Quais tamanhos de fusíveis você precisa em seu conjunto solar

Este post vai te ensinar como determinar quando e se você precisa adicionar fusíveis em linha ao projetar um conjunto de painéis solares para trailers. Às vezes, você precisa instalar fusíveis em seu conjunto de painéis solares, às vezes não. Há bastante raciocínio por trás dessa decisão, mas, no fim das contas... o NEC (Código Elétrico Nacional) toma a decisão por nós. Ao final deste post, você saberá quando, onde e quais tamanhos de fusíveis são necessários em seu conjunto de painéis solares.

Fusão de um conjunto solar

O Código Elétrico Nacional é bastante direto sobre esta questão no NEC 690.9 (A) (edição de 2020) e diz (parafraseado para maior clareza):

Painéis solares com disponibilidade de corrente maior (séries paralelas de painéis solares) do que a classificação máxima do dispositivo de proteção contra sobrecorrente especificada para o painel devem ser protegidos contra sobrecorrente. EXCETO quando as correntes de curto-circuito de todas as fontes não excederem a amperagem dos fios e a classificação máxima do dispositivo de proteção contra sobrecorrente especificada na placa de identificação do módulo fotovoltaico.

690.9 Proteção contra sobrecorrente.

(A) Circuitos e Equipamentos. Os condutores e equipamentos de saída do circuito CC do sistema fotovoltaico e do inversor devem ser protegidos contra sobrecorrente. Os circuitos dimensionados de acordo com 690.8(A)(2) devem ser protegidos contra sobrecorrente com dispositivos de proteção contra sobrecorrente. Cada circuito deve ser protegido contra sobrecorrente de acordo com 690.9(A)(1), (A)(2) ou (A)(3).

(1) Circuitos onde a proteção contra sobrecorrente não é necessária.

Dispositivos de proteção contra sobrecorrente não serão necessários quando ambas as seguintes condições forem atendidas:

(1) Os condutores têm amperagem suficiente para a corrente máxima do circuito.

(2) As correntes de todas as fontes não excedem a classificação máxima do dispositivo de proteção contra sobrecorrente especificada para o módulo fotovoltaico ou conversor eletrônico de energia.

CONCLUSÃO: Isso significa que se a corrente de curto-circuito de todo o conjunto solar for MAIOR do que a classificação máxima do fusível em série na etiqueta do painel solar, cada painel conectado em paralelo (ou sequência em série) deve ser protegido por um fusível.

Isso significa que você precisa de duas coisas para determinar se seu painel solar precisa ser protegido por fusível:

•A corrente de curto-circuito do seu painel solar.

•A classificação máxima do fusível em série do seu painel solar.

Com essas duas informações, siga os passos deste infográfico para determinar se você precisa usar fusíveis em seu painel solar:

Por que você deve fundir um painel solar?

Caso seu painel solar precise ser protegido por fusível porque a amperagem de curto-circuito do painel é maior que a capacidade máxima do fusível em série do painel... você deve proteger seu painel no ponto em que os painéis ou strings em série se conectam para evitar possíveis incêndios ou superaquecimento devido a um painel defeituoso. Veja o que acontece em um painel sem fusível se, de alguma forma, ocorrer um curto-circuito dentro do painel:

Caso o painel nº 3 apresente um curto-circuito interno ou algum tipo de falha... os painéis nº 1 e nº 2 buscariam o caminho de menor resistência (o ponto do curto) para completar seus circuitos. Isso significa que haveria 20,4 A fluindo para o painel nº 3, combinados com os 10,2 A do painel nº 3, onde POTENCIALMENTE poderia haver 30,6 A fluindo pelo curto, o que é mais de 15 A a mais do que a amperagem máxima do painel e uma amperagem maior do que a que o painel foi projetado para suportar.

Agora... E se houvesse fusíveis conectados a cada um dos fios positivos de cada painel solar onde eles se conectam ao combinador MC4?

Caso o painel nº 3 apresente um curto-circuito interno ou algum tipo de falha... os painéis nº 1 e nº 2 buscariam o caminho de menor resistência (o ponto do curto) para completar seus circuitos. Isso significa que haveria 20,4 A fluindo para o painel nº 3, EXCETO que, como instalamos um fusível de 15 A protegendo o circuito do painel três... esse fusível queimaria e isolaria o painel problemático, resultando em um curto-circuito dentro dos parâmetros máximos de curto-circuito daquele painel.

É por isso que, por código, fusíveis são necessários neste conjunto.

Por que um painel solar NÃO precisa ser fundido?

Se a corrente de curto-circuito do painel solar for menor que a capacidade máxima do fusível em série do painel solar, o painel NÃO precisa ser protegido por fusível. A proteção por fusível deste tipo de painel não oferece proteção ou benefício adicional, e aqui está o porquê:

O diagrama acima mostra 3 painéis de 200 W conectados em série. Cada painel solar tem uma corrente de curto-circuito de 10,2 A, uma corrente de operação de 9,8 A e uma classificação máxima de fusível em série de 15 A.

Como a classificação máxima do fusível em série é 15 A, sabemos que os fios, diodos, conectores e outros componentes internos do painel solar podem suportar no máximo 15 A.

Se ocorrer um curto-circuito ou outro mau funcionamento dentro de um dos painéis solares, como a corrente de curto-circuito do conjunto é de 10,2 A, é seguro dizer que o próprio painel foi projetado para lidar com esse evento de curto-circuito, pois a corrente de curto-circuito não pode exceder a classificação máxima do fusível do painel.

Agora... E se você só quisesse adicionar um fusível "só por segurança":

No final das contas... não faria nada... Em caso de curto-circuito, fluiriam 10,2 A. Em operação normal, 9,8 A fluem. Claro, um fusível de 10 A estaria entre esses dois valores, mas a diferença de 0,2 A em qualquer direção:

• Nunca deixe o fusível queimar, ou…

• Fazer com que o fusível sofra queimaduras incômodas constantemente em condições normais de operação.

É por isso que um fusível, por código, não é necessário neste cenário.

Código elétrico vs discrepâncias do mundo real

Às vezes, haverá uma discrepância entre o que aconteceria em um cenário real e o que é exigido pelo código. Quando isso acontece... SEMPRE respeite o código elétrico. O código elétrico às vezes é um pouco mais conservador, mas existe por um motivo.

Aqui está um exemplo de uma configuração que NÃO se beneficiaria de fusíveis, mas REQUER fusíveis de acordo com o código elétrico.

Este cenário REALMENTE exigiria o uso de fusíveis neste conjunto porque a corrente de curto-circuito do conjunto de 20,4 é maior que a classificação máxima de 15 A do fusível em série dos painéis usados.

Caso o painel nº 2 apresentasse uma falha interna, a energia produzida no painel nº 1 buscaria o caminho de menor resistência e fluiria para o painel nº 2. Isso significaria que a área do painel com a falha teria potencialmente 20,2 amperes fluindo para a área afetada.

Embora existam fusíveis de 15 A nos locais corretos, a corrente que vai do painel nº 1 para o painel nº 2 não seria suficiente para queimar nenhum desses fusíveis.

Embora isso não seja o ideal, é quase impossível evitá-lo ao usar dois painéis ou duas séries em paralelo, e essa configuração NÃO é proibida pelo Código Elétrico Nacional, então é uma daquelas coisas que você simplesmente tem que sentar e dizer: "Está tudo bem". Se NÃO ESTIVESSE tudo bem... haveria um código ou norma elétrica dizendo algo sobre isso.

Fundindo um conjunto solar para campistas – Considerações finais

Falhas em painéis solares são bastante raras. A MAIORIA dos painéis solares possui diodos que impedem a maioria dos cenários acima. A fusão é necessária para garantir a redundância caso um dos diodos falhe ou algo dê errado com o painel. Um painel solar não é nada demais. É basicamente um conjunto de células de silício fundidas entre um vidro laminado conectado a diodos e fios. Mesmo que uma célula queime, geralmente o painel ainda funciona. Mas... Como o Código Elétrico Nacional (NEC) faz uma chamada específica sobre a questão da fusão de um conjunto, devemos segui-la em nossa tentativa de projetar e construir um sistema elétrico de ponta para trailers.