صندوق التوصيل الكهروضوئي هو نوع من الموصلات لوحدة الخلايا الشمسية. وظيفته الأساسية هي تصدير الطاقة الكهربائية التي تولدها وحدة الخلايا الشمسية عبر الكابل. نظرا لخصوصية استخدام الخلايا الشمسية وقيمتها المالية، يجب تصميم صناديق التوصيل الكهروضوئية خصيصا لتلبية متطلبات استخدام وحدات الخلايا الشمسية.
في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية، إذا تم اختيار صندوق التوصيل الكهروضوئي بشكل صحيح، قد يحترق اللوح الشمسي أو ينهار النظام الكهروضوئي. لكن المثل يقول: "لا تخسر الكبير بسبب الصغر." فكيف يجب أن نختار صندوق التوصيل؟
1. الاتصال
يعمل صندوق التوصيل كجسر بين الوحدات الشمسية وأجهزة التحكم مثل العاكس كموصل. داخل صندوق التوصيل، يتم سحب التيار الناتج عن الوحدة الشمسية وإدخاله إلى المعدات الكهربائية عبر كتلة الطرف والموصل.
لتقليل فقدان الطاقة من صندوق التوصيل إلى المكون، تتطلب المادة الموصلة المستخدمة في صندوق التوصيل مقاومة طفيفة، ويجب أن تكون مقاومة التلامس لسلك التوصيل في شريط الناقل صغيرة.
2. الحماية
تتكون وظيفة الحماية لصندوق التوصيل من ثلاثة أجزاء؛ الأول هو منع تأثير النقطة الساخنة عبر الصمام الالتفافي وحماية الخلايا والمكونات؛ الثاني هو ختم التصميم بمواد فريدة مقاومة للماء والحريق؛ الثالث هو تقليل درجة حرارة عمل صندوق التوصيل من خلال تصميم فريد لتبدد الحرارة، وهو تقليل درجة حرارة الصمام الالتفافي، وبالتالي تقليل فقدان الطاقة للمكون بسبب تيار التسرب.
3. مقاومة الطقس
تشير مقاومة الطقس إلى المواد مثل الطلاءات، البلاستيك، المنتجات المطاطية، وغيرها، التي تستخدم في الخارج لتحمل اختبار المناخ، مثل الأضرار الواسعة الناتجة عن الضوء والبرد والحرارة، والرياح والمطر، والبكتيريا، وغيرها، وتسمى مقاومة الطقس مقاومة الطقس.
الأجزاء المعرضة للبيئة من صندوق التوصيل هي جسم الصندوق، غطاء الصندوق، والموصل (الحاسوب). جميعها مصنوعة من مواد مقاومة للطقس الصلب. المادة الأكثر استخداما هي PPO (إيثر البوليفينيلين)، وهي واحدة من أفضل خمسة أنواع بلاستيك هندسية شاملة من نوع One في العالم. يتميز بصلابة عالية، ومقاومة عالية للحرارة، ومقاومة لهب، وقوة عالية، وخصائص كهربائية ممتازة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع بولي البنزيل إيثر أيضا بمزايا مقاومة التآكل، وعدم السمية، ومقاومة التلوث. ثابت العازل وفقدان العازل في PPO هو من أكثر الأنواع تصغيرا في هندسة البلاستيك، ولا يتأثر كثيرا بدرجة الحرارة والرطوبة. لذلك، يمكن استخدامه في الحقول الكهربائية منخفضة ومتوسطة وعالية التردد. يمكن أن تصل درجة حرارة التشوه تحت حمل PPO إلى أكثر من 190°م، ودرجة حرارة الهشاشة -170°م.
4. مقاومة عالية للحرارة والرطوبة.
بيئة العمل للمكونات قاسية جدا—على سبيل المثال، بعض الأعمال في المناطق الاستوائية. متوسط درجة الحرارة اليومية مرتفع جدا؛ بعضها يعمل في درجات حرارة ضحلة، مثل المرتفعات وخطوط العرض العالية؛ بعضها يعمل في فروق كبيرة في درجات الحرارة بين النهار والليل، مثل المناطق الصحراوية. لذلك، يجب أن يكون صندوق التوصيل مقاوما ممتازا لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة.
5. مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
تتلف الأشعة فوق البنفسجية المنتجات البلاستيكية، خاصة في منطقة الهضبة حيث الهواء رقيق وأشعة فوق البنفسجية عالية جدا.
6. تأخير اللهب
يشير مقاومة اللهب إلى الخاصية التي تمتلكها مادة أو من خلال معالجة مادة ما لتأخير انتشار اللهب بشكل كبير.
تزداد درجة مقاومة اللهب تدريجيا من HB، V-2، V-1 إلى V-0:
HB: أدنى تصنيف لمثبط اللهب في معايير UL94 وCSA C22.2 No 0.17. بالنسبة للعينات بسماكة 3 إلى 13 مم، يكون معدل الاحتراق أقل من 40 مم في الدقيقة؛ على سبيل المثال، أقل من 3 مم سمك، وسرعة الاشتعال أقل من 70 مم في الدقيقة؛ أو يتم إطفاؤه قبل علامة 100 مم.
7. مقاوم للماء ومقاوم للغبار
المعيار: IEC62852 /UL6703"مستوى حماية الغلاف (رمز IP)" يوفر مستوى مقاومة الغبار والماء، وصندوق التوصيل المتاح لديه مستوى مقاومة للماء والغبار IP65.
8. تبديد الحرارة
العوامل الرئيسية التي تزيد درجة الحرارة في صندوق التوصيل هي الصمام الثنائي ودرجة الحرارة المحيطة. تولد الصمامات الحرارة أثناء التوصيل، وفي نفس الوقت، تنتج الحرارة أيضا بسبب مقاومة التلامس بين الديودات والطرفيات. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة درجة الحرارة المحيطة ستزيد أيضا من درجة الحرارة داخل صندوق التوصيل.
المكونات في صندوق التوصيل التي تتأثر بسهولة بدرجات الحرارة العالية هي حلقات الختم والديودات. الحرارة العالية ستسرع سرعة تعتيق حلقة الختم وتؤثر على أداء صندوق التوصيل في الختم؛ هناك تيار معكوس داخل الصمام الثنائي الثلاثي، ويتضاعف التيار العكسي مع كل زيادة في درجة الحرارة بعشرة درجات مئوية، كما أن التيار العكسي يقلل التيار الناتج عن المكون، مما يؤثر على قوة العنصر. لذلك، يجب أن يكون صندوق التوصيل يتمتع بتبديد حرارة ممتاز أو أن يكون تصميما فريدا لتبديد الحرارة.
التصميم الحراري النموذجي هو تركيب مشتت حراري. لكن تركيب المشتتات الحرارية لا يحل مشكلة تبديد الحرارة بالكامل. نظرا لأن المبرد الحراري مثبت داخل صندوق التوصيل، رغم انخفاض درجة حرارة أنبوب الصمام الثنائي مؤقتا، إلا أنه لا يزال يزيد من درجة حرارة صندوق التوصيل ويؤثر على عمر خدمة حلقة الختم المطاطية؛ إذا تم تركيبه خارج الصندوق، من ناحية، سيؤثر ذلك على صندوق التوصيل بشكل عام. من ناحية أخرى، فإن شد مشتت الحرارة سيؤدي بسرعة إلى تلف المشتت الحراري.
بشكل عام، يجب أن تكون المعلومات الأساسية لاختيار صناديق التوصيل الكهروضوئية هي حجم التيار للمكونات، أحدهما هو أقصى تيار عامل، والآخر هو تيار الدائرة القصيرة. أولا، بالطبع، يمكن أن يخرج أقصى تيار للقطعة أثناء تيار الدائرة القصيرة، وفقا لتيار الدائرة القصيرة. لذلك، يجب أن يكون للتيار المصنف عامل أمان مهم نسبيا. من ناحية أخرى، يكون عامل الأمان أقل أهمية إذا تم حساب صندوق التوصيل وفقا لأقصى غاطس عملي.
يجب أن يستند الأساس العلمي لاختيار صناديق التوصيل الكهروضوئية إلى تغير التيار والجهد في الخلايا التي يجب إزالتها مع شدة الضوء. لذلك، من الضروري معرفة أي الوحدات التي تنتجها تستخدم فيها وكمية الضوء الأقوى في هذه المنطقة، ثم مقارنة منحنى التيار في الخلية مع شدة الضوء، وفحص أقصى تيار ممكن، ثم اختيار التيار المقدر لصندوق التوصيل الكهروضوئي.
في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية، إذا تم اختيار صندوق التوصيل الكهروضوئي بشكل صحيح، قد يحترق اللوح الشمسي أو ينهار النظام الكهروضوئي. لكن المثل يقول: "لا تخسر الكبير بسبب الصغر." فكيف يجب أن نختار صندوق التوصيل؟
1. الاتصال
يعمل صندوق التوصيل كجسر بين الوحدات الشمسية وأجهزة التحكم مثل العاكس كموصل. داخل صندوق التوصيل، يتم سحب التيار الناتج عن الوحدة الشمسية وإدخاله إلى المعدات الكهربائية عبر كتلة الطرف والموصل.
لتقليل فقدان الطاقة من صندوق التوصيل إلى المكون، تتطلب المادة الموصلة المستخدمة في صندوق التوصيل مقاومة طفيفة، ويجب أن تكون مقاومة التلامس لسلك التوصيل في شريط الناقل صغيرة.
2. الحماية
تتكون وظيفة الحماية لصندوق التوصيل من ثلاثة أجزاء؛ الأول هو منع تأثير النقطة الساخنة عبر الصمام الالتفافي وحماية الخلايا والمكونات؛ الثاني هو ختم التصميم بمواد فريدة مقاومة للماء والحريق؛ الثالث هو تقليل درجة حرارة عمل صندوق التوصيل من خلال تصميم فريد لتبدد الحرارة، وهو تقليل درجة حرارة الصمام الالتفافي، وبالتالي تقليل فقدان الطاقة للمكون بسبب تيار التسرب.
3. مقاومة الطقس
تشير مقاومة الطقس إلى المواد مثل الطلاءات، البلاستيك، المنتجات المطاطية، وغيرها، التي تستخدم في الخارج لتحمل اختبار المناخ، مثل الأضرار الواسعة الناتجة عن الضوء والبرد والحرارة، والرياح والمطر، والبكتيريا، وغيرها، وتسمى مقاومة الطقس مقاومة الطقس.
الأجزاء المعرضة للبيئة من صندوق التوصيل هي جسم الصندوق، غطاء الصندوق، والموصل (الحاسوب). جميعها مصنوعة من مواد مقاومة للطقس الصلب. المادة الأكثر استخداما هي PPO (إيثر البوليفينيلين)، وهي واحدة من أفضل خمسة أنواع بلاستيك هندسية شاملة من نوع One في العالم. يتميز بصلابة عالية، ومقاومة عالية للحرارة، ومقاومة لهب، وقوة عالية، وخصائص كهربائية ممتازة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع بولي البنزيل إيثر أيضا بمزايا مقاومة التآكل، وعدم السمية، ومقاومة التلوث. ثابت العازل وفقدان العازل في PPO هو من أكثر الأنواع تصغيرا في هندسة البلاستيك، ولا يتأثر كثيرا بدرجة الحرارة والرطوبة. لذلك، يمكن استخدامه في الحقول الكهربائية منخفضة ومتوسطة وعالية التردد. يمكن أن تصل درجة حرارة التشوه تحت حمل PPO إلى أكثر من 190°م، ودرجة حرارة الهشاشة -170°م.
4. مقاومة عالية للحرارة والرطوبة.
بيئة العمل للمكونات قاسية جدا—على سبيل المثال، بعض الأعمال في المناطق الاستوائية. متوسط درجة الحرارة اليومية مرتفع جدا؛ بعضها يعمل في درجات حرارة ضحلة، مثل المرتفعات وخطوط العرض العالية؛ بعضها يعمل في فروق كبيرة في درجات الحرارة بين النهار والليل، مثل المناطق الصحراوية. لذلك، يجب أن يكون صندوق التوصيل مقاوما ممتازا لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة.
5. مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
تتلف الأشعة فوق البنفسجية المنتجات البلاستيكية، خاصة في منطقة الهضبة حيث الهواء رقيق وأشعة فوق البنفسجية عالية جدا.
6. تأخير اللهب
يشير مقاومة اللهب إلى الخاصية التي تمتلكها مادة أو من خلال معالجة مادة ما لتأخير انتشار اللهب بشكل كبير.
تزداد درجة مقاومة اللهب تدريجيا من HB، V-2، V-1 إلى V-0:
HB: أدنى تصنيف لمثبط اللهب في معايير UL94 وCSA C22.2 No 0.17. بالنسبة للعينات بسماكة 3 إلى 13 مم، يكون معدل الاحتراق أقل من 40 مم في الدقيقة؛ على سبيل المثال، أقل من 3 مم سمك، وسرعة الاشتعال أقل من 70 مم في الدقيقة؛ أو يتم إطفاؤه قبل علامة 100 مم.
7. مقاوم للماء ومقاوم للغبار
المعيار: IEC62852 /UL6703"مستوى حماية الغلاف (رمز IP)" يوفر مستوى مقاومة الغبار والماء، وصندوق التوصيل المتاح لديه مستوى مقاومة للماء والغبار IP65.
8. تبديد الحرارة
العوامل الرئيسية التي تزيد درجة الحرارة في صندوق التوصيل هي الصمام الثنائي ودرجة الحرارة المحيطة. تولد الصمامات الحرارة أثناء التوصيل، وفي نفس الوقت، تنتج الحرارة أيضا بسبب مقاومة التلامس بين الديودات والطرفيات. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة درجة الحرارة المحيطة ستزيد أيضا من درجة الحرارة داخل صندوق التوصيل.
المكونات في صندوق التوصيل التي تتأثر بسهولة بدرجات الحرارة العالية هي حلقات الختم والديودات. الحرارة العالية ستسرع سرعة تعتيق حلقة الختم وتؤثر على أداء صندوق التوصيل في الختم؛ هناك تيار معكوس داخل الصمام الثنائي الثلاثي، ويتضاعف التيار العكسي مع كل زيادة في درجة الحرارة بعشرة درجات مئوية، كما أن التيار العكسي يقلل التيار الناتج عن المكون، مما يؤثر على قوة العنصر. لذلك، يجب أن يكون صندوق التوصيل يتمتع بتبديد حرارة ممتاز أو أن يكون تصميما فريدا لتبديد الحرارة.
التصميم الحراري النموذجي هو تركيب مشتت حراري. لكن تركيب المشتتات الحرارية لا يحل مشكلة تبديد الحرارة بالكامل. نظرا لأن المبرد الحراري مثبت داخل صندوق التوصيل، رغم انخفاض درجة حرارة أنبوب الصمام الثنائي مؤقتا، إلا أنه لا يزال يزيد من درجة حرارة صندوق التوصيل ويؤثر على عمر خدمة حلقة الختم المطاطية؛ إذا تم تركيبه خارج الصندوق، من ناحية، سيؤثر ذلك على صندوق التوصيل بشكل عام. من ناحية أخرى، فإن شد مشتت الحرارة سيؤدي بسرعة إلى تلف المشتت الحراري.
بشكل عام، يجب أن تكون المعلومات الأساسية لاختيار صناديق التوصيل الكهروضوئية هي حجم التيار للمكونات، أحدهما هو أقصى تيار عامل، والآخر هو تيار الدائرة القصيرة. أولا، بالطبع، يمكن أن يخرج أقصى تيار للقطعة أثناء تيار الدائرة القصيرة، وفقا لتيار الدائرة القصيرة. لذلك، يجب أن يكون للتيار المصنف عامل أمان مهم نسبيا. من ناحية أخرى، يكون عامل الأمان أقل أهمية إذا تم حساب صندوق التوصيل وفقا لأقصى غاطس عملي.
يجب أن يستند الأساس العلمي لاختيار صناديق التوصيل الكهروضوئية إلى تغير التيار والجهد في الخلايا التي يجب إزالتها مع شدة الضوء. لذلك، من الضروري معرفة أي الوحدات التي تنتجها تستخدم فيها وكمية الضوء الأقوى في هذه المنطقة، ثم مقارنة منحنى التيار في الخلية مع شدة الضوء، وفحص أقصى تيار ممكن، ثم اختيار التيار المقدر لصندوق التوصيل الكهروضوئي.