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Diferença de sistemas fotovoltaicos em redes 110/220 e 127/220

A tensão de 110/220V é comumente confundida com a tensão de 127/220V até hoje

Autor: 18 de abril de 2022Artigos técnicos
Diferença de sistemas fotovoltaicos em redes 110/220 e 127/220

O sistema de distribuição energia opera com três fases distinta

As tensões de fornecimento mais comuns hoje no Brasil são as de 127/220V e 220/380V, porém, não são as únicas disponíveis historicamente. 

Antigamente, a tensão de fornecimento em 110/220V ou 115/230 V era comum em boa parte do sudeste, e, embora tenha havido um esforço para padronizar todas as ligações 110/220 V para 127/220, ainda há locais e aplicações específicas que utilizam o padrão antigo.

A tensão de 110/220V é comumente confundida com a tensão de 127/220V até hoje.

Origem do sistema 110/220 e diferenças do sistemas 127/220

O sistema de distribuição energia opera com três fases distintas, onde cada fase se comporta como uma onda senoidal de 60 Hz. 

No sistema trifásico, essas ondas estão atrasadas entre si, de forma que os valores de pico de cada uma das fases ocorre com um atraso de 5,55ms. Podemos também dizer que estas ondas estão defasadas de um ângulo de 120 graus.

Foto 1 - Sistemas trifásicos são compostos por 3 ondas de tensão defasadas entre si de 120º

Foto 1 – Sistemas trifásicos são compostos por 3 ondas de tensão defasadas entre si de 120º

Usando o neutro como ponto de referência, podemos medir a tensão de cada uma das ondas  separadas. Uma fase de um sistema 127/220 mede, do seu pico até o ponto de referência, 180V. 

Porém, habitualmente tratamos dos valores de tensão e corrente em termos “médios”, chamado de valor eficaz (RMS – Root mean square – raiz da média dos quadrados), de onde surge o 127 V (que é o valor eficaz de tensão da fase) . 

Se ao invés de usar o neutro como referência, nós ligarmos a medição entre uma fase e qualquer outra das fases, vamos medir uma diferença de até 310 V, o que equivale a uma tensão eficaz de 220 V.

Já os sistemas 110/220 operam de forma diferente. No sistema 110/220 as fases estão atrasadas entre si de 90º ou 8,8ms, o que faz com que a medição de tensão entre duas fases seja sempre o dobro do medido entre a fase e o neutro. 

Esse tipo de sistema é conhecido como fase dividida ou split phase. As fases podem ser obtidas por um transformador monofásico, desde que o ponto de “neutro” entre as fases do lado de baixa tensão seja exatamente o ponto do meio dos enrolamentos do lado secundário.

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Figura 2 - Ligação elétrica dos sistemas de fase dividida

Figura 2 – Ligação elétrica dos sistemas de fase dividida

Este tipo de sistema pode trazer uma economia de cabos e transformadores, e, também é usado comumente em sistemas MRT ou linhas de eletrificação rural de grande distância e pequena potência. 

Esse tipo de sistema não se aplica a redes trifásicas, e, devido a um esforço de padronização de tensões de fornecimento, dificilmente é encontrado fora dos cenários de sistemas MRT, linhas rurais ou pequenos setores dentro de cidades que não foram padronizados ainda.

Inversores em rede de fase dividida

Grande parte dos inversores monofásicos residenciais trabalha com tensão de 220V. Em sistemas 127/220, ligam-se entre duas fases distintas, obtendo assim os 220V para operação. 

Da mesma forma, pode-se ligar o inversor monofásico entre as duas fases do sistema 110/220 V, uma vez que o inversor usará de referência somente a diferença de tensão entre essas fases.

Embora raros, existem inversores bifásicos que requerem duas fases e o neutro. Se este for o caso, não será possível utilizar um inversor para redes 127/220 em uma rede com sistema 110/220 V, pois o inversor poderá interpretar a diferença de fases como falha da rede. Para estas situações específicas devemos usar um inversor próprio para redes bifásicas divididas.

Sistemas híbridos com fase dividida

Um outro cenário onde podem aparecer sistemas de fase dividida são os sistemas híbridos. Os sistemas híbridos comumente contam com uma saída CA interna para alimentar cargas críticas. 

Boa parte dos sistemas híbridos disponibilizam em sua saída uma rede monofásica de 220 V, porém, dependendo das cargas, pode ser necessário a alimentação com mais de uma fase. 

Uma alternativa para este problema é a implementação de um sistema de fase dividida dentro do inversor, isto é, um inversor com capacidade de fornecer um circuito bifásico do tipo 110/220 V, 115/230 ou 220/440 V por exemplo.

Para ilustrar esta aplicação, consideraremos a família de inversores Afore AF3-9.6K-DH. Esta família de inversores pode trabalhar com redes bifásicas de fase dividida em sua entrada e, sendo híbrido, pode alimentar cargas ligadas ao seu barramento CA de saída durante uma queda de energia da rede.

Figura 3 - Inversor Afore híbrido de fase dividida

Figura 3 – Inversor Afore híbrido de fase dividida

Este modelo em específico também apresenta a fase dividida na sua rede de backup CA, fornecendo para as cargas duas fases e um neutro, podendo assim alimentar equipamentos monofásicos e bifásicos com 120 e 240 V. Ou seja, um único equipamento pode gerar a rede para cargas mono e bifásicas durante uma queda de energia.

Figura 4 - Este inversor pode fornecer duas fases e um neutro no seu barramento CA de backup

Figura 4 – Este inversor pode fornecer duas fases e um neutro no seu barramento CA de backup

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Mateus Vinturini

Mateus Vinturini

Especialista em sistemas fotovoltaicos e engenheiro eletricista graduado pela UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas). Entusiasta de ciências e tecnologia, com experiência no ramo da energia solar, tanto no âmbito comercial como em projeto, dimensionamento e instalação de sistemas fotovoltaicos. 

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