Paralelní zapojení prvků – ELEKTRICKÉ A MAGNETICKÉ OBVODY

Rozhodli jste se tedy vybavit svůj domov solárními panely. Víte ale, jak nejlépe propojit panely do jednoho systému pro optimální výrobu energie? Existují dva způsoby připojení panelů: paralelní a sériové. V tomto článku si povíme o výhodách a nevýhodách obou metod, abyste si pro sebe mohli vybrat to nejlepší řešení.

Všeobecné informace

Pokud jde o připojení solárních panelů, klíčové parametry, které je třeba vzít v úvahu, jsou napětí a proud v okruhu. Každý systém solárních panelů bude mít minimální a maximální hodnotu pro tyto metriky. Právě tato data ovlivňují, jak nejlépe propojit panely ve vašem systému.

Různé modely solárních panelů se liší napětím a proudem v okruhu. To znamená, že je musíte propojit tak, aby příkon byl co nejvyšší, ale nepřesáhl maximální výkon nabíjecí stanice.

K jedné nabíjecí stanici je zpravidla připojeno více solárních panelů. To, jak tyto panely spojíte dohromady, stejně jako vyváženost systému, může ovlivnit efektivitu celé instalace, její schopnost zachytit, generovat a ukládat energii.

Solární panely samy o sobě vám energii neposkytnou. Fungují pouze ve spojení s dalšími zařízeními, která přeměňují a ukládají energii přijatou ze slunce. Pokuste se proto pečlivě pochopit podstatu problému, abyste pochopili princip fungování sady energetické nezávislosti.

Jaký je rozdíl mezi paralelním a sériovým připojením

Solární panely můžete zapojit paralelně i sériově. Každý z nich má svá pro a proti, a proto ve větší či menší míře vyhovuje určitým podmínkám. Pojďme zjistit, jaké jsou tyto rozdíly.

Když připojíte panely do systému důsledně (nebo sériově), to znamená, že jsou zapojeny jeden po druhém. V tomto případě je systémové napětí napětím všech panelů celkem. Pokud máte například čtyři panely po 12 V zapojené do série, celkové napětí se vypočítá následovně: 12 V * 4 ks. = 48 V. Při sériovém zapojení zůstává proud v obvodu stejný.

Pokud plánujete řetězení vašeho systému, můžete omezit počet panelů zakoupením vysokonapěťových modelů. Například výběrem 400W solárních panelů EcoFlow má každý panel napětí 37,1 V, což znamená, že s pouhými dvěma panely můžete dosáhnout více než 74 V.

na paralelní spojení, všechny kladné a záporné svorky jsou vzájemně propojeny. Pro připojení k regulátoru a nabíjecí stanici zbývá jeden záporný a jeden kladný spoj. Napětí se tedy nemění, ale síla proudu v obvodu je součtem všech jeho „účastníků“.

Výhody a nevýhody těchto metod pro uživatele se liší podle toho, co od konkrétního typu připojení očekává. Sériové zapojení tedy znamená vyšší výstupní výkon, který vám umožní nabíjet solární panely rychleji. Vzhledem k nízkému celkovému proudu není nutné používat kabel s vysokým výkonem nebo jiné zařízení. Tato možnost je vhodná pro nezastíněné oblasti. Pokud však některý z panelů začne fungovat hůře, ovlivní to zbývající panely v řetězci.

V paralelním zapojení neovlivní porucha žádného panelu účinnost ostatních. Tento způsob připojení je vhodný pro malé nízkonapěťové systémy (například v obytném automobilu). Také toto zapojení funguje lépe v podmínkách kombinovaného osvětlení s periodickým zastíněním. Při paralelním připojení budete potřebovat silné, výkonné kabely a další vybavení, které zvládne vysoký proud.

Vliv stínu na volbu způsobu připojení

Účinnost solárních panelů závisí na tom, jak často jsou vystaveny stínu. A přestože je solární energie obnovitelným zdrojem, v různých oblastech získáváte různé množství slunečního světla. Není v našich silách nějak ovlivnit rozložení slunce na planetě, ale umíme správně umístit solární panely tak, aby byly co nejkratší dobu ve stínu.

Umístěte panely daleko od korun stromů. Pokud jsou však náhle některé panely pravidelně ve stínu, zvolte paralelní připojení. To umožňuje panelům fungovat nezávisle na sobě, takže budete stále sbírat solární energii. Kromě způsobu připojení věnujte pozornost modelům, které efektivně fungují i ​​ve stínu. Například bifaciální solární panely EcoFlow 220W fungují dobře za špatných světelných podmínek, dokonce zachycují odražené světlo (například od hladiny vody).

Kombinované připojení

Pokud jste se nerozhodli, jaký způsob spojování panelů upřednostnit, můžete zvolit kombinované připojení. Poskytne vám výhody paralelního a sériového připojení. Nejprve zapojte solární panely do série a poté přepněte na paralelní zapojení. Takto zvýšíte napětí celého panelového systému nejprve sériovým zapojením a následně paralelním zapojením zvýšíte proud. Ukazuje se, že kombinovaným zapojením řešíte dva problémy najednou: zvyšujete napětí a proud celého systému, čehož nelze dosáhnout jediným způsobem.

Proč potřebujeme tyto ukazatele zvyšovat? Faktem je, že všechny solární akumulátory a přenosné nabíjecí stanice vyžadují určité minimální napětí pro dobíjení.

Pokud máte pochybnosti o tom, jak nejlépe propojit solární panely do jednoho systému, je lepší se poradit s odborníkem.

Paralelní zapojení je spojení větví nebo prvků mezi dvěma uzly, tj. se stejným napětím.

Na Obr. 1.7.5, а ukazuje diagram s п pasivní větve připojené k jednomu páru uzlů, jejichž potenciální rozdíl se rovná napětí I/ zdroj.

V paralelním zapojení je proud v každé větvi určen jednou hodnotou napětí a odporem. Я nebo vodivost С odpovídající větev:

Obr. 1.7.5. Paralelní připojení (а) a ekvivalentní obvod (б)

Ekvivalentní obvod s п paralelně zapojené odporové prvky lze nahradit ekvivalentním obvodem s jedním odporovým prvkem (viz obr. 1.7.5, in). Podmínky ekvivalence budou splněny, pokud proud v ekvivalentním obvodu bude roven proudu I v nerozvětvené části řetězce, tj.

Dosazením hodnot proudu z (1.7.3) do této rovnice získáme výraz

z čehož vyplývají vzorce pro ekvivalentní odpor a ekvivalentní vodivost

Proudy a napětí v elektrickém obvodu se nezmění, pokud paralelně zapojené prvky nahradíme jedním ekvivalentním prvkem s vodivostí C._ek, rovnající se součtu vodivostí jednotlivých prvků.

Mezi hlavní vlastnosti paralelního zapojení patří následující.

1. Ekvivalentní odpor paralelně zapojených prvků je vždy menší než nejmenší z odporů větví. Při paralelním zapojení nového přijímače k ostatním přijímačům se jejich celková vodivost zvyšuje a ekvivalentní odpor se snižuje. Pokud jsou prvky paralelně zapojené п větve se stejným odporem /?, pak jejich ekvivalentní odpor bude v п krát menší než odpor každé větve, tj. /?_ek = K/p.

Když jsou dva pasivní prvky s odpory /? zapojeny paralelně.₁ и Я₂ ekvivalentní vodivost

a ekvivalentní odpor

Proudy dvou větví při paralelním zapojení

2. Proud v každé větvi je vždy menší než proud zdroje (proud v nerozvětvené části obvodu), a proto paralelní obvod může sloužit jako dělič proudu. Tato vlastnost umožňuje například rozšířit měřicí limity ampérmetrů.

Příklad 1.7.3. Dělič proudu

Miliampérmetr pro jmenovitý proud /_nom = 30 mA má jmenovitý úbytek napětí V = 75 mV. Určete vnitřní odpor součástky. Jaký odpor by měl mít externí bočník, aby toto součástka rozšířila mez měření proudu na / = 3 A?

Vnitřní odpor zařízení Я_и = a/1_iom = (75 * 10³) / (3 * 30³) = 10 ohmu.

Protože je bočník zapojen paralelně s vinutím miliampérmetru, je boční proud /,„ = Já — /_nom = 3 – 0,03 = 2,97 A. Odpor bočníku Я_т = 17/1 XNUMX XNUMX_ш = = (75 -10³) / 3 = 2,97 mOhm.

Příklad 1.7.4. Přepnutí schématu zapojení

Porovnejte množství tepla uvolněného při ohřevu dvou identických spirál za stejnou dobu, pokud jsou spirály nejprve zapojeny sériově – (2, a poté paralelně – 0₂.

Pro sériové připojení Я_yosl = 2/? a paralelně Я_iAR = I/2. Proto s konstantním napětím 0 Množství tepla je úměrné výkonu (2, = a 2 /(2Ω) и (), = 2a 2 /I. Jejich poměr s postupným zvyšováním odporů rezistoru R, rezistoru R?₂, rezistor Я₃.

Obr. 1.7.7. K cvičení 1.7.3