Какие провода нужны для солнечных электростанций?
По кабелям, соединяющим инвертор и аккумуляторные батареи, протекает очень большой ток. Поэтому необходимо правильно выбрать сечение кабеля исходя из максимальных токов, которые может потреблять инвертор. Очень важно, чтобы соединения были надежными и имели малое сопротивление.
Для того, чтобы минимизировать падение напряжения в проводах между аккумуляторной батареей и, тем самым, увеличить эффективность использования инвертора, кабель должен быть достаточно толстым и максимально коротким.
Рекомендуемое сечение кабеля для длины 2 м:
| Сечение кабеля от АБ до инвертора (длина 2 м) | |||
| Мощность инвертора, Вт | Напряжение АБ, В | ||
| 12 | 24 | 48 | |
| 150 | 10 мм 2 | 6 мм 2 | — |
| 250 | 16 мм 2 | 6 мм 2 | — |
| 500 | 35 мм 2 | 10 мм 2 | — |
| 1000 | 50 мм 2 | 25 мм 2 | — |
| 1500 | 50 мм 2 | 35 мм 2 | — |
| 2000 | 70 мм 2 | 50 мм 2 | — |
| 2500 | 95 мм 2 | 70 мм 2 | 50 мм 2 |
| 3000 | — | 95 мм 2 | 50 мм 2 |
| 3500 | — | 95 мм 2 | 70 мм 2 |
| 4500 | — | — | 70 мм 2 |
Во многих инструкция к оборудованию, произведенному в Америке или для американского рынка, упоминаются размеры проводов в калибре AWG (American Wire Gauge). Ниже приведена таблица для перевода AWG в метрическую систему измерений.
| Преобразование American Wire Gauge в мм 2 | ||
| AWG | Максимальный ток на 1 проводник, А | Сечение, мм 2 |
| 20 | 7 | 0.52 |
| 18 | 10 | 0.82 |
| 16 | 15 | 1.31 |
| 14 | 20 | 2 |
| 12 | 25 | 3.31 |
| 10 | 40 | 6.68 |
| 8 | 65 | 8.37 |
| 6 | 95 | 13.3 |
| 4 | 125 | 21.15 |
| 2 | 170 | 33.62 |
| 1 | 195 | 42.41 |
| 1/0 | 230 | 53.5 |
| 2/0 | 265 | 67.43 |
| 3/0 | 310 | 85 |
| 4/0 | 360 | 107.2 |
| 250 | 405 | 126.7 |
| 300 | 445 | 152 |
| 500 | 620 | 253.4 |
| 750 | 785 | 300.66 |
| 1000 | 935 | 506.7 |
Для того, чтобы рассчитать необходимое сечение провода для конкретной установки, нужно знать мощность инвертора или зарядного устройства, или максимальный протекающий ток через эти провода. Также нужно знать расстояние от АБ до инвертора и напряжение постоянного тока в системе.
Обычно, большинство систем с напряжением 12В работает при напряжении в диапазоне от 11 до 12 В. Но, если это возможно, нужно выбирать кабель таким образом, чтобы падение напряжения в проводах было не более 2%, т.е. не более 0,25В. (См. Таблицу 2.)
Можно воспользоваться следующей формулой для выбора сечения провода:
R = E / I x L
R = удельное сопротивление провода в Ом/м
E = максимально допустимое падение напряжение в проводе, В
I = пропускаемый ток, А
L = общая длина кабеля в системе в метрах (умножить на 2 для положительного и отрицательного провода).
Нагрузка мощностью 60 Вт (ток будет равен 60/12 = 5A) находится на расстоянии 10 м от АБ напряжением 12В. Максимально допустимое падение напряжения составляет 2% (0.25 В):
R = 0.25 В / [(5 A)x(20м)] = 0.0025 Ом/м.
Удельное сопротивление провода должно быть меньше 0.0025 Ом/м. Из Таблицы 1 получаем минимальное сечение провода 6 мм 2 . Чем толще провод, тем меньше будет потерь при передаче энергии от АБ к нагрузке.
В более высоковольтных системах падение напряжения не так сильно сказывается на работе — так, для системы с напряжением 48 В те же допустимые 2% составляют уже 1 В, и для передачи одинаковой мощности требуется провод меньшим сечением.
| Сечение провода | Максимальный допустимый ток, А | Сопротивление | |||
| Количество проводов в кабеле | Cable Clipped Direct To Open Surface | Ом/м | |||
| мм 2 | 2-жильный | 3-жильный | 2-жильный | 3-жильный | на жилу |
| 1.0 | 11 | 9 | 12 | 10 | 0.018 |
| 1.5 | 13 | 12 | 15 | 13 | 0.012 |
| 2.5 | 18 | 16 | 21 | 18 | 0.0074 |
| 4.0 | 24 | 22 | 27 | 24 | 0.0046 |
| 6.0 | 30 | 27 | 35 | 30 | 0.0031 |
| 10.0 | 40 | 37 | 48 | 41 | 0.0018 |
| 16.0 | 53 | 47 | 64 | 54 | 0.0012 |
| 25.0 | 60 | 53 | 71 | 62 | 0.00073 |
| 35.0 | 74 | 65 | 87 | 72 | 0.00049 |
Максимальная длина кабеля (в метрах) от источника энергии до потребителя при падении напряжения меньше 2% для 12В систем.
| Сечение кабеля (мм 2 ) | ||||||||||||
| Ток, А | 1 | 1.5 | 2.5 | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 | 75 | 100 |
| 1 | 7 | 10.91 | 17.65 | 28.57 | 42.86 | 70.6 | 109.1 | 176.5 | 244.9 | — | — | — |
| 2 | 3.53 | 5.45 | 8.82 | 14.29 | 21.4 | 35.3 | 54.5 | 88.2 | 122.4 | 171.4 | — | — |
| 4 | 1.76 | 2.73 | 4.41 | 7.14 | 10.7 | 17.6 | 27.3 | 44.1 | 61.2 | 85.7 | 130.4 | — |
| 6 | 1.18 | 1.82 | 2.94 | 4.76 | 7.1 | 11.7 | 18.2 | 29.4 | 40.8 | 57.1 | 87 | 117.6 |
| 8 | 0.88 | 1.36 | 2.2 | 3.57 | 5.4 | 8.8 | 13.6 | 22 | 30.6 | 42.9 | 65.25 | 88.2 |
| 10 | 0.71 | 1 | 1.76 | 2.86 | 4.3 | 7.1 | 10.9 | 17.7 | 24.5 | 34.3 | 52.2 | 70.6 |
| 15 | — | 0.73 | 1.18 | 1.9 | 2.9 | 4.7 | 7.3 | 11.8 | 16.3 | 22.9 | 34.8 | 47.1 |
| 20 | — | — | 0.88 | 1.43 | 2.1 | 3.5 | 5.5 | 8.8 | 12.2 | 17.1 | 26.1 | 35.3 |
| 25 | — | — | — | 1.14 | 1.7 | 2.8 | 4.4 | 7.1 | 9.8 | 13.7 | 20.9 | 28.2 |
| 30 | — | — | — | — | 1.4 | 2.4 | 3.6 | 5.9 | 8.2 | 11.4 | 17.4 | 23.5 |
| 40 | — | — | — | — | — | 1.8 | 2.7 | 4.4 | 6.1 | 8.5 | 13 | 17.6 |
| 50 | — | — | — | — | — | — | 2.2 | 3.5 | 4.9 | 6.9 | 10.4 | 14.1 |
| 100 | — | — | — | — | — | — | — | 1.7 | 2.4 | 3.4 | 5.2 | 7.1 |
| 150 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 2.3 | 3.5 | 4.7 |
| 200 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 2.6 | 3.5 |
Для систем с 24 или 48В длина кабеля может быть в 2 или 4 раза больше. Для напряжения 220В длина может быть в 20 раз больше.
Еще полезные параметры:
- Плотность меди — 8,93*103кг/м 3 ;
- Удельный вес меди — 8,93 г/cм 3 ;
- Удельная теплоемкость меди при 20 o C — 0,094 кал/град;
- Температура плавления меди — 1083 o C ;
- Удельная теплота плавления меди — 42 кал/г;
- Температура кипения меди — 2600 o C ;
- Коэффициент линейного расширения меди
- (при температуре около 20 o C) — 16,7 *106(1/град);
- Коэффициент теплопроводности меди — 335ккал/м*час*град;
- Удельное сопротивление меди при 20 o C — 0,0167 Ом*мм 2 /м;
Источник
Провод для подключения солнечных батарей
Сегодня ни одна электростанция, преобразующая энергию солнечного света в электрическую, не может обойтись без набора солнечных кабелей, объединяющих в одно целое все оборудование, необходимое для решения этой задачи.
Требования к солнечному кабелю
Кабель для солнечных панелей должен удовлетворять следующим условиям:
иметь сечение, достаточное для того, чтобы обеспечить минимальные потери по мощности и напряжению при прохождении по нему тока, отдаваемого комплектом солнечных батарей. Величина тока определяется количеством панелей и способом их включения;
быть устойчивым к воздействию атмосферных условий – УФ-излучению, осадкам, перепадам температуры;
желательно иметь срок службы, сравнимый с ресурсом используемого оборудования.
Кабель для солнечных батарей — обзор марок
Для солнечных панелей можно применять как специально разработанные для этого кабели, так и самые обычные – с некоторыми ограничениями.
Солнечный кабель PV-1F
С целью соответствия вышеуказанным требованиям был разработан и выпускается кабель PV-1F, также называемый солнечным. Производят его, например, такие компании как HELUKABEL® (Германия) под названием SOLARFLEX-Х, Prysmian Group (Италия) под названием TEXSUN(PV).
Кабель представляет собой луженые медные проволочки в двойной безгалогеновой изоляции из полиэлефина, стойкую к ультрафиолету, озону, атмосферным осадкам, кислотам, щелочам, аммиаку, гидролизу. Ожидаемый срок службы – 25 лет.
Кабель производится трех цветов, что удобно при монтажных работах – черного, синего и красного.
Солнечный кабель ПК SOLAR
Кабель выпускается российской компанией ООО «Прокабель». Изготовлен из огнестойкого компаунда. Имеет один слой изоляции. По конструкции характеристикам, а также цвету аналогичен кабелю PV-1F.
Название кабеля расшифровывается как Кабель Гибкий. Его жила состоит из множества тонких проволок, покрытых общей резиновой изоляцией.
При желании вместо солнечного кабеля допустимо использовать обычный кабель с медными жилами, – например, КГ, – пропустив его в стойкой к УФ-излучению гофротрубе ПНД. Тем более что защита от ультрафиолета необходима только в непосредственной близости от батарей, постоянно находящихся на солнце.
Таблица 1. Сравнение солнечных кабелей
Температурный диапазон эксплуатации
0,5 – 150 (до 5 жил)
Максимальная температура проводника
Токовая нагрузка, А
100 (для КГ 1х6,0)
постоянного тока, B
Расчет сечения кабеля для солнечных панелей
В состав солнечной электростанции входит следующее оборудование:
- Комплект солнечных батарей, которые могут быть соединены друг с другом тремя способами:
параллельный (выходное напряжение комплекта равно напряжению одной батареи, сила тока равна сумме токов батарей);
последовательный (выходное напряжение равно сумме, сила тока – току одной);
смешанный – несколько включенных последовательно групп, каждая из которых состоит из одинакового количества параллельно соединенных батарей (напряжение – сумма групп, сила тока – сумма токов в одной из групп);
2. контроллер – прибор, осуществляющий зарядку аккумуляторов и отключающий их по ее окончании;
3. комплект аккумуляторов – соединяются точно так же, как и батареи, то есть параллельным, последовательным или смешанным способом;
4. инвертор – преобразователь постоянного напряжения аккумуляторов в напряжение промышленной сети – переменное 220В, необходимое для питания электроприборов. То есть ему на вход поступает постоянное напряжение 12, 24, 48 В (в зависимости от варианта соединения батарей и аккумуляторов), преобразующееся на выходе в 220В.
Комплект для солнечной электростанции
Все эти компоненты – батареи, контроллер, аккумуляторы, инвертор – должны быть соединены с помощью отрезков кабеля, сечение которого определяется идущим по нему током, сила которого зависит от следующих факторов:
мощности, потребляемой инвертором;
величины напряжения в цепи (батареи-контроллер-аккумулятор-инвертор);
Таким образом, если считать, что:
потребление инвертора = 400 Вт;
напряжение = 12В (одна батарея или несколько, соединенных параллельно);
то сила тока может достигать 400/12 = 33 А. Если учитывать, что для медного провода допустимым является ток в 10 А на каждый 1мм 2 сечения, то потребуется солнечный кабель 4 мм 2 .
Еще условие, которое часто стараются соблюсти – потеря напряжения в цепи не должна превышать 2%. Для 12 В это 0,24 В.
Длина проводника, на котором падает U = 0,24 В, считается следующим образом:
L –длина провода;
U – падение напряжения на проводе;
S – сечение провода;
? – удельное сопротивление меди.
Таким образом, допустимая длина провода L= 0,24*4/33*0,017= 1,7 м. Для длины, равной 10 м, что является более реальной цифрой, потребуется провод сечением 30 мм 2 .
Необходимо иметь в виду, что под длиной L подразумевается суммарная длина всех проводов, по которым идет ток.
Ниже приведена таблица сечения кабеля как функция мощности инвертора (столбец 2), а также с дополнительным учетом длины кабелей, равной 10 м (столбец 2). Напряжение батареи – 12 В.
Источник