Come collegare i pannelli solari in serie: passaggi sicuri, diagrammi e calcoli

Queo colleghi i pannelli solari in serie, colleghi il positivo ( ) di un pannello al negativo (-) del successivo. In una stringa in serie, le tensioni si aggiungono mentre l'attuale rimane (più o meno) lo stesso come un unico pannello. Questo è il metodo più comune queo è necessaria una tensione più elevata per ridurre le perdite dei cavi o per soddisfare i requisiti di ingresso di un regolatore di carica MPPT o di un inverter collegato alla rete.

Il cablaggio in serie è in genere la scelta giusta quando si desidera:

• Aumentare la tensione dell'array in modo che il sistema possa utilizzarlo filo di diametro inferiore su distanze più lunghe con minori perdite.
• Soddisfare un requisito di controller/inverter come tensione MPPT minima (soprattutto quando fa freddo).
• Costruisci stringhe per un inverter che prevede un ingresso CC più elevato (spesso centinaia di volt DC nei disegni a griglia).

Il principale compromesso: in una stringa in serie, l'ombreggiatura o un pannello debole possono ridurre la resa dell'intera stringa. I diodi di bypass aiutano, ma rimane importante una buona disposizione ed evitare l'ombreggiamento parziale.

Regole di cablaggio in serie: i calcoli della tensione da verificare prima

Prima di collegare qualsiasi cosa, verificare che la tensione della stringa rimanga entro i limiti di sicurezza dell'apparecchiatura in caso di temperature estreme. Le due specifiche del pannello chiave sono: Voc (tensione a circuito aperto) e Vmp (tensione alla massima potenza). Devi assicurarti che la stringa sia Voc non superi la tensione di ingresso massima del controller/inverter.

Calcolo rapido per stringhe in serie

Per il cablaggio in serie: Voce per archi ≈ somma del Voc di ciascun pannello and Stringa Vmp ≈ somma dei Vmp di ciascun pannello . La corrente rimane vicina alla corrente di un pannello (Imp/Isc), quindi la serie influisce sulla tensione molto più degli ampere.

Esempio con numeri reali

Supponiamo che venga visualizzata l'etichetta di ogni pannello Voc = 38,0 V and Vmp = 31,5 V . Con 3 pannelli in serie : Voc di stringa ≈ 114,0 V and Stringa Vmp ≈ 94,5 V .

Se l'ingresso massimo del controller MPPT è 150 V , 114 V sembrano sicuri a temperatura ambiente, ma il freddo può aumentare la Voc. Molte schede tecniche dei pannelli includono un coefficiente di temperatura Voc (spesso intorno a Da −0,28% a −0,35%/°C ). Se non hai il coefficiente a portata di mano, tratta la Voc della stagione fredda come potenziale 10-20% in più rispetto al valore dell'etichetta e confermare con la scheda tecnica prima di finalizzare la lunghezza della stringa.

Punti chiave: progettare le stringhe in serie dal controller/inverter all'indietro. La tensione di ingresso massima è un limite rigido ; superarlo può danneggiare permanentemente l'apparecchiatura.

Strumenti e componenti necessari per un collegamento in serie pulito e affidabile

Una corretta costruzione in serie consiste principalmente nell'utilizzare i connettori e la protezione giusti. Evitare di improvvisare con parti di cablaggio domestico; Le stringhe FV possono trasportare tensioni CC pericolose e richiedono componenti idonei all'uso CC.

Elementi fondamentali

• Connettori classificati FV (comunemente di tipo MC4) che abbinare i lead del pannello e provengono da famiglie compatibili.
• Cavo fotovoltaico (comunemente 10 AWG o 12 AWG, classificato luce solare/UV) dimensionato per la corrente e la distanza.
• Un multimetro DC con sonde in buone condizioni.
• Un sezionatore o un interruttore CC (spesso vicino al controller/inverter) per una manutenzione sicura.

Protezione e combinazione (secondo necessità)

• Fusibili o interruttori delle stringhe, se presenti due o più stringhe in paralleloo (la stringa singola solo in serie spesso non richiede fusibili di stringa, ma segue il codice locale e le istruzioni dell'apparecchiatura).
• Casella combinatore se vengono unite più stringhe.
• Protezione contro le sovratensioni (SPD) dove richiesto o consigliato, soprattutto per gli array esposti.

Nota sulla compatibilità: molti installatori evitano di mischiare le marche di connettori perché "MC4" viene spesso utilizzato come termine generico. Per la migliore affidabilità e sicurezza, utilizzare tipi di connettori corrispondenti o equivalenti approvati dal produttore.

Passo dopo passo: come collegare i pannelli solari in serie (procedura pratica)

Questa procedura presuppone pannelli identici e connettori fotovoltaici tipici. Lavora metodicamente e tratta l'array come vivo ogni volta che sei esposto alla luce. Se non ti senti a tuo agio nel lavorare con l'alimentazione CC, assumi un installatore qualificato.

1) Identificare gli indizi positivi e negativi di ciascun pannello

Confermare la polarità sull'etichetta del pannello e sui contrassegni dei cavi. Se qualcosa non è chiaro, verifica con un multimetro alla luce del giorno. La corretta identificazione impedisce l'inversione di polarità che può far scattare la protezione o danneggiare l'apparecchiatura.

2) Collegare il Pannello 1 ( ) al Pannello 2 (−)

Collegare saldamente i connettori finché non scattano/si bloccano. Questo crea il tuo primo collegamento in serie. Continua lo stesso schema su tutta la linea.

3) Ripetere fino al completamento della stringa

Per tre pannelli: dal pannello 1 ( ) al pannello 2 (−), quindi dal pannello 2 ( ) al pannello 3 (−). Le rimanenti estremità libere diventano i tuoi output di stringa: Stringa negativa è Pannello 1 (-) e Stringa positiva è il Pannello 3 ( ).

4) Misurare la tensione della stringa prima di collegarla all'elettronica

Con la stringa scollegata dal controller/inverter, misurare la tensione tra le estremità positive e negative finali. Aspettatevi una lettura vicina a quella calcolata String Voc sotto il sole splendente. Se il valore misurato è drasticamente diverso, fermarsi e ricontrollare ogni connessione e polarità.

5) Collegare la stringa a un sezionatore DC, quindi al controller/inverter

Utilizzare un sezionatore/interruttore di tipo CC in modo da poter isolare l'array. Seguire l'ordine di cablaggio del produttore; molti controller di carica specificano di collegare prima la batteria in modo che il controller possa accendersi e configurarsi in modo sicuro prima che venga applicato l'ingresso FV. Il risultato chiave è lo stesso: non eseguire l'hot plug in modo imprevedibile —utilizzare una disconnessione e seguire il manuale.

• Mantenere il cablaggio delle stringhe in serie pulito, protetto e lontano da spigoli vivi.
• Mantenere la polarità corretta dalla stringa fino ai terminali FV e FV.
• Etichettare la tensione della stringa e scollegare la posizione per la manutenzione futura.

Serie vs parallelo: cosa cambia elettricamente e perché è importante

Molti sistemi utilizzano stringhe in serie perché una tensione più elevata riduce la corrente a parità di potenza. Ciò spesso riduce le perdite dei cavi e può ridurre le dimensioni e i costi dei conduttori (entro i limiti del codice).

Un esempio pratico di perdita di potenza

Supponiamo che tu voglia trasmettere 600W da un array a un controller. A 60 V , la corrente riguarda 10A (600W÷60V). A 120 V , la corrente riguarda 5A . Perché la perdita del filo resistivo si ridimensiona come I²R , tagliare la corrente all'incirca della metà può ridurre significativamente la caduta di tensione e il riscaldamento su lunghi periodi.

In pratica, molti array utilizzano stringhe di serie per raggiungere una tensione target, quindi collegare più stringhe parallel per aumentare la corrente e la potenza totale. L’obiettivo della progettazione è rientrare nella finestra di tensione dell’apparecchiatura bilanciando il rischio di ombreggiamento, i costi di cablaggio e la sicurezza.

Elementi essenziali di sicurezza e di codifica per le stringhe di serie

Il cablaggio in serie può produrre rapidamente tensioni CC pericolose. Anche gli array relativamente piccoli possono superare 100 V CC , che aumenta il rischio di shock e il potenziale dell'arco. Utilizzare hardware classificato per il servizio CC FV e seguire le normative elettriche locali e le istruzioni del produttore.

Pratiche minime di sicurezza

• Togliere la tensione ove possibile: coprire i moduli o lavorare all'alba/tramonto e utilizzare a Disconnessione CC .
• Non scollegare mai i connettori sotto carico. Gli archi DC sono persistenti; aprire prima la disconnessione.
• Verificare la polarità con un misuratore prima di far atterrare i conduttori sui terminali FV/FV.
• Utilizzare sistemi di gestione dei cavi di classe FV, serracavi e dispositivi di protezione dagli agenti atmosferici per prevenire danni all'isolamento e infiltrazioni d'acqua.

Protezione da sovracorrente: quando i fusibili contano

In una singola stringa in serie che alimenta un ingresso del controller, la corrente di ciascun modulo è limitata dalla corrente della stringa, pertanto potrebbe non essere necessario il fusibile della stringa. Tuttavia, quando hai più stringhe in parallelo , una stringa può riportare la corrente di guasto in un'altra, quindi fusibili/interruttori delle stringhe sono comunemente usati. Seguire sempre il manuale del controller/inverter e il codice elettrico applicabile nella propria giurisdizione.

Risoluzione dei problemi: errori comuni nel cablaggio in serie e controlli rapidi

Se il sistema non funziona bene dopo aver collegato i pannelli solari in serie, la causa è spesso una semplice mancata corrispondenza della connessione, della polarità o delle aspettative. Utilizza questi controlli per isolare rapidamente i problemi.

Lista di controllo basata sui sintomi

• La tensione della stringa misurata è prossima allo zero: probabilmente una connessione invertita che crea un circuito di annullamento, un connettore non completamente inserito o un cavo rotto.
• La tensione è corretta ma la potenza è bassa: verificare ombreggiatura parziale, sporco o pannello con diodo di bypass guasto; confermare che tutti i pannelli siano dello stesso modello/specifiche.
• Il controller mostra una sovratensione FV: la stringa ha troppi pannelli in serie per le condizioni di temperatura; ridurre il conteggio delle serie o utilizzare apparecchiature con un valore di ingresso più elevato.
• Guasti intermittenti: sospettare un connettore allentato, ingresso di acqua o tensione del cavo nelle scatole di giunzione del modulo.

Una semplice routine di convalida

1. Misurare il Voc di ciascun pannello individualmente alla stessa luce solare; notare eventuali pannelli notevolmente spenti.
2. Collegare la stringa in serie e misurare la Voc totale; confermare che corrisponda alla somma prevista entro un margine ragionevole.
3. Se disponibile, utilizzare il display/l'app del controller per verificare che la tensione operativa sia vicina a quella calcolata String Vmp durante il bel sole.

Se le tue letture non si allineano con la matematica della serie di base, interrompi e correggi il cablaggio prima di collegarlo a dispositivi elettronici costosi. La maggior parte dei guasti è prevenibile con i controlli della tensione di pre-connessione.

Consigli pratici di progettazione per prestazioni migliori con le corde in serie

Le buone prestazioni delle stringhe in serie dipendono tanto dal layout quanto dal cablaggio. Questi passaggi pratici riducono le perdite ed evitano declassamenti evitabili.

Mantenere i moduli nelle stesse condizioni solari

In una stringa in serie, un pannello ombreggiato può trascinare verso il basso la stringa. Posizionare i pannelli sullo stesso piano ed evitare di mischiare moduli esposti a diverse ombreggiature (camini, alberi, abbaini) all'interno della stessa catena di serie.

Ridurre al minimo la caduta di tensione durante la corsa a casa

Una tensione in serie più alta aiuta, ma dovresti comunque puntare a una caduta di tensione bassa. Come regola generale, molti designer prendono di mira Caduta di tensione ≤ 3%. per il cablaggio dell'array. Per raggiungere questo obiettivo potrebbero essere necessari tratti più brevi, cavi più grandi o una stringa a tensione più elevata entro i limiti dell'apparecchiatura.

Utilizza pannelli abbinati in ogni stringa

Per risultati prevedibili, costruisci ciascuna stringa della serie dallo stesso modello e di età simile. La combinazione di pannelli con valori di corrente diversi può costringere l'intera stringa a funzionare più vicino alla capacità del pannello più debole.

In conclusione: se vuoi meno sorprese, dai la priorità corretta progettazione della tensione , irradianza costante per stringa , e misurazioni di verifica prima di alimentare il controller o l'inverter.