چگونه یک منظومه شمسی را به درستی فیوز کنیم

پنل‌های خورشیدی اخیراً بسیار رایج‌تر شده‌اند، زیرا مردم در سراسر جهان شروع به تغییر به سمت یک روش زندگی سبزتر و پایدارتر کرده‌اند. خروج از شبکه مستلزم آن است که برخی افراد بتوانند کارهای خانه خود را انجام دهند و در شرایطی مانند این، دانستن نحوه سیم کشی صحیح پنل های خورشیدی ضروری است. 

در بیشتر موارد، فیوز سیستم خورشیدی بین یک پنل خورشیدی و کنترل کننده شارژ آن مورد نیاز است زیرا فیوزها و قطع کننده مدار سیم کشی را از گرمای بیش از حد محافظت کنید. این همچنین از آتش گرفتن یا آسیب دیدن وسایل در صورت اتصال کوتاه جلوگیری می کند. با این حال، اگر پانل های خورشیدی به صورت سری سیم کشی شوند، به ندرت فیوز مورد نیاز است.

فیوز خورشیدی چیست؟

فیوز خورشیدی نوعی فیوز است که مخصوصاً برای سیستم های انرژی خورشیدی ساخته شده است و به عنوان خط دفاعی حیاتی در برابر خطاهای الکتریکی در منظومه شمسی شما عمل می کند. آنها برای محافظت از تجهیزات خورشیدی در برابر گرمای بیش از حد، اضافه بار یا اتصال کوتاهی که ممکن است رخ دهد طراحی شده اند. هنگامی که یک خطای الکتریکی رخ می دهد، فیوز به عنوان یک پیوند ضعیف در مدار عمل می کند و برای جلوگیری از جریان بیش از حد، اتصال را ذوب می کند و قطع می کند. فیوز خورشیدی را می توان بر اساس چندین فاکتور مانند اندازه و شکل فیزیکی، درجه آمپر، ظرفیت شکست و بسیاری موارد دیگر انتخاب کرد.

بدون استفاده صحیح از فیوزها، اتصال کوتاه یا اضافه بار می تواند باعث گرم شدن بیش از حد سیم ها، ذوب شدن عایق و حتی شروع آتش سوزی شود. فیوزها با قطع سریع جریان برق قبل از وقوع آسیب، به کاهش این خطرات کمک می کنند. آنها همچنین از پانل های خورشیدی شما در برابر جریان معکوس محافظت می کنند، که می تواند زمانی رخ دهد که یک پانل سایه یا معیوب می شود و به طور بالقوه باعث می شود که جریان را از پانل های دیگر در رشته بکشد.

چه زمانی پنل های خورشیدی را فیوز کنیم

NEC دستورالعمل هایی را برای فیوزینگ پنل خورشیدی بر اساس جریان اتصال کوتاه (Isc) پانل ها ارائه می دهد. کد مستلزم آن است که درجه فیوز حداقل 156٪ از ISC پانل باشد. به عنوان مثال، اگر یک پنل خورشیدی دارای Isc 10A باشد، حداقل فیوز 15.6A خواهد بود که به اندازه فیوز استاندارد بعدی 20A گرد می شود.

سیم‌کشی سری: موقعیت‌هایی که نیازی به فیوز کردن ندارید

هنگامی که پنل های خورشیدی به صورت سری سیم کشی می شوند، جریانی که از هر پنل عبور می کند یکسان است. در این پیکربندی، یک فیوز در انتهای رشته معمولا برای محافظت از کل آرایه کافی است. اگر جریان اتصال کوتاه آرایه خورشیدی کمتر از حداکثر درجه فیوز سری پانل خورشیدی باشد، نیازی به ذوب شدن ندارد. به دلیل موارد زیر، هیچ حفاظت یا مزیتی با ترکیب این نوع آرایه وجود ندارد:

سه پنل 200 واتی به ترتیب به هم متصل می شوند. هر پنل خورشیدی دارای حداکثر امتیاز فیوز سری 15A و ​​حداکثر جریان اتصال کوتاه سری به ترتیب 10.2A، 9.8A و 9.8A است.

با توجه به اینکه حداکثر درجه فیوز سری 15 آمپر است، می توانیم فرض کنیم که سیم های داخلی، دیودها، اتصالات و سایر قسمت های پنل خورشیدی واقعی می توانند حداکثر جریان 15 آمپر را تحمل کنند.

از آنجایی که جریان اتصال کوتاه آرایه 10.2 آمپر است، منطقی است که بگوییم اگر اتصال کوتاه یا نقص دیگری در یکی از پنل های خورشیدی رخ دهد، پنل برای مدیریت وضعیت مجهز می شود زیرا جریان اتصال کوتاه نمی تواند از حد مجاز فراتر رود. حداکثر امتیاز فیوز پانل

در نهایت هرگز اجازه نمی دهد فیوز منفجر شود. کاری کنید که فیوز در حالت عادی ضربات آزاردهنده را به طور مداوم تحمل کند. به همین دلیل، طبق کد برای این وضعیت فیوز لازم نیست.

سیم کشی موازی: زمانی که فیوزینگ ضروری است

با این حال، هنگامی که صفحات خورشیدی به صورت موازی متصل می شوند، هر رشته جریان خود را حمل می کند. در این حالت، فیوزهایی برای هر رشته موازی مورد نیاز است تا از تأثیر اتصال کوتاه یک رشته روی سیم دیگر جلوگیری شود. NEC مستلزم آن است که هر رشته موازی متصل به طور جداگانه ذوب شود و درجه فیوز از حداکثر درجه فیوز سری پانل ها تجاوز نکند.

کجا فیوز شود؟

سه مکان مختلف وجود دارد که می توان فیوز را در پنل های خورشیدی نصب کرد. اولین مورد بین بانک باتری و کنترل کننده شارژ است. در مرحله دوم، می توان آن را بین کنترل کننده شارژ و پنل های خورشیدی قرار داد. در نهایت، فیوز می تواند بین اینورتر و بانک باتری نیز وجود داشته باشد.

فیوز یا بریکر نصب شده بین شارژ کنترلر و بانک باتری می تواند از اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت کند. این فیوز باید طوری باشد که حداکثر جریان خروجی کنترلر شارژ را کنترل کند.

فیوز بین شارژر کنترل و پنل خورشیدی به طور موثری از گرمای بیش از حد سیم ها محافظت می کند و در عین حال از دستگاه در برابر هرگونه آسیب محافظت می کند.

فیوز یا بریکر نصب شده بین بانک باتری و اینورتر نیز می تواند از اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت کند. فیوز باید به گونه ای درجه بندی شود که حداکثر جریان مصرفی اینورتر را تحمل کند.

چه نوع/اندازه ای از فیوز نیاز داریم؟

برای سیستم های فتوولتائیک (PV) برای کارکرد ایمن، قابل اعتماد و در دراز مدت، فیوزها باید اندازه مناسبی داشته باشند. برخلاف کاربردهای معمول توزیع و کنترل توان الکتریکی، فیوزهای سیستم خورشیدی مستعد شرایط خاص هستند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض عوامل محیطی می تواند منجر به دمای نابجای محیط شود که به نوبه خود بر انتخاب هادی، اندازه و عملکرد فیوز تأثیر می گذارد. 

علاوه بر این، PV ماژول‌ها برخلاف مدارهای سنتی که معمولاً بر اساس بارهای پیوسته اندازه می‌شوند، جریان‌های پیوسته تولید می‌کنند که نیاز به ملاحظات بیشتری برای اندازه‌گیری فیوزها دارد. با توجه به این شرایط، تکنیک خاصی برای اندازه گیری فیوزهای خورشیدی در PV سیستم ها مورد نیاز است.

ذوب پنل خورشیدی 

پنل های خورشیدی تجاری با بیش از 50 وات از 10 کابل گیج استفاده می کنند که می توانند جریان تا 30 آمپر را تحمل کنند. در چنین مواردی، در صورتی که پنل ها در سری به هم متصل باشند، فیوزینگ ضروری نیست. با این حال، هنگامی که پانل ها به طور موازی به هم متصل می شوند، وضعیت به طور قابل توجهی تغییر می کند. به عنوان مثال، اگر چهار پنل وجود داشته باشد که هر کدام دارای 15 آمپر هستند، یک اتصال کوتاه در یکی از آنها می تواند باعث شود تمام 60 آمپر به پنل کوتاه شده هدایت شود. این باعث می شود که سیم های منتهی به آن پنل به طور قابل توجهی جریان بیشتری از 30 آمپر دریافت کنند و به طور بالقوه باعث آتش گرفتن آن جفت سیم می شود. بنابراین، در اتصالات موازی، نصب فیوز بر روی هر پانل برای جلوگیری از جریان بیش از حد که می تواند منجر به گرمای بیش از حد و خطر آتش سوزی شود، بسیار مهم است.

فیوزینگ برای جعبه موازی/ترکیب

A جعبه ترکیب کننده در یک سیستم موازی برای حاوی فیوزها و بریکرها برای هر پانل و همچنین یک یا چند فیوز ترکیبی که به کنترل کننده شارژ یا اینورتر اتصال شبکه متصل می شود استفاده می شود. قبل از اندازه‌گیری این فیوز/شکن ترکیبی، ابتدا باید بدترین جریانی را که بر اساس پانل‌های منحصربه‌فردمان جاری می‌شود، محاسبه کنیم. توجه به این نکته مهم است که آمپر کل تمام فیوزها در جعبه کامباینر نباید از حداکثر امتیاز ورودی شارژ کنترلر یا آمپراژ سیم هایی که از جعبه کمباین خارج می شوند تجاوز کند.

شارژر به فیوز یا بریکر باتری

از آنجا که در بدترین حالت آمپر جریان به و از a پهنای پالس مدوله شده کنترل کننده شارژ (PWN) یکسان است، اندازه فیوز و سیم می تواند مطابقت داشته باشد. برعکس، کنترل‌کننده‌های شارژ MPPT ظرفیت کاهش ولتاژ و افزایش جریان بین کنترل‌کننده و بانک باتری را دارند که نیاز به محاسبه مجدد اندازه دقیق سیم و فیوز یا مراجعه به دفترچه راهنمای کنترل‌کننده شارژ است. برای مثال، برای کنترلر شارژ Solar Boost 50 (آمپر)، Blue Sky توصیه می کند که یک فیوز/شکن 60 آمپری بین دستگاه و بانک باتری نصب کنید. یک بار دیگر، سیمی با درجه بندی صحیح انتخاب کنید.

اتصال بین بانک باتری و اینورتر

آخرین فیوز یا بریکر بین بانک باتری و اینورتر باید بر اساس قدرت پیوسته اینورتر و حداکثر جریان افزایشی که می تواند تحمل کند، اندازه شود. برای تعیین اندازه فیوز یا قطع کننده مناسب با مشخصات سازنده اینورتر مشورت کنید. به عنوان یک قانون کلی، فیوز باید 1.25 تا 1.5 برابر جریان پیوسته اینورتر باشد. به عنوان مثال، اگر اینورتر شما دارای توان پیوسته 2000 وات در 24 ولت باشد، جریان پیوسته 2000W ÷ 24V = 83.3A خواهد بود. در این مورد، یک فیوز یا قطع کننده با درجه بندی بین 105 تا 125 آمپر انتخاب می کنید.

ابزار مورد نیاز 

• زاویه یاب
• سطح اژدر
• نوار ماهی
• خط گچ
• مته شارژی (14.4 ولت یا بیشتر)، چندین باتری
• مته های تک بیتی و چندگانه (چوب، فلز، بنایی)
• اره سوراخ
• سوراخ پانچ
• آچار گشتاور با سوکت های عمیق
• رانندگان آجیل 
• سیم لخت کن سیم
• کریمپر
• دم باریک
• انبر لاینمن
• انبردست لغزنده
• کابل برش های کوچک
• کابل برش های بزرگ
• مولتی متر AC/DC
• اره اهن بری
• نوار متر
• پتو، مقوا یا پلاستیک سیاه 
• سیم های کششی سنگین
• اسلحه قایق
• فیوز کش

تفاوت فیوزها و بریکرها

فیوزها و قطع کننده ها هر دو برای محافظت از منظومه شمسی شما در برابر خطاهای الکتریکی کار می کنند، اما به روش های کمی متفاوت عمل می کنند. فیوزها دستگاه های یکبار مصرف هستند که در صورت مواجهه با جریان بیش از حد، ذوب شده و مدار را قطع می کنند. هنگامی که یک فیوز منفجر می شود، باید آن را تعویض کنید.

از سوی دیگر، مدار شکن ها را می توان پس از خاموش شدن دوباره تنظیم کرد. آنها از یک سوئیچ مکانیکی برای شکستن مدار در هنگام تشخیص اضافه جریان استفاده می کنند. پس از رفع عیب، می توان قطع کننده را ریست کرد و برق را به مدار بازگرداند.

در سیستم‌های خورشیدی، فیوزها بیشتر برای جریان‌های کوچک‌تر، مانند رشته‌های پنل خورشیدی یا بین کنترل‌کننده شارژ و باتری، استفاده می‌شوند. بریکرها اغلب برای کاربردهای با جریان بالاتر مانند بین بانک باتری و اینورتر استفاده می شوند.

انتخاب نوع فیوز مناسب

هنگام انتخاب فیوز برای منظومه شمسی خود، مهم است که نوع و اندازه صحیح را انتخاب کنید. رایج ترین انواع فیوزهای مورد استفاده در کاربردهای خورشیدی عبارتند از:

• فیوزهای ANL (تیغه ای): این فیوزها معمولاً در مدارهای باتری و اینورتر استفاده می شوند و در اندازه های 20 آمپر تا 750 آمپر موجود می باشند.
• فیوزهای Midget (ATC): این فیوزهای کوچک تیغه‌ای اغلب در رشته‌های پنل خورشیدی و جعبه‌های ترکیبی با اندازه‌های 1A تا 30A استفاده می‌شوند.
• فیوزهای کارتریج: این فیوزهای استوانه ای در اندازه های وسیعی موجود هستند و اغلب در کاربردهای با ولتاژ بالاتر استفاده می شوند.

هنگام انتخاب اندازه فیوز، همیشه به دستورالعمل های NEC و مشخصات قطعات خورشیدی خود مراجعه کنید. فیوزها باید طوری درجه بندی شوند که حداقل 156 درصد جریان مورد انتظار را تحمل کنند و به اندازه فیوز استاندارد بعدی گرد شوند.

اشتباهات رایجی که باید در هنگام همجوشی منظومه شمسی از آنها اجتناب کرد

• کوچک کردن یا بزرگ کردن فیوزها: استفاده از فیوز بسیار کوچک می تواند باعث منفجر شدن زودهنگام آن شود، در حالی که استفاده از فیوز بسیار بزرگ ممکن است محافظت کافی را ایجاد نکند. همیشه اندازه فیوزها را مطابق دستورالعمل های NEC و مشخصات قطعات تنظیم کنید.
• بی توجهی به فیوز کردن پانل های موازی متصل: هر رشته متصل موازی باید به صورت جداگانه ذوب شود تا از تأثیر اتصال کوتاه در یک رشته روی سیم های دیگر جلوگیری شود. عدم اتصال رشته های موازی می تواند منجر به آسیب و خطرات آتش سوزی شود.
• قرار دادن یا نصب نامناسب فیوز: فیوزها باید تا حد امکان نزدیک به منبع تغذیه و همیشه روی سیم مثبت نصب شوند. قرار دادن یا نصب نامناسب می تواند کارایی فیوز را کاهش دهد و به طور بالقوه باعث آسیب به سیستم شما شود.

تکنیک های صحیح نصب فیوز

هنگام نصب فیوزها در منظومه شمسی خود، بهترین روش ها را دنبال کنید:

• درست استفاده کنید دارنده فیوز یا جعبه فیوز برای نوع و اندازه فیوز. برای بررسی بیشتر محفظه‌های قطعات، لطفاً مطالعه کنید دارندگان فیوز: همه آنچه که باید بدانید.
• فیوزها را روی سیم مثبت، تا حد امکان نزدیک به منبع تغذیه نصب کنید.
• از اندازه های سیم و اتصال دهنده های مناسب استفاده کنید تا اتصال محکم و ایمن را تضمین کنید.
• هر فیوز یا قطع کننده را به وضوح علامت بزنید و هدف و درجه آن را مشخص کنید.
• فیوزها و بریکرها را تمیز و عاری از خوردگی نگه دارید و در صورت لزوم آنها را تعویض کنید.

نگهداری و عیب‌یابی

تعمیر و نگهداری منظم و بازرسی فیوزها و بریکرهای خورشیدی شما می تواند به جلوگیری از مشکلات و اطمینان از طول عمر سیستم شما کمک کند. به صورت دوره ای:

• فیوزها و بریکرها را برای علائم خوردگی، آسیب یا گرمای بیش از حد بررسی کنید.
• اتصالات را از نظر سفتی و تمیزی بررسی کنید.
• تداوم فیوزها را با استفاده از مولتی متر تست کنید تا مطمئن شوید که هنوز کار می کنند.
• هر فیوز سوخته یا قطع کننده قطع شده را تعویض کنید و قبل از بازگرداندن برق، علت عیب را بررسی کنید.

اگر دچار خرابی های مکرر فیوز یا قطع شدن قطع کننده ها می شوید، ممکن است نشان دهنده مشکل جدی تری در منظومه شمسی شما باشد. برای تشخیص و رفع مشکل با نصاب یا برقکار حرفه ای خورشیدی مشورت کنید.

نتیجه

هر سیستم پنل خورشیدی که شامل فیوز بین پانل‌ها و کنترل‌کننده شارژ می‌شود، بسیار توصیه می‌شود، زیرا از وسایل الکتریکی و ابزارها در برابر نوسانات برق محافظت می‌کند و سیم‌ها را از گرم شدن بیش از حد یا آتش گرفتن در نتیجه جریان بیش از حد محافظت می‌کند. حتی اگر کوچکتر باشد PV ممکن است سیستمی که پنل‌های آن به صورت سری متصل است نیازی به فیوز نداشته باشد، همیشه توصیه می‌شود که ایمن باشید تا متاسف باشید. فیوز سریع السیر امن ترین گزینه برای سیستم است. رجوع شود به Beny برای راه حل های بهتر برای سیستم های انرژی خورشیدی.