Cum să conectați panourile solare în serie: pași siguri, diagrame și calcule

Când conectați panourile solare în serie, conectați pozitiv ( ) a unui panou la negativ (-) din următorul. Într-un șir de serie, tensiuni se adaugă în timp ce curentul rămâne (aproximativ) la fel ca un singur panou. Aceasta este cea mai comună metodă atunci când aveți nevoie de o tensiune mai mare pentru a reduce pierderile de cablu sau pentru a îndeplini cerințele de intrare ale unui regulator de încărcare MPPT sau un invertor legat la rețea.

Cablajul în serie este de obicei alegerea potrivită atunci când doriți:

• Creșteți tensiunea matricei astfel încât sistemul să poată utiliza sârmă mai mică pe distanțe mai lungi cu pierderi mai mici.
• Îndeplinește o cerință de controler/invertor, cum ar fi tensiune minimă MPPT (mai ales pe vreme rece).
• Construiți șiruri pentru un invertor care se așteaptă la o intrare DC mai mare (adesea sute de volți DC în desene legate de grilă).

Principalul compromis: într-un șir de serie, umbrirea sau un panou slab poate reduce rşiamentul întregului șir. Diodele de bypass ajută, dar o bună dispunere și evitarea umbririi parțiale rămân importante.

Reguli de cablare în serie: calculul tensiunii pe care trebuie să o verificați mai întâi

Înainte de a conecta orice, confirmați că tensiunea șirului se va menține în limitele de siguranță ale echipamentului dumneavoastră la temperaturi extreme. Cele două specificații ale panoului cheie sunt: Voc (tensiune în circuit deschis) și Vmp (tensiune la putere maximă). Trebuie să vă asigurați de sfoară vreme rece Voc nu depășește tensiunea maximă de intrare a controlerului/invertorului.

Calcul rapid pentru șiruri de serie

Pentru cablarea în serie: String Voc ≈ suma Voc-ului fiecărui panou şi String Vmp ≈ suma Vmp-ului fiecărui panou . Curentul rămâne aproape de curentul unui panou (Imp/Isc), astfel încât seria afectează tensiunea mult mai mult decât amperii.

Exemplu cu numere reale

Să presupunem că fiecare etichetă a panoului arată Voc = 38.0V şi Vmp = 31,5V . Cu 3 panouri in serie : String Voc ≈ 114,0 V şi șir Vmp ≈ 94,5V .

Dacă intrarea maximă a controlerului MPPT este 150V , 114V pare sigur la temperatura camerei, dar frigul poate crește Voc. Multe foi de date ale panoului includ un coeficient de temperatură Voc (deseori în jur -0,28% până la -0,35%/°C ). Dacă nu aveți coeficientul la îndemână, tratați Voc-ul de vreme rece ca un potențial cu 10-20% mai mare decât valoarea etichetei și confirmați cu fișa de date înainte de a finaliza lungimea șirului.

Element cheie: proiectați șiruri de serie de la controler/invertor înapoi. Tensiunea maximă de intrare este o limită strictă ; depășirea acestuia poate deteriora permanent echipamentul.

Instrumente și componente de care aveți nevoie pentru o conexiune în serie curată și fiabilă

O serie corectă se referă în principal la utilizarea conectorilor și a protecției potrivite. Evitați improvizația cu piesele de cablare de uz casnic; Șirurile fotovoltaice pot transporta tensiune DC periculoasă și necesită componente evaluate pentru utilizare DC.

Elemente de bază

• Conectori PV (de obicei de tip MC4) care potriviți clienții dvs. de panou şi are from compatible families.
• Cablu fotovoltaic (de obicei 10 AWG sau 12 AWG, clasificat la lumina soarelui/UV) dimensionat pentru curent și distanță.
• Un multimetru DC cu sonde în stare bună.
• Un întrerupător de curent continuu sau un întrerupător (adesea lângă controler/invertor) pentru întreținere în siguranță.

Protecție și combinare (după caz)

• Siguranțe sigure sau întrerupătoare dacă aveți două sau mai multe șiruri în paralel (Un singur șir numai în serie nu necesită adesea siguranțe șir, dar urmați codul local și instrucțiunile echipamentului).
• Caseta de combinare dacă mai multe șiruri sunt îmbinate.
• Protecție la supratensiune (SPD) acolo unde este necesar sau recomandat, în special pentru matricele expuse.

Notă de compatibilitate: mulți instalatori evită amestecarea mărcilor de conectori, deoarece „MC4” este adesea folosit ca termen generic. Pentru cea mai bună fiabilitate și siguranță, utilizați tipuri de conectori potrivite sau echivalente aprobate de producător.

Pas cu pas: cum să conectați panourile solare în serie (procedură practică)

Această procedură presupune panouri identice și conectori PV tipici. Lucrați metodic și tratați matricea ca fiind live ori de câte ori este expus la lumină. Dacă nu vă simțiți confortabil să lucrați cu curent continuu, angajați un instalator calificat.

1) Identificați pistele pozitive și negative ale fiecărui panou

Confirmați polaritatea de pe eticheta panoului și marcajele cablurilor. Dacă ceva nu este clar, verificați cu un multimetru în lumina zilei. Identificarea corectă previne polaritatea inversă care poate declanșa protecția sau poate deteriora echipamentul.

2) Conectați panoul 1 ( ) la panoul 2 (−)

Conectați ferm conectorii până când se fixează/se blochează. Acest lucru creează primul link de serie. Continuați același model pe linie.

3) Repetați până când șirul este complet

Pentru trei panouri: Panoul 1 ( ) la Panoul 2 (−), apoi Panoul 2 ( ) la Panoul 3 (−). Capetele libere rămase devin ieșirile dvs. de șir: Șir negativ este Panoul 1 (−) și Șir pozitiv este Panoul 3 ( ).

4) Măsurați tensiunea șirului înainte de conectarea la electronică

Cu șirul deconectat de la controler/invertor, măsurați tensiunea la capătul final pozitiv și negativ. Așteptați-vă la o citire aproape de calculată String Voc în soare strălucitor. Dacă valoarea măsurată este drastic diferită, opriți și verificați din nou fiecare conexiune și polaritate.

5) Conectați șirul la o deconectare DC, apoi la controler/invertor

Folosiți un întrerupător/deconectare cu CC pentru a putea izola matricea. Urmați comanda de cablare a producătorului; multe regulatoare de încărcare specifică conectarea mai întâi a bateriei, astfel încât controlerul să poată porni și configura în siguranță înainte de aplicarea intrării PV. Rezultatul cheie este același: nu conectați la cald în mod imprevizibil — folosiți o deconectare și urmați manualul.

• Păstrați cablajul șirurilor de serie îngrijit, asigurat și îndepărtat de marginile ascuțite.
• Mențineți polaritatea corectă de la șir până la bornele PV și PV−.
• Etichetați tensiunea șirului și locația de deconectare pentru service viitoare.

Serie vs paralel: ce se schimbă electric și de ce contează

Multe sisteme folosesc șiruri de serie, deoarece tensiunea mai mare reduce curentul pentru aceeași putere. Acest lucru scade adesea pierderile de fire și poate reduce dimensiunea conductorului și costul (în limita constrângerilor de cod).

O ilustrație practică a pierderii de putere

Să presupunem că doriți să transmiteți 600W de la o matrice la un controler. La 60V , curent este despre 10A (600W ÷ 60V). La 120V , curent este despre 5A . Deoarece pierderea firelor rezistive scale ca I²R , tăierea curentului aproximativ la jumătate poate reduce căderea de tensiune și încălzirea semnificativ pe perioade lungi.

În practică, multe matrice folosesc corzi de serie pentru a atinge o tensiune țintă, apoi conectați mai multe șiruri paralel pentru a crește curentul și puterea totală. Obiectivul de proiectare este să aterizeze în fereastra de tensiune a echipamentului, echilibrând în același timp riscul de umbrire, costul cablajului și siguranța.

Elemente esențiale de siguranță și coduri adiacente pentru corzile de serie

Cablajul în serie poate produce rapid tensiune CC periculoasă. Chiar și matricele relativ mici pot depăși 100V DC , ceea ce crește riscul de șoc și potențialul de arc. Folosiți hardware clasificat pentru service PV DC și urmați codurile electrice locale și instrucțiunile producătorului.

Practici minime de siguranță

• Scoateți tensiunea acolo unde este posibil: acoperiți modulele sau lucrați în zori/amurg și utilizați a deconectare DC .
• Nu deconectați niciodată conectorii sub sarcină. Arcurile DC sunt persistente; deschide mai întâi deconectarea.
• Verificați polaritatea cu un contor înainte de a ateriza conductorii pe bornele PV / PV−.
• Utilizați gestionarea cablurilor cu clasificare PV, reducerea tensiunii și izolarea la intemperii pentru a preveni deteriorarea izolației și pătrunderea apei.

Protecție la supracurent: atunci când siguranțele contează

Într-o singură serie șir care alimentează o intrare de controler, curentul fiecărui modul este limitat de curentul șirului, astfel încât fuziunea șirului poate să nu fie necesară. Cu toate acestea, când ai mai multe șiruri în paralel , un șir poate alimenta curentul de defect în altul, deci siguranțe/întrerupătoare șir sunt utilizate în mod obișnuit. Respectați întotdeauna manualul controlerului/invertorului și codul electric aplicabil pentru jurisdicția dvs.

Depanare: greșeli comune de cablare în serie și verificări rapide

Dacă sistemul are performanțe slabe după cablarea panourilor solare în serie, cauza este adesea o simplă conexiune, polaritate sau nepotrivire a așteptărilor. Utilizați aceste verificări pentru a izola rapid problemele.

Lista de verificare bazată pe simptome

• Tensiunea șirului măsurată este aproape de zero: probabil o conexiune inversată care creează o buclă de anulare, un conector nu complet așezat sau un cablu rupt.
• Tensiunea este corectă, dar puterea este scăzută: verificați umbrirea parțială, murdărirea sau un panou cu o diodă de bypass eșuată; confirmați că toate panourile sunt același model/spec.
• Controlerul arată supratensiune PV: string are prea multe panouri în serie pentru condițiile de temperatură; reduceți numărul de serie sau utilizați echipamente cu o valoare nominală de intrare mai mare.
• Defecțiuni intermitente: suspectați un conector slăbit, pătrunderea apei sau încordarea cablului la cutiile de joncțiune ale modulelor.

O rutină simplă de validare

1. Măsurați Voc-ul fiecărui panou individual în lumina soarelui similară; rețineți orice panou care este semnificativ oprit.
2. Conectați șirul seriei și măsurați Voc total; confirmați că se potrivește cu suma așteptată într-o marjă rezonabilă.
3. Dacă este disponibil, utilizați afișajul/aplicația controlerului pentru a confirma că tensiunea de funcționare este aproape calculată String Vmp în timpul soarelui bun.

Dacă citirile dvs. nu se aliniază cu matematica seria de bază, opriți și corectați cablajul înainte de a vă conecta la electronice scumpe. Majoritatea defecțiunilor pot fi prevenite prin verificări ale tensiunii înainte de conectare.

Sfaturi practice de design pentru o performanță mai bună cu corzile de serie

Performanța bună a șirurilor de serie este atât de mult despre aspect, cât și despre cablare. Acești pași practici reduc pierderile și evită reducerile evitabile.

Păstrați modulele în aceleași condiții solare

Într-un șir de serie, un panou umbrit poate trage în jos șirul. Plasați panourile în același plan și evitați amestecarea modulelor expuse la diferite modele de umbră (coșuri, copaci, lucarne) în cadrul aceluiași lanț de serie.

Minimizați căderea de tensiune pe drumul de acasă

Tensiunea de serie mai mare ajută, dar ar trebui să urmăriți totuși o cădere de tensiune scăzută. Ca regulă generală, mulți designeri vizează ≤ 3% cădere de tensiune pentru cablarea matricei. Realizarea acestui lucru poate necesita curse mai scurte, cablu mai mare sau un șir de tensiune mai mare în limitele echipamentului.

Folosiți panouri potrivite în fiecare șir

Pentru rezultate previzibile, construiți fiecare șir de serie din același model și vârstă similară. Amestecarea panourilor cu valori nominale diferite de curent poate forța întregul șir să funcționeze mai aproape de capacitatea celui mai slab panou.

Concluzia: dacă doriți mai puține surprize, acordați prioritate proiectarea corectă a tensiunii , iradiere constantă pe șir , și măsurători de verificare înainte de a pune sub tensiune controlerul sau invertorul.