COMO ESPECIFICAR CABOS PARA PACKS DE BATERIAS
COMO ESPECIFICAR CABOS PARA PACKS DE BATERIAS
Um dos aspectos mais importantes do projeto e construção de um pack de baterias é determinar a bitola e o tipo de cabo a ser usado. Vários parâmetros devem ser considerados.
1-Flexibilidade do cabo
Você deve ter notado que os cabos usados em sistemas elétricos tem flexibilidade variável. Alguns cabos são bastante rígidos, enquanto que outros são bastante flexíveis.
Cabos com núcleo sólido são mais rígidos; cabos com núcleo composto de fios finos são mais flexíveis. Para aplicações onde o pack de baterias está sujeito à vibrações, se recomenda fortemente o uso de cabos flexíveis.
O material empregado na isolação dos cabos elétricos também influencia na sua flexibilidade. Para packs de baterias onde se exige alta flexibilidade do cabo, recomenda-se o uso de cabos com isolação em borracha de silicone, que é bastante flexível.
2-Temperatura de operação do cabo
A temperatura de operação do cabo é determinada pelo tipo de isolação utilizada. No mercado encontram-se cabos que operam desde 70 ºC até várias centenas de graus. Deve-se lembrar que o cabo deve suportar a temperatura do ambiente onde ele é utilizado mais a temperatura gerada nele próprio pela passagem da corrente elétrica. Os fabricantes de cabos fornecem as especificações de temperatura dos cabos, as quais devem ser verificadas cuidadosamente antes da escolha do cabo a ser utilizado.
3-Área da secção transversal do cabo – bitola do cabo
No Brasil, essa área é expressa em mm2 e descreve a área total dos condutores de cobre. Nos Estados Unidos usa-se ao invés de mm2 o padrão AWG. Quanto maior a bitola do cabo, maior será sua capacidade de corrente. Para calcular a bitola do cabo deve-se levar em consideração dois fatores principais:
-A corrente máxima suportada pelo cabo;
-A queda de tensão provocada pelo cabo.
Cada aparelho conectado a um pack de baterias terá um consumo de corrente associado à sua operação. É importante que o cabo que fornece energia a eles seja capaz de transportar a corrente normalmente esperada, além de uma margem de segurança.
Se não for possível, é provável que o cabo aqueça e potencialmente pegue fogo.
Embora os packs de baterias devam ter elementos de proteção tais como fusíveis, PTC, NTC, placa PCM, que limitam a corrente, o próprio cabo deve ser capaz de suportar com folga a corrente máxima que o pack de baterias pode fornecer, evitando que superaquecimento ocorra em circunstâncias normais.
Num pack de baterias a corrente é calculada perla seguinte fórmula:
I = P / V
Onde I é a corrente am Ampéres (A); P é a potência do equipamento alimentado pelo pack de baterias em Watts (W) e V é a tensão do pack de baterias em Volts(V).
Por exemplo, se conectarmos uma lâmpada de 50W, num pack de baterias de 12 Volts, então usando I = P / V, a corrente seria de 50W / 12V = 4,17A.
Isso indica que você pode usar um cabo para 4,17 A. Por questões de segurança, recomenda-se utilizar um cabo com capacidade adicional. Neste caso, um cabo de 0,5 mm² (11A) seria apropriado. Cada fabricante disponibiliza uma tabela que relaciona a corrente do cabo e sua capacidade de condução de corrente.
Todos os elementos de um circuito elétrico têm resistência, incluindo o cabo elétrico , o que significa que haverá perda de energia na forma de queda de tensão ao longo do comprimento do cabo.
Assim como uma lâmpada converte energia elétrica em calor e luz devido à sua resistência e, portanto, induz uma queda de tensão, um condutor de cobre tem resistência e converterá parte da energia que conduz em calor, causando uma queda de tensão da mesma maneira.
A diferença é que a queda de tensão através de uma lâmpada (ou outra carga) é ótima, pois é isso que faz com que funcione, mas a queda de tensão ao longo do cabo e outras partes passivas de um circuito não é desejável, pois não é uma conversão útil de energia.
Em sistemas de baixa tensão, o comprimento do cabo pode ter um impacto significativo na queda de tensão. Até mesmo um cabo de alguns metros para pequenos condutores de seção transversal pode produzir quedas de tensão significativas.
Então, queremos selecionar um cabo para garantir que a queda de tensão não seja tão grande que cause problemas, mas o que é aceitável e como calculamos o tamanho correto do cabo a ser usado?
Geralmente queda de tensão aceitável para circuitos de corrente contínua é de cerca de 3%. Pode-se calcular a queda de tensão no cabo elétrico usando-se a Lei de Ohm: V = I x R, onde R é a resistência por metro do cabo em Ohms/metro ( OHMS/m); I é a corrente em Ampéres (A) e V é a tensão em Volts.
Por exemplo, já sabemos que uma lâmpada de 50W, consome uma corrente de 4,17 A. Então se usássemos um cabo de 0.5mm² que tem uma resistência de 0.037 OHMS/m com um cabo de 2,5 metros de comprimento, teríamos a seguinte queda de tensão no cabo:
V = I x R = 4,17A x (5m x 0,037 OHMS/m) = 0,77V ou 6,4%
Note-se que o comprimento do cabo de 2,5 metros foi multiplicado por 2, uma vez que temos o cabo ligado no polo positiva da bateria e o cabo ligado no pólo negativo
Isso mostra que, embora o cabo de 0.5mm² esteja correto para o consumo de corrente esperado, não é aceitável para o comprimento do cabo, pois a queda é maior que 3%.
Então, o que dizer de um cabo de 1,5 mm 2 com uma resistência de 0,0127 OHMS/m?
V = I x R = 4,17A x (5m x 0,0127 OHMS/m) = 0,26V ou 2,1%
Isso mostra que o cabo de 1,5 mm2 (com corrente de 21 A) será adequado para o comprimento do cabo, uma vez que a queda está bem abaixo de 3%.
Há uma regra geral que diz que, se você não tiver certeza se o cabo tem bitola grande o suficiente para o trabalho, aumente a bitola. Isso é um pouco grosseiro e não muito científico, mas não é uma regra ruim aplicar, já que aumentar a bitola do fio.
Em resumo, então, ao selecionar seu cabo, você precisa se certificar de que:
- O cabo suporta a corrente suficiente para a carga, incluindo uma margem de segurança.
- O comprimento pretendido do cabo não causará uma queda de tensão de maior que 3%
- As propriedades da isolação do cabo são apropriadas para a aplicação