كيفية تحديد حجم قاطع دائرة لوحة الطاقة الشمسية

يمكن أن تكون الألواح الكهروضوئية واحدة من أكثر أجزاء نظام الطاقة الشمسية خطورة. عند توصيلها على التوالي، يمكن أن يرتفع الجهد بين 100 فولت و500 فولت تيار مستمر، وهو جهد كافٍ ليكون قاتلًا فورًا.

لحماية كل من معداتك وسلامتك الشخصية، من الضروري تركيب تدابير أمان مناسبة. من بينها، يلعب قاطع الدائرة التيار المستمر ذو الحجم الصحيح دورًا رئيسيًا في منع التيار الزائد، وأخطاء القوس الكهربائي، ومخاطر الحريق. يشرح هذا الدليل كيفية اختيار، وتحديد الحجم، ووضع قاطع الدائرة المناسب للألواح الشمسية لضمان تشغيل النظام بأمان وامتثال.

هل تحتاج إلى قاطع دائرة للألواح الشمسية

نعم، قاطع دائرة التيار المستمر ضروري في أي تركيب للطاقة الشمسية. يقوم بفصل الدائرة تلقائيًا أو يدويًا ويمكن إعادة ضبطه بعد الفصل. يحمي النظام من التيار الزائد ويضمن التشغيل الآمن.

مقارنةً بالعازل الشمسي أو مفتاح الفصل، يقوم قاطع الدائرة DC بأكثر من مجرد عزل أجزاء الدائرة. فهو مصمم خصيصًا للتيار المستمر عالي الجهد، مع قدرات مدمجة لـ إخماد القوس الكهربائي. هذا أمر حاسم لأن التيار المستمر لا يعبر الصفر كما في التيار المتردد، مما يجعل قطعه أصعب. بدون إخماد القوس بشكل صحيح، قد يسبب تبديل التيار المستمر تحت الحمل أقواسًا خطيرة قد تتلف المكونات أو تسبب حرائق.

يعمل العازل الشمسي بشكل أشبه بمفتاح أمان يدوي. يسمح بالفصل الآمن لأغراض الصيانة أو الطوارئ لكنه يفتقر إلى حماية التيار الزائد أو إيقاف القوس الكهربائي. لا ينبغي تشغيله تحت الحمل. تتطلب معظم الدول وجود عوازل، ولكن إذا كان العاكس الخاص بك يحتوي على فصل داخلي معتمد، فقد لا تحتاج إلى عازل خارجي.

على الرغم من أن الفيوزات توفر حماية أساسية لمرة واحدة ضد التيار الزائد، إلا أنه يُوصى بها عادةً لأن قواطع الدائرة DC غالبًا ما يكون لها تأخير قبل الفصل أثناء حالات التيار الزائد. هذا التأخير قد يسمح بتدفق التيار الضار لفترة أطول من المرغوب. تعمل الفيوزات بسرعة ويمكنها حماية المكونات الحساسة عن طريق قطع التيارات الخطأ أسرع من القاطع وحده.

كيفية حساب قاطع التيار المستمر لدائرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

غالبًا ما يتم تحديد مواصفات قواطع الدائرة من قبل مصنعي وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية أو العواكس الهجينة. اتباع هذه التوصيات عادةً ما يكون النهج الأكثر وضوحًا وموثوقية، ما لم يقدم المصنع تقييمًا معينًا.

يساعد تحديد الحجم المناسب لقاطع الدائرة الكهربائية DC في منع الفصل العرضي وضمان حماية آمنة من التيار الزائد. طريقة الحساب مشابهة لتلك المستخدمة في تحديد حجم فيوزات الألواح الشمسية، ووفقًا للكود الكهربائي الوطني (NEC)، يجب تحديد حجم القاطع بواسطة:

على سبيل المثال، إذا استخدمت أربعة ألواح شمسية 100 واط على التوالي، كل منها له تيار قصر دائرة Isc بقيمة 5.45 أمبير.

عند توصيلها على التوالي، يبقى تيار السلسلة 5.45 أمبير. في هذه الحالة، ستختار قاطعاً مصنفاً بحوالي 10 أمبير لهذا النظام الشمسي 400 واط، مع التقريب إلى أقرب حجم قياسي.

ما نوع القاطع المستخدم في نظام الطاقة الشمسية

نوع القاطع المستخدم في نظام الطاقة الشمسية يعتمد على موقعه وغرضه. على جانب التيار المستمر، من الضروري استخدام قاطع دائرة التيار المستمر، لا تستبدله أبداً بقاطع تيار متردد. قواطع التيار المستمر مصممة خصيصاً بآليات إخماد القوس لقطع التيار المستمر بأمان، الذي لا يعبر الصفر مثل التيار المتردد ويمكن أن يشكل أقواساً خطيرة ومستمرة عند فصله تحت الحمل. هذه الميزة الأمنية تجعل قواطع التيار المستمر ضرورية لجميع أنظمة الطاقة الشمسية عالية الجهد.

عند اختيار قاطع، تشمل العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها:

1. أنواع القواطع

هناك نوعان رئيسيان من القواطع المستخدمة في التركيبات الشمسية:

• قاطع دائرة التيار المستمر MCB (قاطع دائرة صغير): يُستخدم عادة في أنظمة الطاقة الشمسية السكنية الصغيرة. يمكن تركيبه على سكة DIN ويوفر حماية أساسية من التيار الزائد في حاويات مدمجة.
• قاطع دائرة التيار المستمر MCCB (قاطع دائرة ذو غلاف مصبوب): مناسب للأنظمة الأكبر أو التركيبات التجارية. يقدم تصنيفات تيار أعلى، حماية حرارية أفضل، وإعدادات انقطاع قابلة للتعديل.

2. تكوين الأقطاب

تختلف قواطع التيار المستمر أيضاً حسب تكوين الأقطاب. بشكل عام، يُنصح باستخدام قاطع تيار مستمر ذو قطبين لفصل كل من الخطوط الموجبة والسالبة لكل سلسلة من الألواح الشمسية. استشر دائماً وثائق المعدات والرموز الكهربائية المعمول بها لتأكيد المتطلبات.

3. اتجاه التيار

تحقق دائماً من العلامات والمواصفات لضمان اتجاه التركيب الصحيح. قواطع دوائر التيار المستمر مستقطبة، مما يعني أن لها طرفاً موجباً وسالباً محددين. التوصيل الخاطئ يمكن أن يعطل قدرة القاطع على قمع القوس الكهربائي، مما يجعله غير آمن وقد يؤدي إلى تلف المعدات أو حريق. أيضاً، هناك قواطع دوائر مصممة للتيار ثنائي الاتجاه.

بالإضافة إلى ذلك، تشمل العوامل جهد النظام، قدرة الفصل، عدد الأقطاب، نوع الانقطاع، التصنيف البيئي، أسلوب التركيب، والامتثال للرموز.

مع فهم هذه الأساسيات، دعنا ننتقل الآن إلى كيفية حساب تصنيف التيار الصحيح للقاطع في دائرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاصة بك.

أين توضع قاطع دائرة التيار المستمر في نظام الطاقة الشمسية

على جانب التيار المستمر، يُطلب وجود قواطع دوائر التيار المستمر بين الألواح الشمسية ووحدات التحكم بالشحن، وبين وحدات التحكم بالشحن والبطاريات.

العوامل البيئية مثل درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على أداء القاطع. درجات الحرارة المحيطة العالية قد تسبب انقطاع القاطع تحت التيار المصنف له بسبب الحساسية الحرارية. لتقليل هذه المخاطر، تجنب وضع القواطع في أماكن سيئة التهوية أو ذات حرارة عالية مثل الصناديق المغلقة المعرضة لأشعة الشمس المباشرة. بدلاً من ذلك، قم بتركيبها في أماكن مظللة، مهواة، أو داخلية متى ما أمكن.