Dimensionando o sistema elétrico

texto produzido por murilo kulczynski alvares - 15/08/2004
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Sobre como ter um som mais forte

Olá pessoal, com o passar do tempo as fabricas de amplificadores lançaram modelos cada vez mais fortes e parrudos, que se tornaram o básico para quem gosta de som forte dentro do carro (?). É muito comum comprar muitos amplificadores e esquecer da alimentação, então aqui vai umas dicas em volta de um projetinho que esta ficando cada vez mais comum entre o pessoal da lista www.autosom.net/forum e de fora da lista...

Temos em mão um amplificador por volta de 1kW para grave (consumo instantâneo de corrente de 110A, fazendo uma media entre os AB e D) e um de 400W divididos em 4 canais (consumo inst. de 50A)

1 - Bem, começaremos com um carro com um sistema elétrico padrão, com alternador de 70A e bateria de 55Ah... Para podermos andar por aí sem piscar lâmpadas devemos primeiro alterar a parte elétrica do carro, partindo para pelo menos um alternador de 110A e uma bateria "para som" de cerca de 110Ah (se conseguirem achar, comprem baterias para uso marítimo, em barcos e lanchas). Esta é a parte mais importante do seu som, é geralmente um ponto causador de muitas polêmicas do tipo "meu amplificador de 200W toca mais que seu de 500W", com um alternador básico de 55A se obtém menos de 800W disponíveis para todo o sistema elétrico do carro, a parte necessária para o funcionamento do carro em si consome de uma boa parte da corrente disponível no seu alternador (contando ainda que esteja em alta rotação). Então é de se imaginar que um som que passa de 1kW na teoria acabe como um com a metade da potencia na prática. Podemos comparar baterias por estas 3 especificacoes:
1° - Capacidade (Ah)
Quantidade de energia que a bateria pode fornecer/armazenar. Numero em Ah obtido pela multiplicacao do numero em Amperes fornecido pela bateria num intervalo de 20h.

2° - CCA (A)
Corrente máxima, fornecida por 30s até que a tensao nos bornes atinja 7,2V, tudo a -18 graus C

3° - Reserva de capacidade (minutos)
Tempo que a bateria fornece 25A até a tensao nos bornes chegar a 10,2V, a 26,5 graus C

Estas baterias especiais são construídas de modo a se obter maior área de contato entre as placas + e - internas, e anodo e catodo de materias mais ricos, facilitando a passagem de corrente, e por consequencia baixando a resistência interna da bateria. Quanto menor a resistência maior vai ser a CCA da bateria (claro que comparando com baterias semelhantes), então a bateria vai poder liberar maior corrente em curtos espaços de tempo, minimizando o piscar das lâmpadas do carro. Baterias com composto de prata tem a resistência interna baixíssima, justificando seu alto valor comercial.

2 - Cabos para chegar até o porta malas devem ser de no mínimo 25mm² (por pouca coisa a mais se encontra cabos flexíveis de 35, 50 e 70mm² nas casas de material elétrico), chega no distribuidor e separa para os amplificadores (que estarão aterrados na carroceria do veículo) . Abaixo está uma tabelinha bem básica, para podermos nos basear em qual condutor escolher na hora de montar o som. O valor da corrente máxima não é crítico, e vai variar principalmente de acordo com o estilo de música que se gosta de ouvir, se com muitos graves e sub-graves é melhor adotar o valor correspondente na tabela, se musicas com batidas de menos duração, tome a liberdade de pular uma secção abaixo da recomendada para a corrente exigida. Se o projeto for um trio elétrico, que toca por horas a fio, é necessário adotar rigorosamente o valor indicado.

Nº AWG	SECÇÃO mm² (aprox.)	MÁXIMA CORRENTE
(00, 2-0)	70	220A
0	50	180A
2	35	140A
3	25	120A
4	21	90A

É sempre bom lembrar que a soma dos consumos dos amplificadores deve ser dividido por um fator de correcao, de 0,6 para um programa musical ou 0,8 se tocando exclusivamente musicas de "BASS", que possuem em determinadas passagens um fator de crista muito baixo. Aa resistência do cabo é diretamente proporcinal ao comprimento do cabo e inversamente proporcional à secção do cabo. Os valores não são críticos exatamente pelo fato das músicas serem dinâmicas, e conseqüentemente os amplificadores estarão sempre variando sua potencia de saída entregue ao alto-falantes.

3 - Aterramento é importante estar muito bem fixo em algum parafuso em uma lata grossa da lataria, o cabo pode ser 16mm² para cima para o amp mais forte, se nao passar de 0,8m... Para conseguir achar um ponto preciso da lataria para fixar o parafuso de aterramento pode-se com um multímetro verificar a tensão da bateria (escala Vcc) e em seguida procurar por tentativa e erro o ponto do porta-malas onde a tensão entre o cabo ligado no positivo da bateria e o chassis do carro for mais aproximada da tensão medida na bateria. Tentar medir a resistência do cabo de alimentação ou do aterramento do amplificador é trabalho jogado fora, pois multímetros não conseguem medir precisamente valores abaixo de 1 ohm (para esta medição utilize uma ponte de Wheatstone). Lembre-se que para as medições é necessário lixar/descascar os pontos para contato com as ponteiras dos medidores J. Não esqueça que o sentido real da corrente é do pólo negativo da fonte para o positivo, ou seja, os elétrons fluem do - da bateria em direção ao + no circuito, então sempre pense nisso na hora de aterrar o amplificador, toda a corrente vai passar pelo cabo 'negativo'. É muito comum esquecermos deste detalhe e relaxarmos na hora de aterrar.

DIMENSIONAMENTO DE FUSÍVEIS:

Um fusível é um caminho para a passagem de corrente, serve para queimar (abrir) quando a corrente ultrapassa o valor indicado no fusível. Mas como todo caminho ele apresenta uma resistência, exatamente para poder queimar quando certo valor de corrente passa por ele. Este é um bom motivo para evitar utilizar muitos fusíveis no caminho entre amplificador e bateria. Quem coloca mais de um fusível entre bateria e amp está sujeito a uma maior possibilidade de ocorrer problemas causados por acrescimo da resistência de contato nas conecções dos fusiveis.
O primeiro fusível ficará na bateria, servindo como proteção contra qualquer tipo de curto circuito no cabo de alimentação, que pode ocorrer nas dobradiças dos bancos, nas passagens através de chapas do carro. Para estabelecer um valor deste fusível: SOMA-SE o valor de todos os fusíveis e se aplica o que estiver mais perto, para baixo. Para saber se o valor comercial utilizado nao eh demasiado pouco, multiplique a soma por 0,7, o valor adotado deverá ser maior do que o resultado obtido pela multiplicação. O valor da corrente de Curto-circuito de uma bateria é comparável à CCA da mesma, pois a corrente vai ser limitada apenas pela resistência da bateria, dos cabos e da conecção que causou o CC então com valores em torno de 600 ou 800A um fusível de 80 ou 100A queimará de qualquer jeito, porém se o valor do fusivel for muito alto o tempo de disparo, ou seja, o tempo em que o elemento fusível se funde será relativamente alto, e um tempo menor significa maior proteção contra uma eventual ignição do fogo com os materiais do carro.

Para colocar fusíveis em paralelo é necessário ter muito cuidado com o estado dos metais dos conectores, se um estiver com diferença significativa de resistência em relação ao outro (ocasionada por oxidação, sujeira) o fusível mais "limpo" queimará antes do outro, pois a corrente tenderá a fluir em quantidade maior pelo fusível que apresenta menos resistência, e logo após o outro queimará, pois só terá restado ele no circuito. Para no caso eventual de se utilizar fusível no bloco de distribuição de forma para os amplificadores no porta-malas (não é necessário, o amplificador já conta com seus fusíveis) utilizar o mesmo valor ou ligeiramente maior para os amplificadores.

O fusível do amplificador serve como proteção contra cargas mal dimensionadas, quando o amplificador trabalha fora de suas condições ideais (como por exemplo carrega-lo com uma impedância menor na saída, que vai fazer com que ele consuma mais e conseqüentemente queime o fusível). Este fusível é retardado, ou seja, responde com atraso quando passa uma corrente superior ao valor indicado nele. Um exemplo prático é o que ocorre em alguns amplificadores, que indicam uma alta potencia na saída e trazem um fusível não condizente com esta potencia toda. Este fusível, sendo retardado, não queimará instantaneamente, e sim se o amplificador ficar na potencia máxima durante um tempo considerável, algo muito raro em musicas. Cada valor de fusivel tem seu gráfico de velocidade de resposta frente à corrente que passa por ele, significando que quanto maior a corrente mais rápido ele abre.

ADICIONANDO UMA BATERIA NO PORTA MALAS

Caso haja necessidade de mais capacidade, eh preciso instalar uma outra bateria, seja ela eletricamente isolada ou nao. O isolamento vai "desligar" a bateria original do sistema elétrico do som, de maneira que os amplificadores nao solicitem energia desta bateria original, mantendo-a carregada para as requisicoes habituais de um carro.

Segue o esquema da ligação de dois diodos, para a isolação elétrica da bateria. Importante notar que a queda de tensao ocasionada pela junção PN (da ordem de 0,6V e baixando conforme a temperatura aumenta) nao vai resultar em problemas na carga da bateria.

diodos

O fusivel instalado no porta malas tem o mesmo propósito do fusível da bateria da frente, proteger a bateria, apenas. Seu dimensionamento seguirá os mesmos passos e podemos utilizar um valor 20 a 40% menos, sem qualquer tipo de problemas, caso a bateria adicional nao esteja isolada eletricamente da frontal.

CONSIDERAÇÃO FINAL

Para todo e qualquer projeto o mais importante continua sendo o bom senso. Mesmo nao sabendo se tal bateria vai suportar carregar o som por muito tempo, vale lembrar que quanto maior a bateria mais capacidade de fornecer corrente durante um bom tempo, assim como uma caixa d´agua grande fornece uma vazão em litros d´agua durante muito tempo. Uma bateria para som é feita com melhores materiais, portanto fornece grande corrente instantânea. Se o que gosta é ter um trio-elétrico tocando por horas a fio comprar baterias de caminhão será uma medida mais inteligente do que comprar baterias "de campeonato de som". E claro nada adianta ter uma enorme caixa d´água e a fonte fornecer pouca agua... O alternador é fundamental, e infelismente, caro. Té mais.

O texto estará em constante atualização, e como nada é perfeito, caso encontrem erros (grotescos ou nao) favor contatarem: muriloalvares@yahoo.com.br