Złącza fotowoltaiczne MC4 firmy Multi-Contact - po prostu najlepsze

Rys. 1. Multi-lams - sprężyste elementy kontaktowe

Rozwiązania Multi-Contact opierają się na specjalnym elementom sprężystym Multi-lams (rys. 1), które zapewniają minimalną rezystancję kontaktu w planowanym czasie działania. W przypadku złączy przemysłowych Multi-lams umożliwiają przesył prądu o dużych wartościach (nawet 80 kA) z możliwością wykonania wielu cykli połączeniowych (rys. 2).

W przypadku złączy PV liczba cykli połączeniowych może być niewielka, ale wymaga się, aby złącza zapewniły transport energii elektrycznej wyprodukowanej przez panele PV do przetwarzających ją falowników z minimalnymi stratami w długim okresie działania (powyżej 20 lat) i w trudnych warunkach zewnętrznych. Powyższe wymagania spełniają złącza fotowoltaiczne oraz niskooporowe przewody solarne firmy Multi-Contact. Multi-Contact gwarantuje rezystancję kontaktu w chwili połączenia oraz po ok. 20 latach nie przekraczającą 0,35 mΩ.

Rys. 2. Multi-lams w złączach przemysłowych

Rys. 3. Złącza PV z serii MC4

Już w fazie projektowania złączy wzięto pod uwagę ich czas działania wybierając odpowiednie materiały, z których będą wykonane. W przypadku elementów kontaktowych zdecydowano się na miedź pokrytą cyną, gdyż na połączeniu Cu-Sn powstaje różnica potencjału równa 260 mV zapewniająca mniejszą szybkość korozji elektrochemicznej w miarę upływu czasu. Dla porównania, kontakty miedziane pokryte srebrem są gorszym rozwiązaniem, gdyż różnica potencjału styku Cu-Ag wynosi 320 mV.

Wobec stosunkowo krótkiej historii światowej fotowoltaiki nie można powołać się na wyniki pomiarów rezystancji kontaktu w działającej instalacji, w związku z tym, aby udowodnić jakość wykonuje się badania starzeniowe złączy poddając je narażeniom temperaturowym i środowiskowym w komorze klimatycznej.

Rys. 4. Wyniki testu symulującego zachowanie złączy MC4 po ok. 20 latach pracy

Rys. 5. Wyniki monitoringu rzeczywistej instalacji w fi rmie Multi-Contact

Dla omawianych złączy takie testy przeprowadzono w 2012 roku. Badano rezystancję w wszystkich krytycznych punktach, a proces starzenia zasymulowano wykonując 400 cykli grzania i chłodzenia w zakresie temperatur od -40 do + 85°C. Po każdych 50. cyklach złącza rozłączano, mierzono rezystancję i ponownie łączono.

Rys. 6. Zależność rezystancji kontaktu od temperatury i jakości połączenia z przewodem

W ostatnim etapie poddano je działaniu wysokiej temperatury (85°C) w wilgotnej atmosferze (715 g/kg) przez 1000 godzin. Wyniki testu przedstawia rysunek 4. Jak widać początkowa rezystancja kontaktu po połączeniu nigdy nie przekroczyła 0,35 mΩ i spodziewana długookresowa rezystancja kontaktu nie przekroczy 0,35 mΩ.

Rezystancja połączenia przewodu ze złączem z wykorzystaniem odpowiedniego narzędzia nie przekroczyła 60 µΩ. Multi-Contact jako jeden z bardzo niewielu producentów może również podać wyniki 12-letniego monitoringu połączeń własnej instalacji PV umieszczonej na dachu firmy (rys. 5). Porównanie wartości z rysunku 4 i 5 pokazuje znaczne różnice wartości pomiarowych uzyskanych w pomiarach instalacji rzeczywistej (R≤180 µΩ ) i wartości zmierzonych w komorze klimatycznej (R≤350 µΩ ), co pokazuje że badania w komorze można traktować jako tzw. najgorszy przypadek.

Bardzo ważnym czynnikiem, często niedocenianym, wpływającym na całkowitą rezystancję jest odpowiednie zaciśnięcie złączy na przewodzie. W przypadku nieprawidłowego zaciśnięcia, działania nieodpowiednimi narzędziami rezystancja instalacji szybko wzrasta wraz ze wzrostem temperatury otoczenia (rys. 6). Z tego powodu Multi-Contact oferuje specjalnie zaprojektowaną zaciskarkę do złączy MC4, która nie tylko zapewnia odpowiednią jakość połączenia, ale również znacznie przyspiesza wykonanie instalacji.

Uwaga na podróbki

Fot. 7. Zaciskarka do złączy MC4 i obok prawidłowo zaciśnięty pin

Od momentu stworzenia systemu złączy MC4 przez firmę Multi-Contact na rynku pojawiło się wiele ich kopii różnych producentów z Azji i Europy. Kopie wyglądają podobnie do oryginałów (fot. 8), ale ich parametry techniczne, niewidoczne dla oka, przeważnie są znacznie gorsze, co potwierdzają niezależne badania wykonane przez niemiecki TÜV Rheiland, który metodami termowizyjnymi pokazał, że podrabiane elementy przegrzewają się.

Wszystkie elementy połączeniowe produkowane przez firmę Multi-Contact odpowiadają obowiązującym normom (DIN V VDE V 01263, ochrona przed dotykiem bezpośrednim - IP2X, według normy IEC60529), zapewniając bezpieczeństwo użytkowania nawet w sytuacji rozłączenia obwodu, a należy zdać sobie sprawę, że napięcie nominalne instalacji może wynosić nawet 1000 V. Firma uzyskała następujące certyfikaty dla swoich złączy: UL, TÜV, GOST, szczelności IP68 1 h/1 m, odporności na zasolenie (ważne w obszarach morskich) oraz odporności na amoniak gazowy zawarty w powietrzu (ważne w terenach rolniczych).

Przewody

Fot. 8. Oryginalne złącza MC4 (pierwsze z lewej) i ich kopie

Złącza można łączyć z przewodami solarnymi o przekrojach 1,5, 2,5, 4, 6 i 10 mm². Przewody solarne oferowane przez firmę Multi-Contact charakteryzują bardzo dobre parametry elektryczne (mała rezystancja), mechaniczne (elastyczność w niskiej temperaturze, odporność na rozciąganie), chemiczne i środowiskowe. Przewody są pokryte substancją ograniczającą palenie. Czas działania przewodów podawany w katalogu wynosi 25 lat. Przewody mają certyfikat TÜV.

Dodatkowe informacje, próbki i katalogi można otrzymać w firmie Semicon - autoryzowanego dystrybutora produktów dla fotowoltaiki firmy Multi- Contact.

mgr inż. Alicja Miłosz
Semicon Sp. z o.o.
www.semicon.com.pl