Aurinkopaneelien johdotus sarjassa: Turvalliset vaiheet, kaaviot ja laskelmat

Kun kytket aurinkopaneelit sarjaan, kytket ne positiivinen ( ) yhdestä paneelista negatiivinen (-) seuraavasta. Sarjajonossa, jännitteet lisätään samalla kun virta pysyy (suunnilleen) samana yhtenä paneelina. Tämä on yleisin tapa, kun tarvitset suurempaa jännitettä johtohäviöiden vähentämiseksi tai MPPT-latausohjaimen tai verkkoon kytketyn invertterin tulovaatimusten täyttämiseksi.

Sarjajohdotus on yleensä oikea valinta, kun haluat:

• Lisää järjestelmän jännitettä, jotta järjestelmä voi käyttää sitä pienempi johto pitkiä matkoja pienemmällä häviöllä.
• Täytä ohjain/invertterivaatimukset, kuten pienin MPPT-jännite (varsinkin kylmällä säällä).
• Muodosta merkkijonoja invertterille, joka odottaa suurempaa DC-tuloa (usein satoja voltteja tasavirtaa verkkoon sidottuissa malleissa).

Suurin kompromissi: sarjassa varjostus tai heikko paneeli voi vähentää koko merkkijonon lähtöä. Ohitusdiodit auttavat, mutta hyvä asettelu ja osittaisen varjostuksen välttäminen ovat edelleen tärkeitä.

Sarjan johdotussäännöt: jännitematematiikka, joka sinun on tarkistettava ensin

Ennen kuin liität mitään, varmista, että merkkijonon jännite pysyy laitteesi turvarajoissa äärimmäisissä lämpötiloissa. Näppäinpaneelin kaksi erittelyä ovat: Voc (avoin piirin jännite) ja Vmp (jännite maksimiteholla). Sinun on varmistettava merkkijono kylmä sää Voc ei ylitä ohjaimen/invertterin enimmäistulojännitettä.

Nopea laskenta sarjan merkkijonoille

Sarjajohdotuksiin: String voc ≈ kunkin paneelin Voc:n summa ja Merkkijono Vmp ≈ kunkin paneelin Vmp:n summa . Virta pysyy lähellä yhden paneelin virtaa (Imp/Isc), joten sarja vaikuttaa jännitteeseen paljon enemmän kuin ampeeria.

Esimerkki reaaliluvuilla

Oletetaan, että jokainen paneelin tarra näkyy Voc = 38,0V ja Vmp = 31,5V . kanssa 3 paneelia sarjassa : String Voc ≈ 114,0V ja String Vmp ≈ 94,5V .

Jos MPPT-ohjaimesi maksimitulo on 150V , 114V näyttää turvalliselta huoneenlämmössä, mutta kylmä voi nostaa Voc. Monet paneelien tietolomakkeet sisältävät VOC-lämpötilakertoimen (usein noin -0,28 % - -0,35 %/°C ). Jos sinulla ei ole kerrointa käytettävissäsi, käsittele kylmän sään Vocia mahdollisena 10-20 % korkeampi kuin tarran arvo ja vahvista tietolomakkeella ennen merkkijonon pituuden viimeistelyä.

Key takeaway: suunnittelusarjan merkkijonot ohjaimesta/invertteristä taaksepäin. Suurin tulojännite on kova raja ; sen ylittäminen voi vahingoittaa laitteita pysyvästi.

Työkalut ja komponentit, joita tarvitset puhtaaseen, luotettavaan sarjaliitäntään

Oikea sarjarakenne tarkoittaa enimmäkseen oikeiden liittimien ja suojauksen käyttöä. Vältä improvisoimista kotitalouksien johdotusosien kanssa; PV-sarjat voivat kuljettaa vaarallista tasajännitettä ja vaatia komponentteja, jotka on mitoitettu tasavirtakäyttöön.

Ydinkohteet

• PV-luokiteltuja liittimiä (yleensä MC4-tyyppisiä). sovittaa paneelin johdot ja are from compatible families.
• PV-johto (yleensä 10 AWG tai 12 AWG, auringonvalo/UV-luokiteltu), mitoitettu virran ja etäisyyden mukaan.
• Hyvässä kunnossa oleva DC-mitoitettu yleismittari antureineen.
• Tasavirtaerotin tai katkaisija (usein ohjaimen/invertterin lähellä) turvallista huoltoa varten.

Suojaus ja yhdistäminen (tarvittaessa)

• Kielisulakkeet tai katkaisijat, jos sinulla on kaksi tai useampia merkkijonoja rinnakkain (vain sarjan yksittäinen merkkijono ei usein vaadi merkkijonosulakkeita, mutta noudata paikallista koodia ja laiteohjeita).
• Yhdistelmälaatikko, jos useita merkkijonoja yhdistetään.
• Ylijännitesuojaus (SPD), jos sitä vaaditaan tai suositellaan, erityisesti näkyville ryhmille.

Yhteensopivuushuomautus: monet asentajat välttävät yhdistämästä liitinmerkkejä, koska "MC4" on usein yleinen termi. Parhaan luotettavuuden ja turvallisuuden saavuttamiseksi käytä vastaavat liitintyypit tai valmistajan hyväksymiä vastaavia.

Vaiheittaiset vaiheet: aurinkopaneelien kytkeminen sarjaan (käytännöllinen toimenpide)

Tämä menettely edellyttää identtiset paneelit ja tyypilliset PV-liittimet. Työskentele järjestelmällisesti ja käsittele taulukkoa elävänä aina, kun se altistuu valolle. Jos et ole mukava työskennellä tasavirran kanssa, palkkaa pätevä asentaja.

1) Tunnista kunkin paneelin positiiviset ja negatiiviset johdot

Varmista napaisuus paneelin tarrassa ja johtomerkinnöissä. Jos jokin on epäselvää, tarkista yleismittarilla päivänvalossa. Oikea tunnistus estää käänteisen napaisuuden, joka voi laukaista suojan tai vahingoittaa laitteita.

2) Liitä paneeli 1 ( ) paneeliin 2 (−)

Kytke liittimet tiukasti, kunnes ne napsahtavat/lukkiutuvat. Tämä luo ensimmäisen sarjalinkin. Jatka samaa kuviota rivin alapuolella.

3) Toista, kunnes merkkijono on valmis

Kolmelle paneelille: paneeli 1 ( ) paneeli 2 (−), sitten paneeli 2 ( ) paneeli 3 (−). Jäljellä olevista vapaista päistä tulee merkkijonotulosteitasi: Merkkijono negatiivinen on paneeli 1 (-) ja Merkkijono positiivinen on paneeli 3 ( ).

4) Mittaa merkkijonon jännite ennen kuin liität sen elektroniikkaan

Kun merkkijono on irrotettu ohjaimesta/invertteristä, mittaa jännite viimeisten positiivisten ja negatiivisten päiden välillä. Odotettavissa lukema lähellä laskettua String Voc kirkkaassa auringossa. Jos mitattu arvo poikkeaa huomattavasti, pysäytä ja tarkista jokainen liitäntä ja napaisuus uudelleen.

5) Liitä merkkijono DC-erottimeen ja sitten ohjaimeen/invertteriin

Käytä DC-mitoitettua katkaisijaa, jotta voit eristää ryhmän. Noudata valmistajan kytkentäohjetta; monet latausohjaimet määrittävät akun kytkemisen ensin, jotta ohjain voi käynnistyä ja konfiguroida turvallisesti ennen kuin PV-tuloa käytetään. Päätulos on sama: älä kytke päälle odottamattomasti — käytä katkaisijaa ja noudata käyttöohjetta.

• Pidä sarjan johtosarja siistinä, kiinnitettynä ja poissa terävistä reunoista.
• Säilytä oikea napaisuus merkkijonosta aina PV- ja PV−-liittimiin asti.
• Merkitse merkkijonon jännite ja irrota paikka tulevaa huoltoa varten.

Sarjat vs. rinnakkaiset: mikä muuttuu sähköisesti ja miksi sillä on merkitystä

Monet järjestelmät käyttävät sarjamerkkijonoja, koska korkeampi jännite vähentää virtaa samalla teholla. Tämä usein pienentää johdinhäviöitä ja voi pienentää johtimen kokoa ja kustannuksia (koodirajoitusten rajoissa).

Käytännöllinen kuva tehohäviöstä

Oletetaan, että haluat lähettää 600W taulukosta ohjaimeen. klo 60V , virta on noin 10A (600W ÷ 60V). klo 120V , virta on noin 5A . Koska resistiiviset johdinhäviöt asteikot kuten I²R , virran leikkaaminen suunnilleen puoleen voi vähentää jännitteen pudotusta ja kuumenemista merkittävästi pitkillä ajoilla.

Käytännössä käytetään monia taulukoita sarjan jouset lyödäksesi tavoitejännitettä, liitä sitten useita kieliä rinnakkain lisätäksesi kokonaisvirtaa ja tehoa. Suunnittelun tavoitteena on laskeutua laitteen jänniteikkunaan ja samalla tasapainottaa varjostusriski, johdotuskustannukset ja turvallisuus.

Turvallisuus ja koodin vieressä olevat olennaiset tarvikkeet sarjajousille

Sarjajohdotus voi tuottaa nopeasti vaarallisen tasajännitteen. Jopa suhteellisen pienet taulukot voivat ylittää 100V DC , mikä lisää iskuriskiä ja valokaaren potentiaalia. Käytä PV DC -palveluun tarkoitettuja laitteita ja noudata paikallisia sähkösääntöjä ja valmistajan ohjeita.

Minimi turvallisuuskäytännöt

• Katkaise virta mahdollisuuksien mukaan: peitä moduulit tai työskentele aamunkoitteessa/hämärässä ja käytä a DC-irrotus .
• Älä koskaan irrota liittimiä kuormitettuna. Tasavirtakaaret ovat pysyviä; avaa ensin irti.
• Tarkista napaisuus mittarilla ennen johtimien laskeutumista PV/PV−-liittimiin.
• Käytä PV-luokiteltua kaapelinhallintaa, vedonpoistoa ja säänkestoa eristysvaurioiden ja veden pääsyn estämiseksi.

Ylivirtasuojaus: kun sulakkeilla on merkitystä

Yhdessä sarjassa, joka syöttää yhtä ohjaintuloa, kunkin moduulin virtaa rajoittaa merkkijonovirta, joten merkkijonojen sulatusta ei välttämättä tarvita. Kuitenkin, kun sinulla on useita merkkijonoja rinnakkain , yksi merkkijono voi takaisinsyöttöä vikavirran toiseen, joten sulakkeet/katkaisijat ovat yleisesti käytössä. Noudata aina ohjaimen/invertterin käsikirjaa ja soveltuvaa lainkäyttöalueesi sähkösäännöstöä.

Vianetsintä: yleiset sarjajohdotusvirheet ja nopeat tarkastukset

Jos järjestelmä ei toimi aurinkopaneelien sarjaan kytkemisen jälkeen, syynä on usein yksinkertainen kytkentä, napaisuus tai odotusvirhe. Käytä näitä tarkistuksia eristääksesi ongelmat nopeasti.

Oireihin perustuva tarkistuslista

• Mitattu merkkijonojännite on lähellä nollaa: todennäköisesti käänteinen yhteys, joka luo katkaisusilmukan, liitin ei ole täysin paikallaan tai katkennut johto.
• Jännite on oikea, mutta teho on alhainen: tarkista osittainen varjostus, likaisuus tai paneeli, jossa on viallinen ohitusdiodi; varmista, että kaikki paneelit ovat samaa mallia/spesifikaatiota.
• Säädin näyttää PV ylijännitteen: merkkijonossa on liian monta paneelia sarjassa lämpötilaolosuhteisiin nähden; vähentää sarjojen määrää tai käyttää laitteita, joiden tuloluokitus on korkeampi.
• Satunnaiset viat: epäilet löystyneen liittimen, veden sisäänpääsyn tai kaapelin jännityksen moduulien kytkentärasioissa.

Yksinkertainen validointirutiini

1. Mittaa jokaisen paneelin Voc yksitellen samanlaisessa auringonvalossa; huomioi kaikki paneelit, jotka ovat merkittävästi poissa päältä.
2. Yhdistä sarjamerkkijono ja mittaa kokonaisvokki; vahvistaa, että se vastaa odotettua summaa kohtuullisen marginaalin sisällä.
3. Jos käytettävissä, käytä ohjaimen näyttöä/sovellusta varmistaaksesi, että käyttöjännite on lähellä laskettua String Vmp hyvän auringon aikaan.

Jos lukemasi eivät vastaa perussarjan matematiikkaa, pysäytä ja korjaa johdotus ennen kuin liität kalliiseen elektroniikkaan. Suurin osa vioista on vältettävissä kytkentäjännitteen esitarkastuksilla.

Käytännöllisiä suunnitteluvinkkejä parempaan suorituskykyyn sarjajousilla

Hyvä sarjamerkkijonojen suorituskyky riippuu yhtä paljon asettelusta kuin kaapeloinnista. Nämä käytännön toimet vähentävät häviöitä ja välttävät vältettävissä olevia laskuja.

Pidä moduulit samoissa aurinko-olosuhteissa

Sarjamerkkijonossa yksi varjostettu paneeli voi vetää merkkijonoa alas. Aseta paneelit samaan tasoon ja vältä eri sävykuvioiden (savupiiput, puut, dormers) moduulien sekoittamista samassa sarjaketjussa.

Minimoi jännitehäviö kotikäytössä

Korkeampi sarjajännite auttaa, mutta kannattaa silti pyrkiä pieneen jännitehäviöön. Nyrkkisääntönä monet suunnittelijat tähtäävät ≤ 3 % jännitehäviö ryhmän johdotusta varten. Tämän saavuttaminen voi vaatia lyhyempiä ajoja, suurempaa johtoa tai korkeamman jännitteen merkkijonoa laiterajojen sisällä.

Käytä vastaavia paneeleja kussakin merkkijonossa

Saat ennustettavia tuloksia rakentamalla jokainen sarjamerkkijono samasta mallista ja samanikäisestä. Eri virtaluokilla olevien paneelien sekoittaminen voi pakottaa koko merkkijonon toimimaan lähempänä heikoimman paneelin kykyä.

Bottom line: jos haluat vähemmän yllätyksiä, priorisoi oikea jännitesuunnittelu , tasainen säteilyvoima merkkijonoa kohti , ja varmistusmittaukset ennen kuin ohjain tai invertteri kytketään päälle.