كيفية دمج النظام الشمسي بشكل صحيح

أصبحت الألواح الشمسية مؤخرًا أكثر شيوعًا حيث بدأ الناس في جميع أنحاء العالم في التحول نحو أسلوب حياة أكثر اخضرارًا واستدامة. يتطلب الخروج من الشبكة أن يكون بعض الأشخاص قادرين على القيام بأعمالهم المنزلية الخاصة بهم ، وفي مثل هذه الظروف ، فإن معرفة كيفية توصيل الألواح الشمسية بشكل صحيح أمر ضروري. 

في معظم الحالات ، يلزم وجود فتيل للنظام الشمسي بين الألواح الشمسية ووحدة التحكم في الشحن بسبب الصمامات و القواطع حماية الأسلاك من ارتفاع درجة الحرارة. هذا أيضًا يمنع أي جهاز من الاشتعال أو التلف في حالة حدوث ماس كهربائي. ومع ذلك ، إذا تم توصيل الألواح الشمسية في سلسلة ، نادرًا ما تكون هناك حاجة إلى فتيل.

ما هو المصهر الشمسي؟

الصمامات الشمسية هي نوع من الصمامات المخصصة خصيصًا لأنظمة الطاقة الشمسية، وهي بمثابة خط دفاع حاسم ضد الأعطال الكهربائية في نظامك الشمسي. وهي مصممة لحماية معدات الطاقة الشمسية من الحرارة الزائدة أو التحميل الزائد أو الدوائر القصيرة التي قد تحدث. عند حدوث عطل كهربائي، يعمل المصهر كحلقة ضعيفة في الدائرة، فيذوب ويقطع الاتصال لمنع تدفق التيار الزائد. يمكن اختيار المصهر الشمسي بناءً على عدة عوامل مثل الحجم والشكل المادي، ومعدل التيار، وقدرة القطع، وغيرها الكثير.

بدون الاستخدام السليم للصمامات، يمكن أن يؤدي قصر الدائرة أو الحمل الزائد إلى ارتفاع درجة حرارة الأسلاك، وذوبان العزل، وحتى نشوب حريق. تساعد الصمامات في التخفيف من هذه المخاطر عن طريق قطع تدفق الكهرباء بسرعة قبل حدوث أي ضرر. كما أنها تحمي الألواح الشمسية الخاصة بك من التيار العكسي، والذي يمكن أن يحدث عندما تصبح اللوحة مظللة أو معيبة، مما قد يتسبب في سحب التيار من الألواح الأخرى في السلسلة.

متى يتم دمج الألواح الشمسية

توفر NEC إرشادات لدمج الألواح الشمسية بناءً على تيار الدائرة القصيرة (Isc) للألواح. يتطلب الكود أن يكون معدل المصهر 156% على الأقل من Isc الخاص باللوحة. على سبيل المثال، إذا كانت اللوحة الشمسية تحتوي على Isc يبلغ 10 أمبير، فسيكون الحد الأدنى لتصنيف المصهر 15.6 أمبير، مقربًا إلى حجم المصهر القياسي التالي وهو 20 أمبير.

الأسلاك المتسلسلة: المواقف التي لا تحتاج إلى الصمامات

عندما يتم توصيل الألواح الشمسية على التوالي، فإن التيار المتدفق عبر كل لوحة هو نفسه. في هذا التكوين، عادةً ما يكون فتيل واحد في نهاية السلسلة كافيًا لحماية المصفوفة بأكملها. لا يلزم دمج المصفوفة الشمسية إذا كان تيار الدائرة القصيرة للمصفوفة الشمسية أقل من الحد الأقصى لتصنيف الصمامات المتسلسلة للوحة الشمسية. للأسباب التالية، لا توجد حماية أو فائدة إضافية من دمج هذا النوع من المصفوفات:

ثلاث لوحات 200W متصلة بالتسلسل. تحتوي كل لوحة شمسية على حد أقصى لتصنيف الصمامات المتسلسلة يبلغ 15 أمبير وتيار الدائرة القصيرة القصوى للسلسلة 10.2 أمبير و 9.8 أمبير و 9.8 أمبير على التوالي.

بالنظر إلى أن الحد الأقصى لتصنيف فتيل السلسلة هو 15A ، يمكننا أن نفترض أن الأسلاك الداخلية ، والصمامات الثنائية ، والتوصيلات ، والأجزاء الأخرى من اللوحة الشمسية الحقيقية يمكنها تحمل أقصى تيار يبلغ 15 أمبير.

نظرًا لأن تيار الدائرة القصيرة للصفيف هو 10.2A ، فمن المعقول أن نذكر أنه في حالة حدوث دائرة قصر أو عطل آخر داخل أحد الألواح الشمسية ، فسيتم تجهيز اللوحة لإدارة الموقف لأن تيار الدائرة القصيرة لا يمكن أن يتجاوز أقصى معدل للصهر للوحة.

في النهاية لن يسمح للفتيل أن ينفجر. اجعل المصهر يتحمل ضربات مزعجة على أساس ثابت عندما يعمل بشكل طبيعي. نتيجة لهذا ، لا يعد المصهر ضروريًا في هذا الموقف ، وفقًا للكود.

الأسلاك الموازية: عندما يكون الصهر ضروريًا

ومع ذلك، عندما يتم توصيل الألواح الشمسية على التوازي، فإن كل سلسلة تحمل تيارًا خاصًا بها. في هذه الحالة، تكون هناك حاجة إلى صمامات لكل سلسلة متوازية لمنع حدوث ماس كهربائي في أحد السلسلة من التأثير على السلسلة الأخرى. تتطلب NEC أن يتم دمج كل سلسلة متصلة بشكل متوازي بشكل فردي، مع ألا يتجاوز تصنيف المصهر الحد الأقصى لتصنيف مصهر السلسلة للوحات.

أين الصمامات؟

هناك ثلاثة مواقع مختلفة حيث يمكن تركيب المصهر في الألواح الشمسية. الأول هو بين بنك البطارية ووحدة التحكم في الشحن. ثانيًا، يمكن وضعه بين وحدة التحكم بالشحن والألواح الشمسية. وأخيرًا، يمكن أيضًا أن يكون المصهر موجودًا بين العاكس وبنك البطارية.

يمكن للمصهر أو القاطع المثبت بين وحدة التحكم في الشحن وبنك البطارية أن يحمي من الدوائر القصيرة والأحمال الزائدة. يجب تصنيف هذا المصهر للتعامل مع الحد الأقصى للإخراج الحالي لوحدة التحكم في الشحن.

يعمل المصهر بين وحدة التحكم في الشحن واللوحة الشمسية بكفاءة للحماية من ارتفاع درجة حرارة الأسلاك مع حماية الجهاز في نفس الوقت من أي ضرر.

يمكن للمصهر أو القاطع المثبت بين بنك البطارية والعاكس أن يحمي أيضًا من الدوائر القصيرة والأحمال الزائدة. يجب أن يتم تصنيف المصهر للتعامل مع الحد الأقصى للسحب الحالي للعاكس.

ما نوع / حجم المصهر الذي نحتاجه؟

في عمل الأنظمة الكهروضوئية (PV) للعمل بأمان وموثوقية وعلى المدى الطويل ، يجب أن تكون الصمامات بحجم مناسب. على عكس تطبيقات توزيع الطاقة الكهربائية المعتادة والتحكم فيها ، فإن صمامات النظام الشمسي عرضة للظروف الخاصة. يمكن أن يؤدي التعرض طويل الأمد للعوامل البيئية إلى درجات حرارة محيطة شاذة ، والتي بدورها تؤثر على خيارات الموصل ، والتحجيم ، وأداء الصمامات. 

بالإضافة إلى ذلك، PV تنتج الوحدات النمطية تيارات مستمرة ، على عكس الدوائر التقليدية ، التي يتم تحديد حجمها عادةً بناءً على الأحمال المستمرة ، مما يستلزم اعتبارات إضافية لتحديد حجم الصمامات. في ظل هذه الظروف ، هناك تقنية خاصة لحجم الصمامات الشمسية في PV مطلوب أنظمة.

صهر الألواح الشمسية 

تستخدم الألواح الشمسية التجارية التي تزيد قدرتها عن 50 واط كابلات قياس 10 يمكنها تحمل التدفقات الحالية التي تصل إلى 30 أمبير. في مثل هذه الحالات، لا يكون الدمج ضروريًا إذا كانت الألواح مترابطة في السلسلة. ومع ذلك، يتغير الوضع بشكل كبير عندما تكون الألواح مترابطة بالتوازي. على سبيل المثال، إذا كانت هناك أربع لوحات، تم تصنيف كل منها بـ 15 أمبير، فقد يؤدي حدوث قصر في إحداها إلى توجيه كل 60 أمبير إلى اللوحة القصيرة. سيؤدي ذلك إلى تلقي الأسلاك المؤدية إلى تلك اللوحة تيارًا أكبر بكثير من 30 أمبير، مما قد يتسبب في اشتعال النيران في زوج الأسلاك. لذلك، في التوصيلات المتوازية، من الضروري تركيب صمامات على كل لوحة لمنع التدفق الزائد للتيار الذي يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة ومخاطر الحريق.

الصهر لصندوق متوازي / موحد

A مربع الموحد يتم استخدامه في نظام متوازي لاحتواء الصمامات والقواطع لكل لوحة بالإضافة إلى واحد أو أكثر من الصمامات "المدمجة" التي تتصل بوحدة التحكم في الشحن أو عاكس ربط الشبكة. يجب علينا أولاً حساب التيار الأسوأ الذي سيتدفق بناءً على لوحاتنا الفريدة قبل تحديد حجم هذا المصهر/الكسارة "المدمجة". من المهم ملاحظة أن إجمالي التيار لجميع الصمامات الموجودة في صندوق الموحد يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لمعدل الإدخال لوحدة التحكم في الشحن أو سعة الأسلاك المؤدية من صندوق الموحد.

شاحن لبطارية الصمامات أو قاطع

لأن الأسوأ حالة تتدفق من وإلى عرض النبض معدّل (PWN) جهاز التحكم في الشحن هو نفسه ، يمكن أن يتطابق حجم الصمامات والسلك. على العكس من ذلك ، تتمتع وحدات التحكم في الشحن MPPT بالقدرة على تقليل الجهد وزيادة تدفق التيار بين وحدة التحكم وبنك البطارية ، مما يستلزم إعادة حساب الحجم الدقيق للسلك والصمام أو استشارة دليل وحدة التحكم في الشحن. بالنسبة لوحدة التحكم في الشحن Solar Boost 50 (amp) ، على سبيل المثال ، تنصح Blue Sky بتثبيت قاطع / فتيل 60 أمبير بين الجهاز وبنك البطارية. مرة أخرى ، اختر سلكًا بالتقييم الصحيح.

الدمج بين بنك البطارية والعاكس

يجب تحديد حجم المصهر أو القاطع الأخير بين بنك البطارية والعاكس بناءً على معدل الطاقة المستمر للعاكس والحد الأقصى للتيار الذي يمكنه التعامل معه. راجع مواصفات الشركة المصنعة للعاكس لتحديد حجم المصهر أو القاطع المناسب. كقاعدة عامة، ينبغي تصنيف المصهر عند 1.25 إلى 1.5 مرة من تصنيف التيار المستمر للعاكس. على سبيل المثال، إذا كان العاكس الخاص بك لديه معدل طاقة مستمر يبلغ 2000 واط عند 24 فولت، فإن التيار المستمر سيكون 2000 واط ÷ 24 فولت = 83.3 أمبير. في هذه الحالة، عليك أن تختار منصهرًا أو قاطعًا بتصنيف يتراوح بين 105 أمبير و125 أمبير.

الادوات المطلوبة 

• مكتشف الزاوية
• مستوى الطوربيد
• شريط السمك
• خط الطباشير
• مثقاب لاسلكي (14.4 فولت أو أكثر) ، بطاريات متعددة
• لقم الثقب Unibit ومتعدد (الخشب ، المعدن ، البناء)
• رأى حفرة
• ثقب لكمة
• مفتاح عزم الدوران مع مآخذ عميقة
• السائقين الجوز 
• تقشير الأسلاك
• Crimpers
• كماشة الأنف إبرة
• كماشة لينمان
• زلة كماشة مشتركة
• قواطع صغيرة للكابلات
• قواطع كبيرة للكابلات
• AC / DC المتعدد
• منشار المعادن
• شريط قياس
• بطانية أو كرتون أو بلاستيك أسود 
• أسلاك التمديد للخدمة الشاقة
• بندقية السد
• ساحبات الصمامات

الاختلافات بين الصمامات والقواطع

تعمل كل من الصمامات والقواطع على حماية نظامك الشمسي من الأعطال الكهربائية، لكنها تعمل بطرق مختلفة قليلاً. الصمامات عبارة عن أجهزة تستخدم لمرة واحدة، حيث تعمل على إذابة الدائرة وكسرها عندما تواجه حالة تيار زائد. بمجرد أن ينفجر المصهر، يجب استبداله.

من ناحية أخرى، يمكن إعادة ضبط قواطع الدائرة بعد تعطلها. يستخدمون مفتاحًا ميكانيكيًا لكسر الدائرة عند اكتشاف التيار الزائد. بمجرد إزالة العطل، يمكن إعادة ضبط القاطع، واستعادة الطاقة إلى الدائرة.

في الأنظمة الشمسية، تُستخدم الصمامات بشكل أكثر شيوعًا للتيارات الأصغر، كما هو الحال في سلاسل الألواح الشمسية أو بين وحدة التحكم في الشحن والبطارية. غالبًا ما يتم استخدام القواطع لتطبيقات التيار العالي، مثل ما بين بنك البطارية والعاكس.

اختيار نوع المصهر المناسب

عند اختيار الصمامات لنظامك الشمسي، من المهم اختيار النوع والحجم الصحيحين. أكثر أنواع الصمامات شيوعًا المستخدمة في تطبيقات الطاقة الشمسية هي:

• صمامات ANL (الشفرة): تستخدم هذه الصمامات بشكل شائع في دوائر البطاريات والعاكس وهي متوفرة بأحجام تتراوح من 20 أمبير إلى 750 أمبير.
• الصمامات القزمة (ATC): غالبًا ما تستخدم هذه الصمامات الصغيرة ذات الشفرة في سلاسل الألواح الشمسية وصناديق التجميع، بأحجام تتراوح من 1 أمبير إلى 30 أمبير.
• صمامات الخرطوشة: تتوفر هذه الصمامات الأسطوانية في مجموعة واسعة من الأحجام وغالبًا ما تستخدم في تطبيقات الجهد العالي.

عند اختيار حجم المصهر، راجع دائمًا إرشادات NEC ومواصفات مكونات الطاقة الشمسية لديك. يجب تصنيف الصمامات بحيث يمكنها التعامل مع ما لا يقل عن 156% من التيار المتوقع، مع تقريبه إلى حجم المصهر القياسي التالي.

الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها عند دمج النظام الشمسي

• الصمامات ذات الحجم الصغير أو الكبير: قد يؤدي استخدام منصهر صغير جدًا إلى انفجاره قبل الأوان، في حين أن استخدام منصهر كبير جدًا قد لا يوفر حماية كافية. قم دائمًا بقياس الصمامات وفقًا لإرشادات NEC ومواصفات المكونات.
• إهمال دمج الألواح المتوازية: يجب دمج كل سلسلة متوازية بشكل فردي لمنع حدوث ماس كهربائي في سلسلة واحدة من التأثير على السلسلة الأخرى. قد يؤدي الفشل في دمج الأوتار المتوازية إلى حدوث أضرار ومخاطر نشوب حريق.
• وضع أو تركيب المنصهر بشكل غير صحيح: يجب تركيب المنصهرات في أقرب مكان ممكن من مصدر الطاقة، ودائمًا على السلك الموجب. يمكن أن يؤدي الوضع أو التثبيت غير المناسب إلى تقليل فعالية المصهر ومن المحتمل أن يتسبب في تلف نظامك.

تقنيات تركيب الصمامات المناسبة

عند تركيب الصمامات في نظامك الشمسي، اتبع أفضل الممارسات التالية:

• استخدم ملف حامل فيوزات أو صندوق قاطع الدائرة الكهربائية لنوع وحجم المصهر. لمزيد من المعلومات حول أغلفة المكونات، يرجى قراءة حاملات الصمامات: كل ما تحتاج إلى معرفته.
• قم بتركيب المنصهرات على السلك الموجب، بالقرب من مصدر الطاقة قدر الإمكان.
• استخدم أحجام الأسلاك والموصلات المناسبة، مما يضمن اتصالاً محكمًا وآمنًا.
• قم بتسمية كل مصهر أو قاطع بشكل واضح، مع الإشارة إلى الغرض منه وتصنيفه.
• حافظ على الصمامات والقواطع نظيفة وخالية من التآكل، واستبدالها عند الضرورة.

الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

يمكن أن تساعد الصيانة والفحص المنتظمين لصمامات وقواطع الطاقة الشمسية في منع حدوث مشكلات وضمان طول عمر نظامك. دوريا:

• افحص الصمامات والقواطع بصريًا بحثًا عن علامات التآكل أو التلف أو ارتفاع درجة الحرارة.
• تحقق من التوصيلات للتأكد من إحكامها ونظافتها.
• اختبر استمرارية الصمامات باستخدام مقياس متعدد للتأكد من أنها لا تزال تعمل.
• استبدل أي منصهرات منفجرة أو قواطع متعثرة، وتحقق من سبب الخلل قبل استعادة الطاقة.

إذا واجهت فشلًا متكررًا في الصمامات أو رحلات الكسارة، فقد يشير ذلك إلى وجود مشكلة أكثر خطورة في نظامك الشمسي. استشر متخصصًا في تركيب الطاقة الشمسية أو كهربائيًا لتشخيص المشكلة وحلها.

خاتمة

اي نظام الألواح الشمسية يُنصح بشدة باستخدام فتيل بين الألواح ووحدة التحكم بالشحن لأنه سيحمي الأجهزة الكهربائية والأدوات من زيادة التيار الكهربائي ويمنع الأسلاك من السخونة الزائدة أو اشتعال النيران نتيجة للتيار الزائد. على الرغم من أن ملف PV قد لا يتطلب النظام المزود بلوحات متصلة في سلسلة مصهرًا ، فمن المستحسن دائمًا أن تكون آمنًا من آسف. الصمامات سريعة الانفجار هي الخيار الأكثر أمانًا للنظام. تشير إلى Beny لحلول أفضل لأنظمة الطاقة الشمسية.