23 de ago de 2010

Passo 12: Carregador de 120V

Protótipo do carregador.

Vamos colocar aqui uma rápida descrição do “por que” de ter um carregador isolado da rede. É que todo o circuito das baterias e motor fica isolado da carcaça do carro bem como fica isolado de qualquer referência com a terra. O circuito está completamente flutuante. Isto é bastante interessante porque se você tocar um contato elétrico deste circuito, não levará choque. Somente se você tocar dois pontos diferentes deste mesmo circuito é que estará sujeito a um choque.
Por outro lado, se você ligar este circuito diretamente ao circuito elétrico da rede de alimentação, estarás neste momento, sujeito a choque, da mesma forma que em uma tomada comum. O circuito das baterias passa a fazer parte do circuito da rede 220V.
Por isto, que preferia o circuito isolado. Outro problema é que as pessoas estão acostumadas a pensar em baterias de carros como inofensivas em termos de choque. Lógico, com 12V não dão choque em ninguém. Porém, as pessoas não sabem que temos 10 baterias em série, ou seja, 120V. Então você vê pessoas querendo colocar as mãos nos barramentos e terminais de baterias e conexões do motor.

No entanto, analisando o tipo de instalação do carro, percebi que poderia montar o carregador sem ter que isolá-lo da rede. Não é mais perigoso do que qualquer tomada em casa. Isto porque as baterias ficam instaladas na caixa. Estão fechadas e não existe a possibilidade de toque manual. Somente a conexão do módulo de potência e do motor, montados dentro do cofre do motor, pode ficar energizada. Isto se os disjuntores, na saída dos cabos da caixa de baterias, não forem desligados – o que normalmente faço. É mais fácil enfiar um grampo de cabelo na tomada para levar um choque.

Então parti para o carregador não isolado.

Atenção, não use este carregador para carregar baterias de 12V. Normalmente estão muito expostas e podem facilmente ser tocadas. Neste caso existe um risco grande de tomar um choque acidental. Em função do descrito acima pode se tornar perigoso.

Disjuntor diferencial
Para evitar que algum choque, por menos provável que seja, possa prejudicar uma pessoa, instalamos, na alimentação AC, um disjuntor diferencial. Este disjuntor desarma se ocorrer uma corrente para terra (no caso de um choque). 30 mA são suficiente para desarmar o circuito.
Este procedimento deixa o carregador e o sistema mais seguro.

Vamos percorrer todo o circuito:

Depois do disjuntor também colocamos um fusível. Do fusível a corrente passa pela chave de liga /desliga. Esta chave tem dois polos e tanto neutro como fase são chaveados. A chave permite a alimentação do circuito de carga e também do controlador de voltagem Omron.
Capacitores

Depois da chave, a corrente será levada a passar por um conjunto de 3 capacitores de 30uF/400V. Estes ligados em paralelo formam um capacitor equivalente de 90uF/400V. Observe que a corrente passa através do conjunto de 90 uF. São colocados para limitar a corrente. Não como filtro. Em breve postarei o esquema para deixar mais claro. Depois dos capacitores vem um dos terminais ~ da ponte de retificação. 

Relés
Do terminal positivo da ponte a fiação vai até o contato de um relé. Este é comandado pela antiga chave de ignição do carro. O relé só está fechado se a chave do carro estiver desligada. Se o circuito de 12V for acionado, virando a antiga chave de ignição, o relé abre. Isto evita ligarmos o controlador do motor em conjunto com o sistema de carga. Do relé a fiação vai até no terminal positivo do banco de baterias. 

Do lado negativo acontece o mesmo. Do negativo das baterias a fiação segue até um segundo relé, acionado da mesma forma que o relé do lado positivo. Passando pelo relé a fiação segue até o negativo da ponte retificadora. 

 Do outro terminal ~ da ponte, segue até um relé de estado sólido. Este é comandado pelo controlador de voltagem da Omron. Se a voltagem estiver abaixo de 144 VDC, o relé está acionado e conduzindo. Caso contrário o mesmo não estará acionado e não conduz. Do relé, a alimentação alternada fecha o ciclo, passando pelo segundo polo da chave de liga/desliga, o disjuntor diferencial, chegando assim ao neutro da rede de alimentação.

Basicamente temos uma ponte retificadora ligada nas baterias. Os capacitores em série com a ponte, agem como limitadores de corrente. O relé de estado sólido serve para conduzir, ou não, a corrente. O controlador de voltagem mantém a tensão máxima nas baterias. Bastante simples e barato.

Divisor resistivo
Para medir a tensão das baterias fiz um divisor resistivo. Isto porque dificilmente você vai encontrar um controlador de processo com entrada de alta tensão. A entrada do meu controlador é de 0-5VDC.

3 comentários:

  1. Muito interessante ! Simples e barato !

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  2. Olá Carlos, gostaria de saber porque voce usa uma bateria de 12 volts separada do conjunto de baterias do propulsor. Não seria muito mais simples ligar o negativo do teu banco de baterias à terra, colocando o chassi no mesmo potencial deste negativo, e usando a primeira bateria (do terra para cima) para fornecer os 12 volts de alimentação do veículo? Há alguma razão que desconheço? um abraço!

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    1. Para manter as baterias equalizadas, eu acho.

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