Hogyan hat a rendszerfeszültség a kábelméretre és a veszteségre?

Röviden

Azonos teljesítményhez magasabb rendszerfeszültségen kisebb áram szükséges. A kisebb áram általában kisebb feszültségesést, kisebb hőveszteséget és kezelhetőbb kábelméretet jelent.

A kábel keresztmetszetét azonban nem lehet pusztán a rendszerfeszültségből meghatározni. Számít az áram, a hossz, a telepítés, a hőmérséklet, a megengedett feszültségesés és a védelmi eszköz.

Az alapösszefüggések

I = P ÷ U

U-esés = I × R

P-veszteség = I² × R

Ezért a nagy áram különösen erősen növeli a melegedési veszteséget.

Példa azonos teljesítménnyel

2 400 W terhelés:

• 12 V: 200 A;
• 24 V: 100 A;
• 48 V: 50 A.

Ha a kábel teljes ellenállása azonos lenne, 12 V-on a hőveszteség a 48 V-os esethez képest tizenhatszoros lenne, mert az áram négyszeres és az I² arány számít.

A gyakorlatban 12 V-on ezért sokkal vastagabb kábel kell.

Feszültségesés százalékban

Azonos 1 V feszültségesés:

• 12 V rendszerben 8,3%;
• 24 V rendszerben 4,2%;
• 48 V rendszerben 2,1%.

Ezért az alacsony feszültség érzékenyebb ugyanarra az abszolút esésre.

Mi történik nagy feszültségesésnél?

• az inverter alacsony akkufeszültség miatt lekapcsolhat;
• a motor nehezebben indul;
• a vezeték melegszik;
• az akkumulátor energiájának egy része a kábelben vész el;
• a töltő vagy MPPT rossz feszültséget érzékelhet;
• a csatlakozás túlmelegedhet.

Nem csak a kábel keresztmetszete számít

A teljes áramút részei:

• kábel;
• saru;
• biztosítéktartó;
• megszakító;
• leválasztó;
• busbar;
• csavaros kötés;
• BMS;
• akkumulátor cellakapcsolat.

Egyetlen rossz csatlakozó nagyobb ellenállást és melegedést okozhat, mint a teljes kábel.

A hossz oda-vissza értendő

A feszültségesés számításánál az áram teljes útját figyelembe kell venni. Ha a fogyasztó 3 méterre van az akkumulátortól, a pozitív és negatív vezető együtt körülbelül 6 méteres áramutat jelent.

Magasabb feszültség előnye a PV oldalon

A napelemek soros kötésével magasabb feszültség és azonos stringáram érhető el. Ez hosszabb kábelnél csökkentheti a veszteséget.

A stringfeszültséget azonban szigorúan az inverter vagy MPPT maximális PV-feszültsége és hidegben várható Voc alapján kell korlátozni.

Példa választásra

Egy 3 kW-os inverter az akkumulátortól 2 méterre van.

• 12 V-on több mint 250 A körüli valós csúcsáram is lehet;
• 24 V-on ennek körülbelül fele;
• 48 V-on körülbelül negyede.

A magasabb rendszerfeszültség nemcsak a réz mennyiségét csökkentheti, hanem a saruk, biztosítékok és kapcsolók kezelhetőségét is javíthatja.

Miért nem lehet általános kábelméretet mondani?

Ugyanaz a 50 mm²-es kábel:

• rövid, szabadon szerelt szakaszon másképp terhelhető;
• zárt csőben és meleg környezetben másképp;
• kötegben másképp;
• folyamatos és rövid csúcsterhelésnél másképp.

A gyártói adatok, szabványos méretezés és villamos terv szükséges.

Gyakori hibák

• csak amper alapján választanak, hossz nélkül;
• egyirányú kábelhosszal számolnak;
• a saru és megszakító ellenállását kihagyják;
• autós indítókábelt tartós inverterkábelként használnak;
• magasabb rendszerfeszültségnél megfeledkeznek az alkatrészek feszültségbesorolásáról.

Összefoglalva

A magasabb rendszerfeszültség ugyanahhoz a teljesítményhez kisebb áramot ad, ami jelentősen csökkentheti a veszteséget és a kábelterhelést. Ettől még minden vezetéket és csatlakozást külön, a valós körülményekre kell méretezni.