วิธีการคำนวณขนาดสายไฟแผงโซลาร์เซลล์

ขนาดสายไฟแผงโซลาร์เซลล์เป็นองค์ประกอบสำคัญในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ มีผลโดยตรงต่อความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และประสิทธิผลในระยะยาว การเลือกเกจสายไฟผิดพลาดอาจทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ความร้อนสูงเกินไป หรือแม้แต่ความเสี่ยงไฟไหม้

ในคู่มือนี้ คุณจะได้เรียนรู้วิธีเลือกขนาดสายไฟที่ถูกต้องโดยอิงจากแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และระยะทางอย่างแม่นยำ

กระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าในการกำหนดขนาดสายไฟแผงโซลาร์เซลล์

เมื่อกำหนดขนาดสายไฟแผงโซลาร์เซลล์ กระแสไฟฟ้าถูกให้ความสำคัญมากกว่าแรงดันไฟฟ้า เพราะกระแสไฟฟ้ามีผลโดยตรงต่อความร้อนและความปลอดภัยของสายไฟ เมื่อกระแสไหลผ่านสายไฟ จะ สร้างความร้อน (การสูญเสีย I²R) ยิ่งกระแสสูง ความร้อนที่เกิดขึ้นก็ยิ่งมาก หากสายไฟบางเกินไปสำหรับกระแสที่ไหลผ่าน อาจทำให้สายไฟร้อนเกินไป ทำลายฉนวน หรือแม้แต่เกิดไฟไหม้ได้ ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดสำหรับการกำหนดขนาดสายไฟอย่างปลอดภัย

มาตรฐานเกจสายไฟ เช่น ที่กำหนดโดย ระบบ American Wire Gauge (AWG) ขึ้นอยู่กับว่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สายไฟสามารถรับได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป ด้วยเหตุนี้ เรามาสำรวจปัจจัยสำคัญอื่น ๆ ที่มีผลต่อการเลือกขนาดสายไฟกัน

ปัจจัยที่มีผลต่อขนาดสายไฟแผงโซลาร์เซลล์ที่จำเป็น

เมื่อทราบว่ากระแสไฟฟ้าเป็นปัจจัยหลักในการกำหนดขนาดสายไฟแผงโซลาร์เซลล์ เรามาสำรวจว่าปัจจัยนี้นำไปใช้ในงานติดตั้งจริงอย่างไรและส่งผลต่อการเลือกขนาดสายเคเบิลอย่างไร

1. การเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์

การ เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์ ไม่ว่าจะเป็นแบบอนุกรมหรือขนาน มีผลอย่างมากต่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายไฟและส่งผลต่อขนาดสายไฟที่จำเป็น

ใน การเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแต่ละแผงจะถูกรวมกันในขณะที่กระแสไฟฟ้ายังคงเท่ากับเอาต์พุตของแผงเดียว ซึ่งส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นแต่กระแสไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ ทำให้สามารถใช้ สายไฟที่บางลง ได้

อย่างไรก็ตาม ในการเชื่อมต่อแบบ ขนาน ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษเพราะกระแสไฟฟ้าจะรวมกันตามจำนวนแผงที่เชื่อมต่อ ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก จำเป็นต้องใช้ สายไฟที่หนาขึ้น เพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นอย่างปลอดภัยและป้องกันการร้อนเกินหรือการสูญเสียพลังงาน

2. ความยาวสายเคเบิล

สายไฟเปรียบเสมือนท่อส่งน้ำ: เพื่อส่งน้ำ (หรือกระแสไฟฟ้า) ปริมาณเท่าเดิม พื้นที่หน้าตัดและความยาวของท่อมีความสำคัญ ความยาวสายไฟที่มากขึ้นจะมีความต้านทานสูงขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและแรงดันตกตามสายเคเบิล เพื่อชดเชยนี้ สายเคเบิลที่ยาวขึ้นต้อง มีพื้นที่หน้าตัดใหญ่ขึ้น (สายไฟที่หนาขึ้น) เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าเท่าเดิมโดยไม่สูญเสียแรงดันมากเกินไปหรือเกิดความร้อนสูงเกินไป

ในการติดตั้งโซลาร์เซลล์ เพื่อลดต้นทุน ช่างติดตั้งมักพยายามให้ความยาวสายเคเบิล สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การใช้สายเคเบิลที่สั้นกว่าจะทำให้ความต้านทานลดลง และช่วยให้ใช้สายไฟที่บางและราคาถูกลงโดยไม่ลดทอนความปลอดภัยหรือประสิทธิภาพ การวางแผนจัดวางแผงโซลาร์เซลล์อย่างเหมาะสมจะช่วยสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพของระบบและต้นทุนวัสดุ

วิธีคำนวณขนาดสายไฟโซลาร์เซลล์

ตอนนี้ที่เราได้กล่าวถึงปัจจัยสำคัญ เช่น กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า ความยาวสายเคเบิล และการเชื่อมต่อแผงแล้ว มาดูขั้นตอนการคำนวณขนาดสายไฟโซลาร์เซลล์ที่ถูกต้องตามกำลังและระยะทางของระบบของคุณ

ขั้นตอนที่ 1. คำนวณแอมป์ของระบบโซลาร์เซลล์

เริ่มต้นด้วยการกำหนดกำลังไฟฟ้ารวมของระบบโซลาร์เซลล์ของคุณ สเปคของแผงที่คุณใช้ และวิธีการเชื่อมต่อ ไม่ว่าจะเป็นแบบอนุกรม ขนาน หรือแบบอนุกรม-ขนาน การจัดเรียงเหล่านี้ส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ารวมของระบบ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการกำหนดขนาดสายไฟ

เพื่อหากระแสไฟฟ้า ให้เริ่มจากค่ากระแสลัดวงจร (Isc) ของแผงโซลาร์เซลล์หนึ่งแผง ซึ่งมักจะพบในป้ายสเปคของแผง ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อแผงของคุณ กระแสไฟฟ้ารวมจะเปลี่ยนแปลงดังนี้:

ประเภทการเชื่อมต่อ	วิธีการทำงาน	กระแสไฟฟ้ารวม (แอมป์)
ซีรีส์	แรงดันไฟฟ้ารวมกัน; กระแสไฟฟ้าเท่าเดิม	เท่ากับ Isc ของแผงหนึ่งแผง
ขนาน	แรงดันไฟฟ้าเท่าเดิม; กระแสไฟฟ้ารวมกัน	Isc × จำนวนแผง
อนุกรม-ขนาน	แผงถูกจัดกลุ่มในสายอนุกรม จากนั้นเชื่อมต่อแบบขนาน	Isc × จำนวนสายขนาน

หลังจากคำนวณกระแสไฟฟ้ารวมแล้ว ให้นำไปคูณกับปัจจัยปรับแต่งรวมที่ 1.56 ตามที่ระบุใน NEC 690.8 และ 690.9 ปัจจัยนี้รวมถึงตัวคูณ 1.25 สำหรับ โหลดต่อเนื่อง และตัวคูณอีก 1.25 สำหรับ อุณหภูมิและปัจจัยแก้ไขอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าสายไฟที่เลือกสามารถรองรับกระแสไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ได้อย่างปลอดภัย

ขั้นตอนที่ 2. วัดความยาวของสายเคเบิลที่ต้องการ

ประเภทการเชื่อมต่อต่าง ๆ ส่งผลโดยอ้อมต่อความซับซ้อนของการเดินสายและเส้นทางสายจริง ซึ่งส่งผลต่อความยาวสายเคเบิลรวมที่ต้องการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง:

• ในการตั้งค่าชุดอนุกรมหรือขนานแบบง่าย การเดินสายมักจะตรงไปตรงมา ความยาวสายเคเบิลขึ้นอยู่กับระยะทางทางกายภาพระหว่างแผงกับแผง และระหว่างแผงกับเบรกเกอร์วงจร DC คุณวัดระยะทางไป-กลับเต็มตามเส้นทางสายเคเบิลจริง
• สำหรับการเชื่อมต่อชุดขนาน ต้องวัดความยาวสายเคเบิลแยกกันสองช่วงและเลือกขนาดสายตามนั้น: หนึ่งสำหรับการเดินสายจากแต่ละชุดแผงโซลาร์เซลล์ไปยังกล่องรวมสาย (ซึ่งกระแสต่ำกว่าแต่สายอาจยาวกว่า) และอีกหนึ่งสำหรับการเดินสายจากกล่องรวมสายไปยังเบรกเกอร์วงจร DC (ซึ่งกระแสสูงกว่าแต่สายมักจะสั้นกว่า)
• สำหรับ สายอนุกรมที่เชื่อมต่อแบบขนานหลายชุด แต่ละชุดต้องวัดความยาวสายไฟเป็นสองช่วง เนื่องจากสายเหล่านี้อาจอยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกัน สายไฟของพวกเขาจะมาบรรจบกันที่กล่องรวมสาย ทำให้มีการเดินสายไฟหลายเส้นที่มีความยาวแตกต่างกัน เพื่อให้กระแสไฟไหลสมดุล จึงสำคัญที่จะต้องรักษาความยาวสายของแต่ละชุดขนานให้เท่าเทียมกันมากที่สุด หากข้อจำกัดของไซต์ทำให้ทำได้ยาก ให้ใช้ความยาวสายไฟที่ยาวที่สุดเป็นเกณฑ์ และเพิ่มความยาวให้กับสายที่สั้นกว่าเพื่อให้เท่ากัน

ขั้นตอนที่ 3. กำหนดขนาดสายสำหรับแผงโซลาร์เซลล์

ขั้นตอนสุดท้ายคือการกำหนดขนาดสายที่ถูกต้อง ขนาดสายต้องใหญ่พอที่จะรับกระแสที่คำนวณได้ในขั้นตอนที่ 1 ตลอดความยาวสายเคเบิลทั้งหมด ในขณะที่รักษาการตกของแรงดันให้อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ โดยปกติจะต่ำกว่า 3% ตามที่รหัสไฟฟ้าแห่งชาติ (NEC) และมาตรฐานอุตสาหกรรมโซลาร์แนะนำ

ขั้นแรก ให้กำหนดกระแสไฟฟ้า (แอมป์) ที่ระบบของคุณจะรับ จากนั้นวัดความยาวสายเคเบิลไป-กลับทั้งหมด (จากแผงไปยังตัวควบคุมและกลับมา) หาแถวที่ตัดกันระหว่างกระแสและระยะทางในตารางเพื่อหาขนาดสายที่แนะนำ

ตัวอย่างเช่น หากคุณมี แผงโซลาร์เซลล์ 200 วัตต์ ที่มีกระแสไฟฟ้าที่ระบุไว้ประมาณ 9.35 แอมป์ และความยาวสายไฟไป-กลับ 50 ฟุต ที่ 12 โวลต์ การใช้ปัจจัยความปลอดภัย 1.56 จะทำให้กระแสออกแบบอยู่ที่ประมาณ 14.6 แอมป์ ในกรณีนี้ แนะนำให้ใช้สายทองแดงขนาด 8 AWG เพื่อควบคุมการลดแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้และเพื่อความปลอดภัยในการใช้งาน

ถ้าคุณเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์สองแผงแบบขนาน (รวม 400 วัตต์) กระแสไฟฟ้าที่ปรับแล้วจะอยู่ที่ประมาณ 29.2 แอมป์ และขนาดสาย 6 AWG เหมาะสม

สำหรับแผงโซลาร์เซลล์สามแผง (600 วัตต์) กระแสไฟฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ 43.7 แอมป์ ต้องใช้สายทองแดงขนาด 4 AWG