DETAILED ANALYSIS AND INSTALLATION OF THE OPERATION AND SIZING OF THE SOLAR INVERTER.
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8014990
Arthur Fontenele Menezes1
Caio Natan Freire de Castro2
Eurico Evangelista Coelho Neto3
Heliel Mendes Soares4
William Félix da Rocha5
João Edson Leite Júnior6
RESUMO
O Inversor Solar é um equipamento criado para converter a energia captada pelos painéis solares em corrente contínua para corrente alternada. A corrente alternada é a que usamos em nossas casas e empresas. Ou seja, o inversor solar é fundamental para que possamos utilizar de maneira rotineira nas residências, e ou empresas de modo geral. A inovação que a energia limpa traz ao meio ambiente, é de suma importância, a instalação do inversor solar isenta desmatamento ou quaisquer meios que agridem a flora e ao meio ambiente. O seu design traz facilidade para a sua utilização, sendo de simples compreensão para o seu funcionamento, interface resumida para ser objetiva nos processos aplicados das suas funções, acompanhada do manual, onde específica também quais demandas o inversor pode ser aplicado. A sua fácil manutenção requer cuidados assim como o seu manuseio diário dentro da casa, o inversor estudado, foi cedida pelo docente professor João Edson Leite Júnior,onde os discentes analisaram possíveis avarias externas, componentes e o estudo de demanda, onde tiveram êxitos nas pesquisas analisadas.
Palavras chaves: inversor solar, corrente, fotovoltaica, manutenção.
ABSTRACT
The solar inverter is a device created to convert the energy captured by the solar panels in direct current to alternating current. Alternating current is what we use in our homes and businesses. That is, the solar inverter is fundamental so that you can use photovoltaic energy to power the electrical appliances you use indoors, the innovation that clean energy brings to the environment, it is of paramount importance, the installation of the solar inverter free deforestation or any means that harm the flora. Its design makes it easy to use, simple to understand for its operation, a brief interface to be objective in the processes applied to its functions, accompanied by a manual, which also specifies which demands the inverter can be applied to. It’s easy maintenance requires care as well as daily handling inside the house, the inverter studied was provided by teacher João Edson Leite Junior, where the students analyzed faults, components and the demand study, where they were successful in the research analyzed.
Keywords: solar inverter, current, photovoltaic, maintenance.
INTRODUÇÃO
O inversor da marca Solar, off Grid de 2,4kW 220W 220VAC/24dc MPPT Solar. Entretanto para o cunho de conhecimento a descoberta da energia solar foi em 1839, pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel. Foi vista como uma criação futurista que poderia revolucionar o mundo da elétrica, com uma geração de energia limpa. A origem da energia solar deve-se ao sol, atualmente grandes processos envolvem essa energia, principalmente na geração de energia solar fotovoltaica, no aquecimento de água termossolar e usinas. Após a descoberta do efeito fotovoltaico pelo físico francês, só tivemos a primeira criação de células fotovoltaicas em 1883, por Charles Fritts. Contudo só foi consolidada em 1954, por Russell Shoemaker Ohl.
Foi apresentada a primeira célula fotovoltaica na reunião da National Academy Of Sciences, logo tendo apoio de patrocínios podendo intensificar o seu trabalho para a fabricação em massa das células. Em 1958 Russell Ohl patenteou o sistema fotovoltaico que até hoje se mantém como engenharia base para fabricação de células fotovoltaicas e inversores/carregadores.
DESING E ARQUITETURA DO INVERSOR
Visando proteger todos os componentes eletrônicos, e manter um formato que seja limpo e pouco chamativo em quaisquer ambientes, o formato retangular foi o mais ideal e mais usado para a fabricação de inversores, pois para fazer as suas conexões externas fica de fácil compreensão, a ilustração a seguir mostra uma aplicação básica deste inversor/carregador. Ele também inclui os seguintes dispositivos para completar todo o sistema.
• Gerador ou Rede Elétrica.
• Módulos FV.
Pesquise o seu integrador de sistemas para outras arquiteturas de sistemas possíveis, conforme as suas necessidades. Este inversor pode alimentar todos os tipos de eletrodomésticos em casa ou no escritório.
ANÁLISE E COMPONENTES EXTERNOS DO INVERSOR
Para o estudo da inversora os alunos precisaram dos seguintes materiais.
I. Multímetro Digital;
II. Luvas de proteção;
III. Óculos de proteção;
IV. Chave estrela; V. Chave Philips.
Cada material citado, foi disponibilizado pela universidade Metropolitana de Rondônia, onde atende todas as normas da ABNT em seus laboratórios, ficando isento para os alunos quaisquer gastos financeiros para a realização da análise.
Feito uma detalhada vistoria observasse zero avarias na inversora, precisando somente da limpeza externa, feito por panos de microfibras.
COMPONENTES INTERNOS E ANÁLISE
Após tirar os seus 8 parafusos que prendem a carcaça da inversora, os discentes separam os componentes eletrônicos internos por partes, para a compreensão de cada item utilizado na transformação de energia sendo eles:
- Resistores:
Componente que tem por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica; - Diodos:
Componente que permite a passagem da corrente elétrica somente em um sentido, funcionando como chave de acionamento automático; - Leds:
É um diodo semicondutor que emite luz, quando energizado; - Capacitores:
Componentes eletrônicos que armazenam energia e ajudam no controle de energia; - Transistores:
Componente capaz de amplificar ou interromper sinais elétricos; - Circuitos integrados:
Componente eletrônico que incorpora miniaturas de diversos componentes; - Botões:
Componentes que fazem contato aberto/fechado; - Display de sete segmentos:
Composto por sete elementos, os quais podem formar números; - Tela display:
Componente que serve para mostrar informações dos sinais gerados; - Jumper:
Cabos para fazer contatos entre os componentes; - Relé:
Componente eletrônico de contato mecânico que possibilita o controle de circulação da corrente entre dois terminais isolados através de sinais digitais; - Varistores:
Semicondutor não linear de dois elementos que diminui a resistência sempre que a tensão aumenta, sendo assim, normalmente utilizado como supressor de picos de tensão em circuitos sensíveis; - Placas de circuitos impressos:
São componentes essenciais para quem deseja iniciar com o desenvolvimento de módulos e produtos acabados, removendo as limitações de uma protoboard e proporcionando melhores contatos através de soldas; - Conectores e soquetes:
São equipamentos indispensáveis para o desenvolvimento da grande maioria dos projetos robóticos e de eletrônica uma vez que permitem a fixação e ligação entre terminais; - Dissipador de calor:
Componente utilizado em diversos equipamentos com a finalidade de dar suporte ao trabalho de outros componentes que convertem energia em calor e que precisam dissipar este calor de forma mais ágil e eficaz; - Regulador de tensão:
Componente eletrônico projetado para manter automaticamente um nível de tensão constante em determinado circuito, de forma a permitir trabalhar com maiores tensões de energia nos pinos de entrada e menores tensões nos pinos de saída; - Toroides/Bobinas:
Pequenos condutores que podem ser usados para grandes gerações de energia;
A análise visual mostra zero avaria nos componentes, logo os discentes testaram todos os componentes integrado ligados a fonte fornecida à bateria, com o multímetro e observasse:
Imagens do inversor EnSolar no laboratório Metropolitana.
Imagens do inversor EnSolar no laboratório Metropolitana.
Imagens do inversor EnSolar no laboratório Metropolitana.
Imagens do inversor EnSolar no laboratório Metropolitana.
Imagens do inversor EnSolar no laboratório Metropolitana.
DIMENSIONAMENTO
O primeiro passo para se realizar o dimensionamento, é verificar a potência dos equipamentos eletrodomésticos que são utilizados, o seu tempo de uso e quantidade.
1º passo: fazer o cálculo da energia consumida.
Após os resultados dentro dos padrões, o inversor é dimensionado pelos discentes para atender a demanda de 780watts, de uma casa. Cujas especificações dos eletrodomésticos são:
a. Geladeira duplex de 500W;
b. Ventilador de parede 150W;
c. Computador 30W;
d. 6 Televisões 100W.
Tendo como limite imposto pelo fabricante de 2,4Kw o inversor solar, a demanda calculada está dentro da potência transformada do equipamento.
O inversor, solar Off Grid de 2,4Kw 220vac/24vdc Mppt, acompanha em sua embalagem os seguintes componentes externos:
• Unidade x 1
• Manual do Usuário x 1
• Cabo de comunicação x 1
• CD de Software x 1
Os discentes de engenharia fizeram a inspeção em cada componente, na intenção de verificar possíveis danos, mas nada foi encontrado, podendo prosseguir na sua instalação.
Conforme as normas do fabricante, os discentes seguiram os seguintes pontos:
• Não monte o inversor em materiais de construção inflamáveis.
• Monte este inversor em uma superfície sólida
• Instale este inversor ao nível dos olhos para ler o visor LCD.
• A temperatura ambiente deve estar entre 0 ° C e 55 ° C para assegurar uma operação adequada.
• O inversor deve ser fixado verticalmente à parede.
Após a instalação na parede da residência, os cabos externos poderão ser conectados ao inversor. Os discentes de engenharia elétrica fizeram os cálculos de corrente, para dimensionar os dispositivos de segurança no equipamento. Sendo eles os disjuntores e fusíveis, seguindo as normas ABNT 5410, logo a especificação do fabricante no manual é imposta, facilitando o serviço de instalação.
CONEXÃO DA BATERIA
O banco de baterias é organizado pela demanda da casa, os discentes de engenharia elétrica utilizaram 2 baterias de 12v, seguindo as etapas abaixo:
I. Removeram 18 mm da isolação dos condutores positivo e negativo.
II. Prestaram os terminais metálicos apropriados nas pontas dos cabos positivo e negativo utilizando uma ferramenta de prensar cabos adequados.
III. Fixaram o suporte de cabos ao inversor com os parafusos fornecidos. IV. Conectaram as baterias conforme ilustração abaixo.
V. Inseriram os cabos da bateria nos conectores de bateria do inversor e verificaram se os parafusos estavam apertados com torque de 2Nm no sentido horário. Certificaram de que a polaridade das baterias e no inversor/carregador esteja corretamente conectada e que os condutores estejam devidamente apertados nos terminais da bateria.
VI. Para prender firmemente os cabos colocaram uma abraçadeira.
CONEXÃO DA ENTRADA E SAÍDA AC
Os equipamentos de proteção contra distúrbios elétricos, e para ter uma fácil manutenção onde o equipamento desliga por total a energia elétrica, foi seguida pelos discentes conforme as normas do fabricante.
Disjuntor AC de 40A para 3KVA.
Uma atenção feita pelos discentes, é que na conexão das entradas deve-se atentar à dois blocos de terminais com marcas “IN” e “OUT”. NÃO inverta as conexões de entrada e saída.
Os seguintes passos foram feitos:
I. Antes de fazer as conexões de entrada/saída de AC, certificaram-se de abrir primeiro a proteção DC.
II. Removeram 10 mm da isolação dos cabos de cada um dos seis condutores.
III. Inseriram os cabos de entrada AC de acordo com as polaridades indicadas no bloco de terminais.
IV. Conectou primeiro o condutor de proteção PE.
V. Inseriram os cabos AC de saída de acordo com as polaridades indicadas no bloco de terminais. Conectaram primeiro o condutor de proteção PE.
VI. Certificaram que os cabos estão bem presos.
CONEXÃO DAS PLACAS FOTOVOLTAICA
Visando a conexão FV com a inversora, é necessário novamente um disjuntor, logo os discentes de engenharia elétrica seguiram as normas do fabricante colocando um disjuntor:
• Disjuntos bipolar AC de 40A para 3KVA;
Contudo o dimensionamento feito para as placas baseou-se pelos seguintes parâmetros:
• A tensão em circuito aberto (Voc) dos módulos fotovoltaicos não pode exceder a tensão máxima de arranjo FV em circuito aberto do inversor.
• A tensão de circuito aberto (Voc) dos módulos fotovoltaicos deve ser superior à tensão mínima das baterias.
Feito isso, os discentes seguiram os seguintes passos para instalação de placas voltaicas:
I. Removeram 10 mm da isolação dos condutores positivo e negativo.
II. Verificaram a polaridade correta do cabo de conexão dos módulos FV e conectores de entrada. Em seguida, conectar o polo positivo (+) do cabo ao polo positivo (+) do conector de entrada. Conectaram o polo negativo (-) do cabo ao polo negativo (-) do conector de entrada.
MONTAGEM FINAL
Utilizando um computador pessoal do discente de engenharia elétrica, fizeram a instalação do software de monitoramento que está contido no CD, na inversora. Após toda instalação os estudantes disponibilizaram uma cópia da interface para o consumidor manusear e saber dos status da inversora.
RESULTADO E DISCUSSÃO
Nesta seção serão apresentados análises das vistorias e após a instalação, manuseio e funcionamento da inversora solar. Inicialmente observamos que a inversora visivelmente é um equipamento de fácil compreensão, sendo objetiva e específica em suas conexões externas. Após a inspeção externa, observa-se que a sua carcaça tem uma alta proteção contra poeiras e calor, e também segura, pois é necessário ferramentas específicas para fazer a sua abertura. Os seus componentes internos se baseiam em um complexo seguimento de componentes elétricos, mas que todos possam ser identificados, com a estrutura organizada fica de fácil visualização para testar cada componente. Seguindo o manual de instrução e datasheet da inversora nota-se uma fácil compressão para os profissionais da área fazerem a sua instalação.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A análise detalhada feita teve êxito, na intenção de descobrir falhas nada foi encontrado, desde as suas partes externas até a sua montagem, tudo estava no padrão do fabricante. A inversora cedida pelo professor João Edson Leite Júnior, foi utilizada e entregue a ele em perfeito estado, o objetivo de aprendizado foi desenvolvido e concluído, juntamente com o cálculo de demanda que foi imposto na intenção de mostrar como será no trabalho real. O material usado foi disponibilizado pela faculdade metropolitana de Rondônia, onde isentou os alunos a gastarem com ferramentas para a análise.
REFERÊNCIAS
PORTAL SOLAR, Quem criou a energia solar? 2014 Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/historia-e- origem-da-energia-solar
BLOG DO JOSÉ CINTRA, Componentes eletrônicos. 2018 Disponível em: https://josecintra.com/blog/componentes- eletronicos-utilizados-circuitos/
USINAINFO, componentes eletrônicos. 2017 Disponível em: https://www.usinainfo.com.br/componentes- eletronicos-373
USINAINFO, componentes eletrônicos. 2017 Disponível em: https://www.usinainfo.com.br/componentes- eletroni ELETROWATT SOLAR EWS – Eletrowatt Solar – Soluções em energia limpa e sustentável
1Discente do curso de Engenharia elétrica, Faculdade Metropolitana de Rondônia fontenelearthur90@gmail.com,
3Discente do curso de Engenharia elétrica, Faculdade Metropolitana de Rondônia, euriconeto62@gmail.com;
4Discente do curso de Engenharia Elétrica, Faculdade Metropolitana de Rondônia helielmendes9@gmail.com.
5Discente do curso de Engenharia elétrica, Faculdade Metropolitana de Rondônia, williameletricafc@gmail.com;
6Docente: João Edson Leite Júnior Faculdade Metropolitana de Rondônia, prof.joaoedson@metropolitana-ro.com.br;