Tinkamo saulės kabelio dydžio pasirinkimas yra esminis aspektas kuriant efektyvią ir saugią saulės energijos sistemą. Per didelis arba per mažas saulės laidas gali sukelti elektros energijos praradimą, perkaitimą ar net sistemos gedimą. Tinkamai apskaičiuojant saulės kolektorių kabelio dydį užtikrinama, kad kabeliai gali saugiai perduoti srovę be pernelyg didelio įtampos kritimo, tuo pačiu sumažinant energijos nuostolius ir išlaikant bendrą sistemos efektyvumą.
Šiame straipsnyje mes padėsime jums apskaičiuoti saulės kabelio dydį, įskaitant svarbių veiksnių, tokių kaip srovės pralaidumas, įtampos kritimas ir kabelio varža, supratimą. Be to, išnagrinėsime, kaip pasirinkti tinkamą saulės laidą remiantis šiais skaičiavimais ir kitais svarbiais patikimos saulės energijos sistemos aspektais.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos saulės kabelio dydžiui
Skaičiuojant saulės kabelio dydį, reikia atsižvelgti į keletą pagrindinių veiksnių:
Srovė (A)
Įtampa (voltais)
Kabelio ilgis
Kabelio medžiaga
Įtampos kritimas
Temperatūros įvertinimas
Saugos ribos
Išskirkime kiekvieną iš šių veiksnių ir jų vaidmenį nustatant tinkamą saulės laido dydį.
1 veiksmas: nustatykite srovę (A)
Srovę saulės sistemoje lemia saulės baterijų generuojamos galios kiekis ir sistemos įtampa. Pavyzdžiui, jei žinote saulės kolektorių ar sistemos galią (vatais) ir įtampą (voltais), galite apskaičiuoti srovę pagal Ohmo dėsnį:
Srovė (A)=galia (W) / įtampa (V)
Pavyzdys:
Tarkime, kad turite 300 W galios saulės bateriją, o sistemos įtampa yra 24 V. Srovę galima apskaičiuoti taip:
Srovė=300W/24V=12.5A
300 W, 24 V saulės energijos sistemai srovė, kuri tekės per kabelį, yra 12,5 amperų. Tai svarbus žingsnis, nes saulės laidas turi išlaikyti tokį srovės kiekį be per didelio šildymo.
2 veiksmas: apskaičiuokite įtampos kritimą
Įtampos kritimas yra įtampos sumažėjimas, atsirandantis, kai srovė praeina per kabelį, daugiausia dėl saulės laido varžos. Per didelis įtampos kritimas gali sumažinti jūsų sistemos našumą, nes sumažės įtampa, pasiekianti keitiklį arba akumuliatorių banką, taip sumažinant efektyvumą ir galimai pažeisti jautrius komponentus.
Įprasta rekomendacija yra išlaikyti įtampos kritimą žemiau 3%, kad sistemos veikimas nebūtų pažeistas. Tačiau kai kuriose didelės galios sistemose gali prireikti mažesnio įtampos kritimo, todėl labai svarbu tai suprasti ir apskaičiuoti.
Norėdami apskaičiuoti įtampos kritimą:
Įtampos kritimas (V)=2 × srovė × kabelio ilgis × varža vienam metrui / 1000
Srovė yra srovė, tekanti per kabelį (amperais).
Kabelio ilgis yra vienpusis laido ilgis metrais.
Atsparumas vienam metrui priklauso nuo laido medžiagos ir skersmens (paprastai nurodomas omų metre).
Pavyzdys:
Tarkime, kad naudojate 10mm² varinį kabelį, kurio varža 0,0031 omo vienam metrui. Jei kabelis yra 20 metrų ilgio (tiek teigiamas, tiek neigiamas), o srovė yra 12,5 A, galite apskaičiuoti įtampos kritimą taip:
Įtampos kritimas {{0}} × 12,5 × 20 × 0,0031 / 1000=1, 55 V
Šiuo atveju įtampos kritimas yra 1,55 V, o jei sistemos įtampa yra 24 V, įtampos kritimas sudaro 6,5% visos įtampos, kuri viršija norimą 3% slenkstį. Pagal šį scenarijų jums reikės naudoti didesnį laidą arba sumažinti jo ilgį, kad sumažintumėte įtampos kritimą.
3 veiksmas: pasirinkite kabelio dydį
Apskaičiavus reikiamą srovę ir įvertinus įtampos kritimą, kitas žingsnis – pasirinkti tinkamą saulės kabelio dydį. Yra du pagrindiniai aspektai, renkantis kabelio dydį:
Srovės perdavimo pajėgumas (Ampacity): Saulės laidas turi atlaikyti didžiausią numatomą srovę, neperkaisdamas ir nepažeisdamas kabelio. Saugumo sumetimais rinkitės laidą, kurio dydis yra didesnis nei maksimali jūsų sistemos apkrova.
Įtampos kritimas: Saulės kabelio dydis turi būti pasirinktas taip, kad įtampos kritimas būtų kuo mažesnis3%(arba lygis, atitinkantis jūsų sistemos reikalavimus). Didesni kabeliai turi mažesnę varžą, todėl sumažėja įtampos kritimas.
Bendra saulės laido dydžio taisyklė, pagrįsta srove, yra tokia:
2,5 mm² kabelis: Tinka iki 15A (įprasta mažoms sistemoms).
4mm² kabelis: Tinka iki 20A.
6mm² kabelis: Tinka iki 25A.
10mm² kabelis: Tinka iki 40A.
16mm² kabelis: Tinka iki 55A.
25mm² kabelis: Tinka iki 70A.
Pavyzdžiui, jei jūsų sistemos srovė yra 12,5 A, o kabelio ilgis yra 20 metrų, gali pakakti 4 mm² arba 6 mm² saulės kabelio. Tačiau, jei norite sumažinti įtampos kritimą, galite pasirinkti 6 mm², o ne 4 mm², kad sumažintumėte įtampos kritimą žemiau3%slenkstis.
4 veiksmas: atsižvelkite į temperatūros ir saugos ribas
Temperatūra vaidina svarbų vaidmenį nustatant saulės kabelio atsparumą. Kabelių srovės pralaidumas paprastai mažėja kylant temperatūrai. Dauguma saulės kabelių yra skirti naudoti 90 laipsnių arba 75 laipsnių kampu, tačiau esant aukštai temperatūrai, svarbu apsvarstyti galimybę sumažinti kabelio talpą.
Pavyzdys:
Jei jūsų sistema veikia tokioje vietoje, kur aplinkos temperatūra nuolat viršija 30 laipsnių, gali reikėti padidinti saulės laidą, kad kompensuotumėte mažesnį atsparumą esant aukštesnei temperatūrai.
Be to, siekiant užtikrinti saugumą, skaičiuojant saulės kabelio dydį patartina įtraukti saugos ribą. Paprastai rekomenduojama naudoti 10-20 % saugos ribą. Pavyzdžiui, jei jūsų sistemai reikalingas 12,5 A kabelis, pasirinkus 6 mm² laidą, kurio vardinė galia yra 20 A, būtų sukurtas saugos buferis, padedantis sistemai veikti patikimai ir saugiai laikui bėgant.
5 veiksmas: pasirinkite tinkamą kabelio medžiagą
Saulės kabelio medžiaga taip pat turės įtakos dydžio skaičiavimui. Saulės laidams dažniausiai naudojamos dvi medžiagos:
Varis: Variniai kabeliai yra labai laidūs ir turi mažesnę varžą, o tai reiškia, kad jie gali perduoti didesnę srovę tam tikram dydžiui, palyginti su aliuminio kabeliais. Variniai kabeliai yra brangesni, tačiau yra pageidaujami daugeliui gyvenamųjų saulės energijos įrenginių.
Aliuminis: Aliuminio kabeliai yra mažiau laidūs ir reikalauja didesnių dydžių, kad būtų galima valdyti tokį patį srovės kiekį kaip variniai. Jie dažnai naudojami dideliuose komerciniuose saulės energijos įrenginiuose, kur kaina yra pagrindinis veiksnys.
Jei naudojate aliuminio kabelius, turėsite padidinti dydį, kad būtų atsižvelgta į mažesnį laidumą. Pavyzdžiui, 8 mm² aliuminio kabelio gali prireikti tokiai pačiai srovei kaip ir 6 mm² vario kabelis.
6 veiksmas: apsvarstykite kabelio izoliacijos tipą
Izoliacijos tipas yra dar vienas svarbus veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti, nes jis lemia saulės kabelio įtampą ir atsparumą aplinkai. Dauguma saulės kabelių naudoja XLPE (kryžminio polietileno) izoliaciją, skirtą naudoti lauke, nes ji siūlo:
Atsparumas UV spinduliams
Atsparumas karščiui (iki 90 laipsnių)
Atsparumas dilimui
Atsparumas vandeniui
Vidinėms arba žemos įtampos sistemoms gali būti naudojama PVC (polivinilchlorido) izoliacija, tačiau ji yra mažiau patvari ir netinkama saulės spinduliams ar ekstremalioms temperatūroms.
Įsitikinkite, kad izoliacinė medžiaga yra tinkama montavimo aplinkai, ypač jei kabeliai bus veikiami saulės spindulių, drėgmės ar kitų atšiaurių sąlygų.