من 4 میلیمتر یا 6 میلیمتر نیاز دارم؟کابل های خورشیدیاین اولین چالش فنی واقعی است که هر نصب کننده خورشیدی هنگام اتصال ماژول های خورشیدی با آن روبرو می شود.انتخاب مشخصات کابل اشتباه می تواند منجر به افت ولتاژ و کاهش تولید برق شودانتخاب مشخصات مناسب تضمین می کند که سیستم بیش از 25 سال به طور ایمن و کارآمد کار می کند.

I. چرا ضخامت کابل بسیار مهم است؟

بسیاری از مبتدیان بودجه خود را صرف ماژول های با کارایی بالا و اینورترهای با کیفیت بالا می کنند و کابل های متصل به آنها را نادیده می گیرند.در واقع روش استفاده از لوازم جانبی نور بسیار خطرناک است.عملکرد اصلی کابل های خورشیدی انتقال جریان مستقیم با از دست دادن کم است. هنگامی که جریان از طریق یک رسانا جریان می یابد، مقاومت رسانا برخی از انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند.هرچه کابل نازک تر بشه، مقاومت بالاتر، تولید گرما شدیدتر و ولتاژ انتقال به مرحله بعدی تجهیزات پایین تر است.

کاهش ولتاژ یک شاخص کلیدی از این کاهش است. در مهندسی به طور کلی لازم است که کاهش ولتاژ در سمت DC پنل خورشیدی بیش از 3٪ نباشد.تجاوز از این مقدار به طور قابل توجهی رتبه عملکرد سیستم را کاهش می دهد (PR)به طور جدی، کار طولانی مدت کابل های نازک در دمای بالا باعث افزایش سن عایق می شود، که به طور بالقوه منجر به مدار کوتاه و آتش می شود.انتخاب بین کابل های 4mm2 و 6mm2 اساسا شامل تعادل جریان است، فاصله، هزینه و ایمنی.

II. پارامترهای معمولی و سناریوهای قابل استفاده از کابل های خورشیدی 4 میلی متر مربع

4mm2 رایج ترین مشخصات در سیستم های مسکونی و کوچک خارج از شبکه است.با قطر بیرونی تقریباً 6.0-6.5mm، و مقاومت هادی حدود 4.61Ω/km (در 20°C) در شرایط نصب استاندارد (یک بار نصب، دمای محیط 30°C)ظرفیت حمل جریان مستمر توصیه شده یک کابل 4mm2 به طور معمول 55A (49A در برخی استانداردها) است.با این حال، لطفاً توجه داشته باشید که ظرفیت حمل جریان واقعی باید بر اساس عواملی مانند درجه حرارت، نصب لوله و بسته بندی کابل های متعدد کاهش یابد.

چه زمانی باید 4mm2 انتخاب شود؟

اتصال های کوتاه مدت: فاصله از ماژول تا جعبه ترکیب کننده ≤20 متر است.

جریان کم: جریان کار یک رشته واحد از ماژول ها کمتر از 30A است. برای ماژول های نیمه سلول خورشیدی استاندارد 182/210، جریان هر رشته به طور معمول 13-15A است.که کاملاً با کابل های 4mm2 مناسب است.

ولتاژ سیستم بالاتر: اگر از یک سیستم 1500V استفاده کنید، جریان می تواند برای همان خروجی قدرت به نصف کاهش یابد، که مزایای کابل های 4mm2 را حتی بیشتر نشان می دهد.

حساس به هزینه: کابل های 4mm2 حدود 30٪ ارزان تر از کابل های 6mm2 در هر متر هستند، که منجر به تفاوت قیمت قابل توجهی برای استفاده در مقیاس بزرگ می شود.

مثال: در یک سیستم سقف مسکونی 5 کیلو وات، جریان مدار کوتاه در هر رشته از ماژول ها حدود 14A است و طول کابل DC از هر رشته به اینورتر تنها 15 متر است.با استفاده از کابل های 4mm2 در این مورد، افت ولتاژ محاسبه شده حدود 1.8 درصد است که به طور کامل الزامات را برآورده می کند.

III. پارامترهای معمول و سناریوهای قابل استفاده از کابل های خورشیدی 6 میلی متر مربع
مساحت تقاطع قطر هسته مس کابل های 6mm2 با 50٪ افزایش می یابد و مقاومت هادی را به حدود 3 کاهش می دهد.08Ω/km و افزایش ظرفیت حمل جریان به حدود 70A (در همان شرایط)قطر بیرونی آن حدود 7.2-7.8 میلی متر است، که آن را ضخیم تر، سخت تر و اجازه می دهد تا شعاع خم شدن بزرگتر باشد. هزینه تقریباً 40-50٪ بالاتر از کابل های 4mm2 است.

چه موقع 6mm2 لازم است؟

انتقال راه دور: زمانی که فاصله یک طرفه از ماژول به اینورتر یا کنترل کننده بار بیش از 30 متر است، به ویژه نزدیک به 50 متر.

سناریوهای جریان بالا: هنگامی که جریان کل دو یا چند رشته متصل به طور موازی بیش از 40A باشد. به عنوان مثال در سیستم های مسکونی بزرگ،هنگامی که از "2 رشته موازی" برای دستیابی به یک جریان کلی بیش از 26A استفاده می شود، 6mm2 برای مسافت های طولانی تر قابل اطمینان تر است.

سیستم های ولتاژ پایین: سیستم های کوچک خارج از شبکه 12 ولت یا 24 ولت. به دلیل ولتاژ پایین، جریان برای همان قدرت بسیار زیاد است. به عنوان مثال، یک سیستم 1200 ولت 24 ولت دارای جریان 50A است.که نیاز به استفاده از 6mm2 یا حتی 10mm2 دارد.

محیط های با دمای بالا: در سقف ها، بیابان ها یا در سینی های کابل با تهویه ضعیف، جایی که دمای آن بیش از 40 درجه سانتیگراد است، ظرفیت حمل جریان باید 0.8 یا حتی 0 کاهش یابد.7سناریوهایی که 4mm2 کافی است نیاز به ارتقاء به 6mm2 در دمای بالا دارد.

مثال: یک پنل خورشیدی 300W 12V در حدود 25A کار می کند. اگر فاصله بین ماژول و کنترل کننده 25 متر باشد، کاهش ولتاژ با استفاده از یک کابل 4mm2 بیش از 4٪ خواهد بود.در اين مورد، یک کابل 6mm2 باید برای کنترل افت ولتاژ تا حدود 2.5٪ استفاده شود.

IV. جریان و فاصله: عملی ترین فرمول محاسبه

شما نیازی به حفظ فرمول های پیچیده مهندسی برق ندارید؛ شما فقط نیاز به تسلط بر الگوریتم تقریبی مهندسی دارید. برای کابل های خورشیدی هسته مس (DC) ،فرمول برآورد درصد افت ولتاژ این است::
کاهش ولتاژ (٪) = (2 × جریان × فاصله × مقاومت) / ولتاژ سیستم × 100٪

کجا:

2 نشان دهنده دو سیم است (مثبت و منفی، سفر دور).

جریان (A): جریان عملیاتی، به طور کلی به عنوان 1.25 برابر جریان مدار کوتاه ماژول گرفته می شود.

فاصله (m): طول یک طرفه از ماژول تا کنترل کننده/اینورتر.

مقاومت: مس ≈ 0.018 Ω·mm2/m (در دمای اتاق).

ولتاژ سیستم (V): ولتاژ عملیاتی رشته (Vmp).

پنجم: سه سناریوی واقعی برای کمک به تصمیم گیری

سناریو ۱: سیستم متصل به شبکه در سقف مسکونی معمولی

اجزای: ماژول های 10 × 550W، هرکدام با جریان کار 13A و ولتاژ کار 41V. دو رشته در سری (5 ماژول در هر رشته) ، ولتاژ رشته 205V، جریان رشته 13A.

فاصله از هر رشته به اینورتر: 20 متر

محاسبه: جریان 13A، ولتاژ 205V، 20 متر. با استفاده از کابل 4mm2، کاهش ولتاژ تقریباً (2 × 13 × 20 × 0.018) / 205 × 100% ≈ 0.91٪ است. بسیار کمتر از 3٪ است. نتیجه گیری: کابل 4mm2 کاملاً کافی است.

سناریوی ۲: سیستم خارج از شبکه برای کامپر وان/RV

اجزای: 400W، جریان کاری 22A (18V ولتاژ کاری) ، فاصله به کنترل کننده 10 متر.

با استفاده از کابل 4mm2: افت ولتاژ (2 × 22 × 10 × 0.018) / 18≈ 0.44V، درصد 2.44٪، به سختی قابل قبول است.

• با این حال، در دمای بالای تابستان، کابل ممکن است بیش از حد گرم شود و 22A نزدیک به حد امن طولانی مدت 4mm2 است.6mm2 برای ایمنی بیشتر و مقیاس پذیری آینده توصیه می شود.

سناریوی سوم: ترکیب کننده های راه دور در یک زیرپول نصب شده در زمین

4 رشته از ماژول های متصل به طور موازی، هر کدام با ظرفیت 15A، 60A، ولتاژ 500V، فاصله از جعبه ترکیب کننده به اینورتر 45 متر.

ظرفیت حمل جریان 4mm2 55A است، کمتر از 60A و نمی تواند به طور مستقیم استفاده شود. ظرفیت حمل جریان 6mm2 70A است، که کافی است. افت ولتاژ محاسبه شده: (2 × 60 × 45 × 0.018) / 500≈ 0.1944V،درصد فقط 0.04٪؟ توجه: مقاومت در این فرمول باید از مقاومت در هر متر 6mm2، 0.00308Ω/m استفاده کند؟ محاسبه مجدد: مقاومت R = 0.018/6 = 0.003Ω/m، مقاومت کل دو سیم 0.006Ω/m،مقاومت کل 45 متر 0.27Ω، افت ولتاژ = 60 × 0.27 = 16.2V، درصد 3.24٪، کمی بیش از 3٪ است. نتیجه گیری: 10mm2 باید انتخاب شود. این مثال نشان می دهد که زمانی که جریان بسیار بزرگ است، 6mm2 کافی نیست,و يه کابل ضخيم تر لازم است.

VI. چهار جزئیات که به راحتی نادیده گرفته می شوند

1طول کابل کل طول سفر دور و برگشت است: "فاصله" × 2 در فرمول به این دلیل است که جریان از پای مثبت به بار و سپس از طریق پای منفی جریان دارد.طول کل هسته مس دو برابر فاصله یک طرفه است.

2. فقط به ظرفیت حمل جریان نگاه نکنید، بلکه به کاهش ولتاژ نیز نگاه کنید: بسیاری از کاربران به اشتباه معتقدند که تا زمانی که جریان از ظرفیت حمل فعلی اسمی کابل فراتر نرود،خوبهدر واقع، افت ولتاژ اغلب عامل محدود کننده قبل از تولید گرما می شود.

3کیفیت کانکتور به همان اندازه مهم است: حتی زمانی که از کابل 6mm2 استفاده می شود، اگر کانکتور MC4 به خوبی پیچیده باشد یا پوشش قلع اکسید شده باشد،مقاومت تماس باعث درجه حرارت بالا محلی می شود.توصیه می شود که از پیش نصب شده سیم کشی با کانکتورهای اصلی تولید کننده خریداری کنید.

4تفاوت های استاندارد صدور گواهینامه: صادرات به اروپا نیازمند صدور گواهینامه TÜV (EN 50618) و صادرات به ایالات متحده نیازمند صدور گواهینامه UL 4703 است.تعاریف فعلی ظرفیت حمل برای سیم های 4mm2 و 6mm2 کمی بین استانداردها متفاوت استبرای اطلاعات بیشتر لطفاً به ورق اطلاعات محصول مراجعه کنید.

فرآیند تصمیم گیری نهایی (روش سه مرحله ای)

مرحله ۱: کل جریان را محاسبه کنید
جریان تک رشته = ماژول Imp (یا Isc × 1.25).

برای رشته های متعدد متصل به طور موازی، جریان کل = جریان یک رشته × تعداد رشته های موازی.

مرحله ۲: فاصله ی یک طرفه را اندازه گیری کنید (متری)
از یک نوار اندازه گیری استفاده کنید یا فاصله خط مستقیم از ماژول به اینورتر/کنترلر را تخمین بزنید و 10% حاشیه بگذارید.

گام سوم: قوانین ساده را اجرا کنید
اگر ولتاژ سیستم ≥ 100V، جریان ≤ 20A، فاصله ≤ 40 متر → 4mm2 باشد.

اگر ولتاژ سیستم ≥ 100V، جریان ≤ 30A، فاصله ≤ 25 متر → 4mm2 باشد.

اگر ولتاژ سیستم ≤48V باشد، جریان ≥25A یا فاصله ≥30 متر و جریان ≥15A → 6mm2 باشد.

اگر کل جریان ≥45A باشد، یا فاصله ≥50 متر و جریان ≥20A باشد، 10mm2 یا بیشتر در نظر گرفته شود.

اگر مطمئن نیستید، اندازه بزرگتر همیشه امن تر است. صرف چند صد دلار بیشتر برای کابل 6 میلی متر مربع منجر به از دست دادن خط کمتر، افزایش درجه حرارت کمتر و انعطاف پذیری بیشتر برای گسترش سیستم در آینده می شود.یادت باشه: کابل ارزان ترین و مهم ترین جزء سیستم خورشیدی شما است.

خلاصه، برگردیم به سوال اولیه: آیا من به کابل خورشیدی 4 میلی متر یا 6 میلی متر نیاز دارم؟ پاسخ بستگی به جریان سیستم و فاصله انتقال دارد.برای اکثر سیستم های شبکه ای مسکونی ( ولتاژ بالاتر از 100 ولت)برای سیستم های ولتاژ پایین و جریان بالا (12V / 24V RV، قایق های کوچک) ،سیم کشی راه دور (بیش از 30 متر)، زنجیره های متعدد و اتصال موازی (جملۀ جریان نزدیک به 40A) ، یا محیط های با دمای بالا، در انتخاب کابل های 6mm2 یا حتی ضخیم تر تردید نکنید.انتخاب صحیح مشخصات کابل به سیستم خورشیدی شما اجازه می دهد تا صدها یا حتی هزاران کیلووات ساعت برق بیشتری تولید کند، در حالی که از خطرات ایمنی اجتناب می کند.