Dimensionamento de Cabos

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Dimensionamento de Cabos 
Trataremos, agora, do dimensionamento dos condutores em sistemas fotovoltaicos isolados. 
O dimensionamento de condutores, segundo a norma brasileira para instalações elétricas em 
baixa tensão, a NBR-5410/2008, é feito segundo seis critérios: 
1 – Capacidade de condução de corrente (item 6.2.5); 
2 – Queda de tensão (item 6.2.7); 
3 – Seção mínima (item 6.2.6.1.1); 
4 – Sobrecarga (itens 5.3.4 e 6.3.4.2); 
5 – Curto-circuito (itens 5.3.5 e 6.3.4.3); 
6 - Choques elétricos, (item 5.1.2.2.4). 
Em sistemas fotovoltaicos, seguramente, o método de queda de tensão é o que determina a 
seção mínima dos condutores, na maioria das vezes; por isso será esse o método aqui descrito. 
Devido à ausência, na norma brasileira, de especificidades para sistemas fotovoltaicos, 
adotamos aqui a norma europeia IEC 60364-7-712, para as definições e equações utilizadas no 
cálculo da secção mínima dos condutores em cada um dos trechos de ligação entre os 
componentes. 
Os condutores para sistemas fotovoltaicos devem possuir as seguintes características: 
 Tensão Nominal: entre 300V e 1.000V (à temperatura de -10°C); 
 Corrente Admissível: de acordo à IEC 60364-7-712, deverá ser maior ou igual que a 
corrente de curto circuito com um fator de segurança de 25% (Icondutor = ISC*1,25); 
 Condições Ambientais: deverá suportar temperaturas até 75°C e ser resistente à 
radiação ultravioleta (se instalados expostos à intempérie); 
 Quedas de Tensão: a tabela abaixo demonstra as quedas de tensão admissíveis em 
cada trecho, segundo a IEC 60364-7-712. 
Quedas de Tensão para Sistemas Fotovoltaicos Isolados 
Trecho de ligação QV% 
Painel fotovoltaico – Controlador 3% 
Controlador – Baterias 1% 
Baterias – Inversor 1% 
Controlador – Cargas CC 3% 
Inversor – Cargas CA 4% 
 
Os cabos para os trechos em corrente contínua deverão ser unipolares. 
 
 
 
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aetneo@hotmail.com 
Ronilson di Souza – Prof. Técnico 
Cabeamento para Sistemas Fotovoltaicos Isolados 
 
Em sistemas fotovoltaicos isolados, as ligações possíveis são: 
1. Módulos/fileiras (strings) – Caixa de junção (junction-box)/controlador de carga; 
2. Caixa de junção (junction-box) – Controlador de carga; 
3. Controlador de carga – Banco de baterias; 
4. Controlador de cargas – Cargas em CC; 
5. Banco de baterias – Cargas CC (em caso de ligação direta, ou controle por relê 
comandado pelo controlador de carga); 
6. Banco de baterias – Inversor autônomo; 
7. Inversor autônomo – Cargas CA. 
 
Em todos os casos, podemos utilizar a equação abaixo: 
 
 
 
 
 
Onde: 
Smm² = Seção do condutor em milímetros quadrados. 
L = Distância entre o conector e a caixa de junção/conexão, em metros. 
Istring = Corrente amperes. 
σ = Condutibilidade do material condutor (Cobre = 56; Alumínio = 32). 
QV = Queda de tensão permitida, no trecho calculado, em decimal. 
V = Tensão em volts. 
 
Módulos/fileiras (strings) – Caixa de junção (junction-box)/controlador de carga 
 
O dimensionamento do cabo de ligação entre os módulos fotovoltaicos/fileiras (strings) até a 
caixa de junção (junction-box)/controlador de carga é feito segundo a equação abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
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Onde: 
Smm² = Seção do condutor em milímetros quadrados. 
L = Distância entre o conector e a caixa de junção/conexão, em metros. 
Istring = Corrente da fileira (string), em amperes. 
Istring = ISC * 1,25 
ISC = Corrente de Curto Circuito do módulo fotovoltaico 
σ = Condutibilidade do material condutor (Cobre = 56; Alumínio = 32). 
QV = Queda de tensão permitida, no trecho calculado, em decimal (3% = 0,03). 
Vstring = Tensão em máxima potência da fileira (string), em volts. A tensão da fileira (string) é a 
soma da tensão individual de cada um dos módulos associados em série. 
Vstring = VMPP * “número de módulos em série” 
VMPP = Tensão de Circuito Aberto do módulo fotovoltaico (em Condições Padrão de Teste – STC). 
 
Caixa de junção (junction-box) – Controlador de carga 
 
O cabo de ligação entre a caixa de junção (junction-box) e o controlador de carga é feito 
segundo a equação abaixo: 
 
 
 
 
 
Onde: 
Smm² = Seção do condutor em milímetros quadrados. 
L = Distância entre o conector e a caixa de junção/conexão, em metros. 
Ipainel = Corrente de curto circuito das fileiras (strings) ligadas em paralelo, na caixa de junção 
(junction-box), em amperes. 
Ipainel = Istring * “número de fileiras (strings) em paralelo” 
 
 
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Ronilson di Souza – Prof. Técnico 
Istring = Corrente da fileira (string), em amperes. Istring = ISC * 1,25 
ISC = Corrente de Curto Circuito do módulo fotovoltaico 
 
σ = Condutibilidade do material condutor (Cobre = 56; Alumínio = 34). 
QV = Queda de tensão permitida, no trecho calculado, em decimal (1% = 0,01) 
Vstring = Tensão em máxima potência da fileira (string), em volts. A tensão da fileira (string) é a 
soma da tensão individual de cada um dos módulos associados em série. 
 Vstring = VMPP * “número de módulos em série” 
VMPP = Tensão de Circuito Aberto do módulo fotovoltaico (em Condições Padrão de Teste – STC). 
Controlador de carga – Banco de baterias 
 
Para dimensionar o cabo de ligação entre o controlador de carga e o banco de baterias é 
necessário determinar qual é a maior corrente que circulará por este cabo. 
Em controladores de carga em que sejam ligados, também, os equipamentos consumidores, é 
preciso calcular a corrente de entrada (que vem do painel fotovoltaico e entra no banco de 
baterias) e a corrente de saída (que sai do banco de baterias e vai para as cargas). A maior 
corrente calculada será utilizada como referência para o dimensionamento do cabo de ligação 
entre o controlador de carga e o banco de baterias. 
Corrente de Entrada 
A corrente de entrada é a corrente do painel, e é dada pela seguinte equação: 
Ipainel = Corrente de curto circuito das fileiras (strings) ligadas em paralelo, na caixa de junção 
(junction-box), em amperes. 
Ipainel = Istring * “número de fileiras (strings) em paralelo” 
Istring = Corrente da fileira (string), em amperes. 
Istring = ISC * 1,25 
ISC = Corrente de Curto Circuito do módulo fotovoltaico 
Corrente de Saída 
 
A corrente de saída é aquela que sai das baterias indo em direção às cargas, passando pelo 
controlador de cargas. 
 
 
 
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Devemos nos preocupar com a máxima corrente de saída, que alimenta os aparelhos (de 
corrente contínua) que funcionam simultaneamente. A corrente de saída máxima (IS) é dada 
pela equação abaixo. 
IS = 
 
 
 * 1,25 
 
Onde: 
CCsim = soma da potências das cargas em corrente contínua que funcionam 
simultaneamente, em watts. 
Vi = tensão nominal do sistema fotovoltaico autônomo, em volts. 
1,25 = fator de segurança (constante). 
Para o dimensionamento dos cabos de ligação do controlador de cargas ao banco de baterias, 
deve-se escolher o maior valor, entre a corrente de entrada (Ie) e a corrente de saída (Is), 
utilizando-o na equação abaixo: 
 
 
 
 
Onde: 
Smm² = secção do condutor, em milímetros quadrados. 
L = distância entre os pontos de conexão, em metros. 
Imaior = maior valor, entre a corrente de entrada e a corrente de saída, em amperes. 
σ = condutibilidade do material condutor (cobre = 56; alumínio = 34) 
QV = porcentagem de queda de tensão admissível (1% = 0,01) 
Vi = tensão nominal do sistema fotovoltaico, em volts 
 
 
 
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Ronilson di Souza – Prof. Técnico 
Controlador de carga – Cargas em Corrente Contínua 
 
A corrente que circula nesse trecho é a corrente de saída (Is) do banco de baterias, que já 
vimos como se considera/calcula, logo acima. A secção mínima do cabo de ligação desse 
trecho é dada pela equação abaixo: 
 
 
 
 
Onde: 
Smm² = secção do condutor, em milímetros quadrados.L = distância entre os pontos de conexão, em metros. 
Is = corrente de saída do banco de baterias, em amperes. 
σ = condutibilidade do material condutor (cobre = 56; alumínio = 34) 
QV = porcentagem de queda de tensão admissível (3% = 0,03) 
Vi = tensão nominal do sistema fotovoltaico, em volts 
Banco de baterias – Inversor Autônomo 
 
Antes de calcular a sessão mínima dos cabos que ligam o inversor autônomo ao banco de 
baterias, é preciso considerar a máxima corrente de entrada no dito inversor. 
A corrente máxima, de entrada, do inversor autônomo, é dada pela equação abaixo: 
 
 
 
 
Onde: 
Ient,inv = corrente de entrada do inversor autônomo 
Wmax = potência máxima que o inversor é capaz de controlar 
Vi = tensão nominal do sistema fotovoltaico 
ɳ = rendimento (eficiência) do inversor autônomo (90% = 0,9). 
 
 
 
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Inversor Autônomo – Cargas em Corrente Alternada 
 
O dimensionamento da secção mínima de cabeamento, para a ligação do trecho entre o 
inversor autônomo e as cargas em corrente alternada é feito segundo a equação abaixo: 
 
 
 
 
 
Onde: 
Smm² = Seção do condutor em milímetros quadrados. 
L = distância entre o inversor autônomo e as cargas em corrente alternada, em metros. 
ICA = Corrente máxima das cargas em corrente alternada, que funcionam simultaneamente, 
em amperes. 
cos ϕ = Fator de potência das cargas (se aplicável; nos demais casos = 1) 
σ = Condutibilidade do material condutor (Cobre = 56; Alumínio = 32). 
QV = Queda de tensão permitida, no trecho calculado, em decimal (4% = 0,04) 
VCA = Tensão de saída do inversor, em volts.