Marcos Benedetti

🔆 Fogão de Indução Alimentado por Energia Solar

Introdução

Este projeto demonstra como é possível utilizar energia solar fotovoltaica para alimentar um fogão de indução portátil, ideal para uso em acampamentos, sítios e locais sem acesso à rede elétrica.
O sistema utiliza uma placa solar de 150 W conectada a um circuito oscilador ressonante, capaz de aquecer uma panela metálica por indução — de forma rápida, limpa e silenciosa.

⚙️ Princípio de funcionamento

A energia gerada pela placa solar é convertida em corrente contínua (DC), que alimenta um circuito oscilador composto por dois transistores MOSFET IRFP250, capacitores e uma bobina de cobre.
Essa bobina cria um campo magnético alternado de alta frequência, que induz correntes parasitas no fundo metálico da panela, gerando calor diretamente no recipiente.

🛡️ Proteções e cuidados essenciais

Um sistema solar-indutivo como este precisa obrigatoriamente de proteções elétricas adequadas, tanto para preservar a integridade dos componentes quanto para evitar danos ao painel fotovoltaico ou riscos ao usuário.

1️⃣ Proteções na fonte (placa solar)

1. Diodo de bloqueio (antirretorno)

   • Impede que a corrente flua de volta do circuito para o painel quando não há sol.

   • Deve ser dimensionado para suportar a corrente máxima do painel (ex: diodo Schottky de 10 A ou superior).

2. Fusível ou disjuntor DC

   • Instale um fusível de ação rápida logo após o painel.

   • Protege contra curtos no circuito de potência ou na fiação.

3. Supressor de surtos (TVS ou varistor MOV)

   • Absorve picos de tensão causados por comutação dos MOSFETs ou descargas eletrostáticas.

   • Aumenta a vida útil da placa solar.

4. Regulador ou conversor DC-DC (MPPT)

   • Mantém a tensão e corrente ideais extraídas do painel.

   • Evita que quedas momentâneas de irradiação solar causem desligamentos ou operação irregular dos MOSFETs.

5. Filtro LC de entrada

   • Reduz o ruído de alta frequência retornando ao painel, minimizando interferência eletromagnética (EMI).

2️⃣ Proteções no circuito de potência (inversor e bobina)

1. Fusível de linha DC (entre a fonte e o circuito oscilador)

   • Protege contra sobrecorrente ou curto nos transistores.

2. Diodos de roda-livre / Snubbers RC

   • Limitam picos de tensão causados pela comutação rápida da corrente na bobina.

   • Evitam falha prematura dos MOSFETs.

3. Capacitores de desacoplamento

   • Instale capacitores eletrolíticos e cerâmicos próximos aos MOSFETs para estabilizar o barramento DC e absorver pulsos de corrente.

4. Sensor térmico e dissipador

   • Os MOSFETs devem ser montados em dissipadores de alumínio, com pasta térmica.

   • Pode-se usar um termistor (NTC) ou sensor de temperatura acoplado para desligar o circuito em caso de superaquecimento.

5. Proteção contra inversão de polaridade

   • Um diodo em série ou um relé reversor evita danos caso a entrada DC seja ligada invertida.

6. Detecção de panela (Pan Detect)

   • Um circuito simples de realimentação pode desligar o inversor quando não há carga metálica sobre a bobina, evitando operação em vazio.

7. Isolamento e aterramento

   • A base da bobina e o chassi metálico devem ser aterrados para reduzir ruído e aumentar a segurança do usuário.

   • Use espaçadores isolantes para evitar contato direto entre bobina e componentes eletrônicos.

3️⃣ Proteções adicionais recomendadas

🔩 Dicas de montagem

• Use fios grossos e curtos entre a fonte e a bobina, para minimizar perdas resistivas.

• A bobina pode ser feita com fio de cobre rígido de 1,5 mm² a 2,5 mm², com 10 a 12 espiras.

• Instale o circuito em uma base de material isolante (epóxi, fibra de vidro, ou policarbonato).

• Mantenha a distância mínima entre bobina e componentes para reduzir acoplamento indesejado.

• Ventile o conjunto: a convecção natural pode não ser suficiente sob sol forte.

⚡ Segurança e cuidados de uso

• O sistema opera em alta frequência (20–100 kHz): evite aproximar objetos metálicos soltos.

• Pessoas com marcapasso ou dispositivos implantáveis devem manter distância mínima de 50 cm.

• Não toque na bobina durante a operação: o campo magnético pode induzir aquecimento instantâneo.

• Em caso de queda de tensão solar, o circuito deve reiniciar automaticamente apenas quando a tensão nominal for restabelecida.

🔬 Possíveis melhorias

• Adicionar controle de temperatura via sensor e microcontrolador (ESP32 ou Arduino).

• Implementar soft-start para evitar picos de corrente ao ligar.

• Integrar display ou indicadores LED para status de operação (ON, Falha, Sobretensão, Sem Panela).

• Projetar carcaça ventilada e isolada, própria para uso em campo.

✅ Conclusão

Um fogão de indução solar é um excelente exemplo de engenharia prática e sustentável.
Com o devido cuidado nas proteções da fonte, circuito e bobina, é possível obter um sistema seguro, eficiente e durável — capaz de cozinhar sem gás e sem rede elétrica.

Pequenos detalhes de proteção fazem toda a diferença: um simples diodo ou fusível pode salvar tanto o painel quanto os transistores de potência.

Os assuntos abordados aqui são de caráter teóricos, sendo que para realizar a sua execução e uso necessitam pessoal habilitado. Não recomendamos ou nos responsabilizamos  a montagem dessa solução.

Foto Ilustrativa dos componentes e Bobina

Placa Solar de 150W