Cavi solari
trasportare sia la corrente CC dai pannelli agli inverter che la corrente CA dagli inverter alla rete. La comprensione delle differenze di resistenza tra le applicazioni CC e CA garantisce calcoli accurati delle cadute di tensione e un corretto dimensionamento dei conduttori per ogni porzione dell'impianto fotovoltaico.

Differenza fondamentale

Resistenza di CC:
La corrente continua si distribuisce uniformemente sulla sezione trasversale del conduttore. La resistenza CC dipende esclusivamente dal materiale del conduttore, dall'area della sezione trasversale, dalla lunghezza e dalla temperatura. Questa relazione diretta rende il calcolo e la misurazione della resistenza CC relativamente semplici.

Resistenza di CA:
La corrente alternata crea campi magnetici variabili nel tempo che inducono correnti parassite all'interno dei conduttori. Questi effetti fanno sì che la corrente si concentri verso le superfici dei conduttori - l'effetto pelle - aumentando la resistenza effettiva rispetto alle misurazioni DC.

Meccanismo di effetto della pelle

Distribuzione attuale:
A frequenze CA più elevate, l'induzione elettromagnetica fa fluire la corrente principalmente in uno strato sottile vicino alla superficie del conduttore. Il centro del conduttore trasporta corrente minima, riducendo efficacemente l'area della sezione trasversale che trasporta corrente e aumentando la resistenza.

La profondità della pelle - la profondità in cui la densità di corrente scende al 37% del valore superficiale - diminuisce con l'aumentare della frequenza. Alla frequenza di potenza 50-60 Hz, la profondità della pelle nel rame supera gli 8 mm, il che significa che l'effetto della pelle influisce minimamente sui conduttori di diametro inferiore a 16 mm.

Dipendenza di frequenza:
Le più alte frequenze creano il più forte effetto della pelle. Alla frequenza di potere (50-60Hz), l'effetto della pelle colpisce marginalmente tipico
PV cable sizes. At kilohertz frequencies from inverter switching, skin effect becomes more pronounced.

Impatto pratico sui sistemi solari

Considerazioni sul circuito DC:
Il cablaggio da pannello solare a inverter trasporta corrente CC dove l'effetto pelle non si verifica. I calcoli di caduta di tensione e perdita di potenza utilizzano i valori di resistenza CC alla temperatura di esercizio.

Per un conduttore in rame da 6 mm ²:

• Resistenza CC: circa 3,39 Ω / km a 20C
  
• Coefficiente di temperatura: 0,00393 per C
  

Considerazioni sul circuito AC:
La connessione da inverter a rete trasporta corrente CA dove l'effetto pelle può aumentare leggermente la resistenza. Per le dimensioni tipiche dei conduttori e la frequenza di alimentazione, l'aumento rimane modesto, in genere del 2-5% per conduttori inferiori a 50 mm ².

I conduttori più grandi utilizzati nelle installazioni su scala industriale sperimentano un effetto pelle più significativo, con una resistenza CA potenzialmente superiore del 10-15% rispetto alla resistenza CC per i conduttori superiori a 95 mm ².

Calcolo delle differenze di resistenza

Piccoli conduttori (≤16mm²):
L'effetto pelle a 50-60Hz è trascurabile. La resistenza AC e DC differiscono di meno dell '1-2%, entro l'incertezza di misura. I progettisti possono utilizzare i valori di resistenza DC per porzioni AC e DC di sistemi su piccola scala.

Conduttori medi (25-50mm²):
L'effetto pelle crea un aumento della resistenza del 2-5% alla frequenza di alimentazione. Questa modesta differenza influisce raramente sulle decisioni di dimensionamento dei conduttori, ma dovrebbe essere considerata nei calcoli precisi delle cadute di tensione per lunghi cavi CA.

Grandi conduttori (≥70mm²):
L'effetto pelle diventa significativo, con una resistenza CA superiore del 5-15% rispetto ai valori DC. Le installazioni su larga scala con grandi conduttori richiedono valori di resistenza AC e DC separati per una progettazione accurata del sistema.

Effetti della temperatura

Sia la resistenza AC che DC aumentano con la temperatura seguendo lo stesso coefficiente di temperatura per il rame (0,00393 per C). L'effetto pelle non cambia significativamente con la temperatura, quindi il rapporto tra la resistenza AC e DC rimane relativamente costante tra gli intervalli di temperatura operativa.

Considerazioni sulla misurazione

Misura di resistenza di CC:
La misurazione a quattro fili (Kelvin) elimina la resistenza del cavo di prova, fornendo valori accurati di resistenza CC. Il test a temperatura nota consente la correzione alle temperature di riferimento standard.

Misura di resistenza di CA:
La misura di resistenza di CA richiede l'attrezzatura specializzata che applica la corrente alternata alla frequenza specificata mentre misura la caduta di tensione. La misura cattura gli effetti combinati della resistenza di CC e dell'effetto della pelle.

Specifiche standard

Schede tecniche dei cavi:
Le specifiche del produttore forniscono in genere valori di resistenza CC a 20 ° C o 90 ° C. Per le applicazioni solari in cui predominano i circuiti CC, i valori di resistenza CC servono alla maggior parte dei calcoli di progettazione.

Alcuni produttori forniscono resistenza CC e CA per conduttori di grandi dimensioni in cui l'effetto pelle diventa significativo.

Standard di progettazione:
Gli standard IEC e NEC fanno riferimento principalmente alla resistenza CC per le specifiche dei cavi fotovoltaici. Le specifiche di resistenza AC appaiono principalmente nei progetti di sistemi su scala industriale che utilizzano conduttori più grandi.

Impatto di progettazione del conduttore

Vantaggi di arenamento:
I conduttori incagliati minimizzano l'effetto della pelle confrontato ai conduttori solidi della sezione trasversale equivalente. I singoli fili hanno più piccolo diametro in cui l'effetto della pelle è trascurabile, anche se l'area totale del conduttore può essere grande.

KUKA CABLE utilizza conduttori in rame stagnato che ottimizzano le prestazioni CC e CA fornendo al contempo flessibilità di installazione.

Effetto di prossimità:
Quando più conduttori CA funzionano in parallelo, l'interazione del campo magnetico crea un ulteriore aumento della resistenza oltre il semplice effetto pelle. Questo effetto di prossimità influisce sul raggruppamento dei cavi CA ma non sui circuiti solari CC.

Guida pratica alla progettazione

Dimensionamento del sistema DC:
Utilizzare i valori di resistenza CC per tutti i calcoli nel cablaggio da pannello solare a inverter. Applicare la correzione della temperatura appropriata per le condizioni operative.

Dimensionamento del sistema AC:
Per piccoli sistemi (residenziali / commerciali) con conduttori inferiori a 50 mm ², i valori di resistenza CC forniscono un'adeguata precisione. Per sistemi su scala industriale con grandi conduttori, utilizzare valori di resistenza CA che tengano conto dell'effetto pelle.

Analisi della caduta di tensione:
Circuiti di CC: Calcoli facendo uso della resistenza di CC ai circuiti di funzionamento temperature.AC massimi: Usi la resistenza di CA per i grandi conduttori; La resistenza di CC accettabile per i piccoli conduttori con l'errore minimo.

Considerazioni sull'uscita dell'inverter

Componenti ad alta frequenza:
Gli inverter moderni producono componenti di commutazione ad alta frequenza sovrapposti alla frequenza di alimentazione AC. Questi componenti ad alta frequenza sperimentano un effetto pelle più forte, creando ulteriori perdite nei conduttori.

Qualità
solar cables maintain low AC resistance even at higher frequencies, minimizing losses from inverter-generated harmonics.

Conclusione

La resistenza CC governa la maggior parte dei cavi fotovoltaici poiché i pannelli solari generano energia CC. La resistenza CA diventa rilevante per le connessioni da inverter a rete, influenzando principalmente i grandi conduttori nei sistemi su scala industriale. Capire quando ogni tipo di resistenza è importante garantisce calcoli accurati della caduta di tensione e un corretto dimensionamento del conduttore.

I conduttori in rame stagnato a trefoli di KUKA CABLE forniscono prestazioni ottimali per le porzioni CC e CA dei sistemi solari, garantendo un'efficiente trasmissione di potenza in tutta l'installazione.

Contattare il team tecnico di KUKA CABLE per le specifiche di resistenza CC e CA per i requisiti dei cavi solari.