direto da bateria (não colocar ele no meio, entre a fonte/controlador e a bateria), e essa conexão não pode ser muito longa ou o inversor não vai funcionar direito.

Por favor tome cuidado se for fazer em casa. Cuidado com cabos e equipamentos que não estejam bem presos, conexões expostas, tensões excessivas, equipamentos ruins, materiais metálicos soltos, etc.

Grande abraço.

1 Curtida

Oi Gustavo.
Muito obrigado por ter respondido minhas perguntas.

Acabei optando por uma fonte pequena, de 10a da JFA. Esse carregador se diz inteligente e vou ligá-lo diretamente na bateria, em paralelo com o controlador solar, como você sugeriu. Segundo o manual, essa fonte tem um modo Auto SCI, que “Permite que a saída da fonte opere em 14,4V quando o sistema requisitar mais energia. Na flutuação opera com a tensão de saída em ciclos de 13,8V durante 5 minutos e 14,4V durante 10 segundos.”

Também comprei uma plaquinha de automação, que vai ligar e desligar o carregador elétrico entre determinadas voltagens, permitindo que a energia solar seja a prioritária sempre que possível.

Gostei muito da sua ideia de ajustar a voltagem da fonte para em torno dos 13,2 e deixar o carregador solar em paralelo fazendo seu trabalho de inteligência automaticamente acima dessa voltagem. Uma pena que essa fonte que já comprei não tem esse modo de regular a voltagem (pelo menos não que eu saiba).

Legal transmitir essa preocupação de bem instalar tudo com a participação de um profissional. Eu mesmo sou um entusiasta, mas não me atrevo a instalar. A instalação sempre é feita por um bom profissional que faz o que eu pedi - ou não. :smiley:

Agora também cogito refazer toda a parte elétrica, tanto 12v como 220v, para garantir a segurança. Mas não queria fazer nada muito drástico, não quero mexer em forração etc. Acontece que os fios não estão com cara de que vão sair de boa vontade para dar lugar para os novos fios. Mas vamos lá.

Mais uma vez, muito obrigado.
Grande abraço.

Olá pessoal, pra montar minha casinha optei arriscar em usar baterias de Lithiun, são 400A no total. Usei um controlador solar MPPT 20A (MPPT China) com placas de 150Wp e elas carregaram muito bem, não esquentaram. Porém, qdo tentei carregar com uma fonte chaveada comum a mesma queimou, entrei em contato com o fabricante das baterias e eles me disseram que a a fonte não estava ajustada e provavelmente a bateria puxou 30A e a fonte não deu conta, então me mandaram uma fonte chaveada que eles usam de 30A simples dessas de R$100 no ML e ela carregou numa boa as baterias, sem esquentar quase nada e super rápido.
Mas ainda sim tenho medo de usar estas fontes, são muito frágeis a impactos e trepidação do carro e até agora não sei se a bateria puxou mais do q a fonte aguentava, se a fonte era porcaria ou se eu aumentei a tensão rápido demais kkkk

O fato é que depois disso e de ler este tópico tmb estou pensando na possibilidade de usar um controlador de carga entre a bateria e o carregador como um “filtro”. Por favor, quem tiver esta experiência passe ai, queimar fonte não é legal kkkkk

1 Curtida

Boa tarde a todos, alguém já usou este relé de comutação solar/rede ? Sabem se vale a pena?

Pode ser interessante colocar algo entre a fonte e a bateria sim se a fonte for de má qualidade. Por outro lado, só se o controlador for de boa qualidade, se não o problema aumenta ao invés de diminuir. :slight_smile:

2 Curtidas