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.
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.
