Проволока для 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:
- 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;
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
Пайка солнечных элементов в домашних условиях
Если вы решили собрать солнечную панель своими силами, то вы скорее всего столкнетесь с такой вещью, как пайка проводников на фотоэлементы. Сам по себе процесс пайки шин на солнечные элементы является очень кропотливым, поэтому сложным. Для того, чтобы ваше стремление к использованию альтернативных источников энергии не столкнулось с такой преградой, вы можете ознакомиться с основными аспектами правильной пайки проводников на элементы солнечной панели.
Материалы необходимы для пайки элементов:
1) солнечные элементы
2) тонкие плоские проводники
3) паяльник
4) широкие плоские проводники
5) флюс
6) припой
Рассмотрим более подробно все нюансы процесса пайки элементов солнечной панели.
Самое главное при данном процессе это не спешить. Сами солнечные элементы весьма тонкие и хрупкие, их толщина оставляет всего 0.2 мм, поэтому любое чрезмерное усилие или резкое движение может привести к их поломке.
В среднем на пайку одной солнечной панели состоящей из 36 элементов уходит порядка двух дней времени. Поэтому если вы решили собирать целые системы состоящие из множества солнечных панелей, то всерьез задумайтесь над количеством времени затраченным на пайку проводников, возможно приобретать солнечные элементы с уже готовыми проводниками будет для вас выгоднее.
Основной ошибкой тех, кто впервые решил собрать солнечную панель является то, что они считают достаточным приобрести в магазине только сами солнечные элементы, а остальное можно заменить аналогами продающимися на местном рынке радиодеталей. Однако данное видение не совсем верно, в солнечных панелях используются плоские проводники, которые обычными проводами заменять не рекомендуется, так как потребуются достаточно толстые провода, а это означает большие затраты времени на пайку, не эстетичный вид конструкции и к тому же, излишняя жесткость провода может стать причиной поломки самого элемента.
Именно поэтому автор рекомендует заказывать комплект солнечных элементов уже с диодами, шинами, тонкими плоскими проводниками для пайки элементов и более широкими для соединения секций между собой. Такой подход сэкономит как ваше время, так и деньги на доставку.
Так же нам понадобиться паяльник мощностью 60-80 Вт. Если паяльник будет менее мощным, то скорее всего он будет быстрее остывать из-за того, что большая поверхность солнечного элемента будет отбирать тепло, следовательно придется придавливать паяльник и дольше удерживать его на солнечном элементе. Это в свою очередь может вызвать поломку элемента либо его перегрев. В качестве припоя автор рекомендует использовать проволочное олово, можно даже с канифолью. В качестве флюса подойдет любой бескислотный для пайки радиоэлектроники, но желательно использовать тот, который не требует промывки и оставляет меньше жирных следов.
После того, как все необходимые инструменты и комплектующие были собраны, можно приступать к подготовке к пайке солнечных элементов. Для начала необходимо нарезать плоские проводники. Длину проводников необходимо рассчитать так, чтобы она была чуть короче ширины солнечного элемента. Таким образом, при использовании солнечных элементов размером 78 на 156 мм, длинна проводника должна составлять 146 мм, учитывая зазор в 5 мм между элементами. Распределение проводника по элементу идет следующим образом: 78 мм припаивается к лицевой части элемента, 5 мм оставляет на зазор между ними, а 63 мм припаивается к трем контактам расположенным на тыльной стороне элемента.
Довольно удобно производить нарезку проводников при помощи толстого картона. Берется два листа картона шириной 63 мм и толщиной 5 мм, они складываются вместе, и затем на них наматывается проводник. Затем картон раздвигается и с одной стороны проводник разрезается ножницами.
Так же следует заметить, что при пайке элементов 6 на 6, в целях экономии, допустимо паять шину не по всей длине, а оставшуюся часть просто залудить.
Однако запомните от того насколько качественно будут припаяны проводники будет сильно зависеть КПД всей солнечной батареи.
После нарезки проводника можно приступать к подготовке элементов для пайки. Обычно лицевая торона элементов является минусом, а тыльная плюсом. поэтому по всей длине контактной площадки лицевой стороны она промазывается флюсом.
Эти действия необходимо проделать с каждым элементом, после чего начинать пайку их в общую цепь. Стандартно принято соединять элементы последовательно от плюса к минусу в одну цепочку, таким образом напряжение всех элементов суммируется, а ток остается прежним.
Ниже приведена схема пайки элементов в общую цепь:
После того, как вы определились с итоговой формой солнечной панели следует разместить элементы в несколько рядов на рабочей поверхности тыльной стороной вверх.
Есть несколько моментов, которые помогут вам зафиксировать элементы во время пайки, чтобы в конце панель имела красивый и аккуратный вид. Края солнечных элементов можно прихватить скотчем, который в последствии просто срезается канцелярским ножом. Для того, чтобы расстояние между элементами было одинаково вы можете воспользоваться строительными крестиками, которые обычно используются для укладки плитки, эти крестики обеспечат зазор в 2-5 мм.
Лучше всего сделать целый макет из фанеры, на которую приклеиваются крестики.
После закрепления элементов необходимо нанести флюс и залудить контакты.
По этой схеме осуществляется пайка нескольких рядов солнечных элементов. Соединения между рядами необходимо делать при помощи пайки более широкого проводника.
Источник
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:
Источник