Як з’єднати сонячні батареї послідовно: безпечні кроки, схеми та розрахунки

Коли ви підключаєте сонячні панелі послідовно, ви підключаєте позитивний ( ) однієї панелі до негативний (−) наступного. У рядку серії, напруги додати поки струм залишається (приблизно) таким самим як єдину панель. Це найпоширеніший метод, коли вам потрібна більш висока напруга, щоб зменшити втрати в дроті або задовольнити вхідні вимоги контролера заряду MPPT або мережевого інвертора.

Послідовне з’єднання зазвичай є правильним вибором, якщо ви хочете:

• Збільште напругу масиву, щоб система могла використовувати дріт меншого калібру на великі відстані з меншими втратами.
• Відповідає вимогам до контролера/інвертора, наприклад мінімальна напруга MPPT (особливо в холодну погоду).
• Створіть рядки для інвертора, який очікує вищого вхідного постійного струму (часто сотні вольт постійного струму у сітчастих конструкціях).

Основний компроміс: у послідовному рядку затінення або слабка панель можуть зменшити вихід усього рядка. Байпасні діоди допомагають, але хороше розташування та уникнення часткового затінення залишаються важливими.

Правила послідовного підключення: спершу потрібно перевірити розрахунок напруги

Перш ніж щось підключати, переконайтеся, що напруга ланцюга залишатиметься в безпечних межах вашого обладнання в умовах екстремальних температур. Дві ключові характеристики панелі: Voc (напруга холостого ходу) і Vmp (напруга при максимальній потужності). Ви повинні переконатися, що рядок холодна погода Voc не перевищує максимальну вхідну напругу контролера/інвертора.

Швидкий розрахунок рядків рядків

Для послідовної проводки: Рядок Voc ≈ сума Voc кожної панелі і Рядок Vmp ≈ сума Vmp кожної панелі . Струм залишається близьким до струму однієї панелі (Imp/Isc), тому серія впливає на напругу набагато більше, ніж ампер.

Приклад з дійсними числами

Припустімо, що на кожній панелі показано позначку Voc = 38,0 В і Vmp = 31,5 В . с 3 панелі в серії : Струнний Voc ≈ 114,0 В і Рядок Vmp ≈ 94,5 В .

Якщо ваш контролер MPPT максимальний вхідний сигнал 150В , 114 В виглядає безпечним за кімнатної температури, але холод може підвищити Voc. Багато таблиць даних панелей включають температурний коефіцієнт Voc (часто близько від -0,28% до -0,35%/°C ). Якщо у вас немає під рукою коефіцієнта, розглядайте холодну погоду Voc як потенційну на 10–20% вище ніж значення мітки, і підтвердьте за допомогою таблиці даних, перш ніж завершувати довжину рядка.

Ключовий висновок: розробка рядків серії від контролера/інвертора назад. Максимальна вхідна напруга є жорстким обмеженням ; перевищення цього значення може призвести до остаточного пошкодження обладнання.

Інструменти та компоненти, необхідні для чистого, надійного послідовного з’єднання

Правильна збірка серії здебільшого полягає у використанні правильних роз’ємів і захисту. Уникайте імпровізації з елементами побутової проводки; Фотоелектричні мережі можуть нести небезпечну напругу постійного струму та потребують компонентів, призначених для використання постійного струму.

Основні елементи

• PV номінальні роз’єми (зазвичай типу MC4). відповідати вашим панелям і are from compatible families.
• Фотоелектричний провід (зазвичай 10 AWG або 12 AWG, номінальний на сонячне світло/УФ) розміром відповідно до вашого струму та відстані.
• Мультиметр постійного струму з щупами в хорошому стані.
• Роз’єднувач або вимикач постійного струму (часто біля контролера/інвертора) для безпечного обслуговування.

Захист і комбінування (за потреби)

• Запобіжники або рубильники, якщо є дві або більше струн паралельно (лише серійна одинарна струна часто не потребує рядкових запобіжників, але дотримуйтеся місцевих норм і інструкцій щодо обладнання).
• Поле об’єднання, якщо об’єднується кілька рядків.
• Захист від перенапруги (SPD) там, де це потрібно або рекомендовано, особливо для відкритих масивів.

Примітка щодо сумісності: багато інсталяторів уникають змішування марок роз’ємів, оскільки «MC4» часто використовується як загальний термін. Для кращої надійності та безпеки використовуйте відповідні типи роз’ємів або схвалені виробником еквіваленти.

Покроково: як підключити сонячні панелі послідовно (практична процедура)

Ця процедура передбачає ідентичні панелі та типові фотоелектричні роз’єми. Працюйте методично та ставтеся до масиву як до живого, коли на нього потрапляє світло. Якщо вам незручно працювати з джерелом постійного струму, найміть кваліфікованого монтажника.

1) Визначте позитивні та негативні ліди кожної панелі

Перевірте полярність на етикетці панелі та маркуванні проводів. Якщо щось незрозуміло, перевірте мультиметром при денному світлі. Правильна ідентифікація запобігає зворотній полярності, яка може спрацювати захист або пошкодити обладнання.

2) Під’єднайте панель 1 ( ) до панелі 2 (−)

Міцно підключіть роз’єми до клацання/заблокування. Це створить ваше перше посилання на серію. Продовжуйте той же візерунок вниз по лінії.

3) Повторюйте, доки рядок не буде завершено

Для трьох панелей: від панелі 1 ( ) до панелі 2 (−), потім від панелі 2 ( ) до панелі 3 (−). Решта вільних кінців стають вашими вихідними рядками: Рядок негативний це панель 1 (−) і Рядок позитивний це Панель 3 ( ).

4) Виміряйте напругу струни перед підключенням до електроніки

Від’єднавши шнур від контролера/інвертора, виміряйте напругу на кінцевих позитивному та негативному кінцях. Очікуйте значення, близьке до розрахункового String Voc на яскравому сонці. Якщо виміряне значення різко відрізняється, зупиніться та перевірте кожне підключення та полярність.

5) Під’єднайте шнур до роз’єднувача постійного струму, а потім до контролера/інвертора

Використовуйте роз’єднувач/вимикач з рейтингом постійного струму, щоб ви могли ізолювати масив. Дотримуйтеся порядку підключення проводів виробника; багато контролерів заряду вказують, що спочатку потрібно підключити батарею, щоб контролер міг увімкнути живлення та безпечно налаштувати, перш ніж застосувати вхід PV. Ключовий результат той самий: не використовуйте гаряче підключення непередбачувано — використовуйте від’єднання та дотримуйтесь інструкцій.

• Зберігайте дроти серії в акуратному стані, надійно закріпіть їх і не допускайте гострих країв.
• Дотримуйтеся правильної полярності від шнура до клем PV та PV−.
• Позначте напругу рядка та місце від’єднання для майбутнього обслуговування.

Послідовний проти паралельного: що змінюється електрично та чому це важливо

У багатьох системах використовуються послідовні ланцюги, оскільки вища напруга зменшує струм за тієї самої потужності. Це часто знижує втрати проводів і може зменшити розмір і вартість провідника (у межах кодових обмежень).

Практична ілюстрація втрати електроенергії

Припустимо, ви хочете передати 600 Вт від масиву до контролера. на 60В , струм становить близько 10А (600 Вт ÷ 60 В). на 120В , струм становить близько 5А . Оскільки резистивні втрати дроту масштабуються як I²R , скорочення струму приблизно вдвічі може значно зменшити падіння напруги та нагрівання протягом тривалого часу.

На практиці використовують багато масивів рядки серії щоб досягти цільової напруги, потім під’єднайте кілька ниток паралельний збільшити загальний струм і потужність. Мета проекту полягає в тому, щоб приземлитися в межах вікна напруги обладнання, збалансувавши ризик затінення, вартість проводки та безпеку.

Основи безпеки та суміжних кодів для рядків серій

Послідовне підключення може швидко створити небезпечну напругу постійного струму. Навіть відносно невеликі масиви можуть перевищувати 100 В постійного струму , що підвищує ризик ураження електричним струмом і потенціал дуги. Використовуйте апаратне забезпечення, призначене для фотоелектричної мережі постійного струму, і дотримуйтесь місцевих електричних норм і інструкцій виробника.

Мінімальна техніка безпеки

• Знеструмте, де це можливо: накрийте модулі або працюйте на світанку/сутінках і використовуйте a відключення постійного струму .
• Ніколи не від'єднуйте роз'єми під навантаженням. дуги постійного струму є стійкими; спочатку відкрийте роз'єднувач.
• Перевірте полярність за допомогою лічильника перед посадкою провідників на клеми PV / PV−.
• Щоб запобігти пошкодженню ізоляції та проникненню води, використовуйте прокладку кабелю з рейтингом PV, розвантажувач натягу та захист від погодних умов.

Захист від надструму: коли запобіжники важливі

У одній послідовній ланцюжку, що живить один вхід контролера, струм кожного модуля обмежується струмом ланцюга, тому може не знадобитися плавка ланцюга. Однак, коли у вас є кілька рядків паралельно , один рядок може зворотно подавати струм пошкодження в інший, тому рядкові запобіжники/вимикачі зазвичай використовуються. Завжди дотримуйтеся посібника з контролера/інвертора та відповідного електричного коду для вашої юрисдикції.

Усунення несправностей: загальні помилки послідовного підключення та швидкі перевірки

Якщо після послідовного підключення сонячних панелей система працює погано, причиною часто є просте підключення, полярність або невідповідність очікувань. Використовуйте ці перевірки, щоб швидко виявити проблеми.

Контрольний список на основі симптомів

• Виміряна напруга струни близька до нуля: ймовірно, реверсне з’єднання створює петлю для скасування, роз’єм не повністю встановлений або зламаний кабель.
• Напруга правильна, але потужність низька: перевірте часткове затінення, забруднення або панель з несправним обхідним діодом; підтвердити, що всі панелі мають однакову модель/техніку.
• Контролер показує перенапругу PV: ланцюг має забагато послідовно з’єднаних панелей для температурних умов; зменшити кількість серій або використовувати обладнання з вищою вхідною потужністю.
• Періодичні несправності: підозрюйте, що з’єднувач не закріплений, потрапляє вода або розтягується кабель у розподільних коробках модуля.

Проста процедура перевірки

1. Виміряйте Voc кожної панелі окремо при однаковому сонячному світлі; зверніть увагу на будь-яку панель, яка значно вимкнена.
2. З’єднайте рядок серії та виміряйте загальний Voc; підтвердити, що вона відповідає очікуваній сумі в межах розумного запасу.
3. Якщо доступно, скористайтеся дисплеєм/додатком контролера, щоб підтвердити, що робоча напруга близька до розрахункової Рядок Vmp під час гарного сонця.

Якщо ваші показання не збігаються з базовою математикою серії, зупиніться та виправте електропроводку перед підключенням до дорогої електроніки. Більшості несправностей можна запобігти за допомогою перевірки напруги перед підключенням.

Практичні поради щодо дизайну для кращої продуктивності серійних рядків

Хороша продуктивність послідовної струни залежить як від компонування, так і від проводки. Ці практичні кроки зменшують втрати та уникають зниження тарифів, яких можна уникнути.

Зберігайте модулі в однакових сонячних умовах

У серії рядків одна затінена панель може перетягувати рядок вниз. Розміщуйте панелі в одній площині та уникайте змішування модулів, що піддаються різному затіненню (димарі, дерева, мансардні вікна) в одній серії.

Мінімізуйте падіння напруги на домашній лінії

Вища послідовна напруга допомагає, але ви все одно повинні прагнути до низького падіння напруги. Як правило, багато дизайнерів націлені ≤ 3% падіння напруги для масивної проводки. Щоб досягти цього, можуть знадобитися коротші проміжки, більший дріт або струна з вищою напругою в межах обладнання.

Використовуйте відповідні панелі в кожному рядку

Щоб отримати передбачувані результати, створюйте кожен рядок серії з однієї моделі та подібного віку. Змішування панелей з різними номінальними струмами може змусити весь рядок працювати ближче до можливостей найслабшої панелі.

Підсумок: якщо ви хочете менше сюрпризів, розставте пріоритети правильна конструкція напруги , постійне випромінювання на струну , і перевірочні вимірювання перед подачею живлення на контролер або інвертор.