MC4 – oryginał jest tylko jeden!

Ćwierć wieku temu firma Multi-Contact ze Szwajcarii (obecnie Staubli EC) opracowała i wprowadziła do produkcji złącza fotowoltaiczne MC3 i MC4, gdzie cyfry 3 i 4 oznaczają średnicę kontaktu wtyk/gniazdo. Szybko zyskały one popularność i obecnie moc instalacji PV z ich wykorzystaniem wynosi ok. 360 GW.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Staubli EC zajmuje znaczącą pozycję wśród producentów złączy wykorzystywanych w wielu dziedzinach przemysłu dzięki specjalnym elementom sprężystym o nazwie multi-lams (rys. 1), które zapewniają doskonały kontakt elektryczny gwarantujący minimalną rezystancję kontaktu (opór elektryczny), a co za tym idzie, minimalne straty przesyłanej energii w planowanym czasie działania. W przypadku złączy fotowoltaicznych jest to 25 lat.

 
Rys. 1. Elementy sprężyste multi-lams w gniazdach złączy MC

Złączom fotowoltaicznym stawia się bardzo duże wymagania ze względu na trudne warunki zewnętrzne, w których muszą pracować przez wiele lat. Ich parametry techniczne powinny być stabilne przez cały okres działania instalacji, a nie tylko w momencie uruchomienia. Muszą być odporne na temperaturę, zawartość soli i amoniaku w powietrzu oraz inne zanieczyszczenie środowiska. Powinny być wodoszczelne i niepalne. Aby zapewnić bezpieczeństwo elektryczne i pożarowe, powinny mieć zabezpieczenie przed rozłączeniem w czasie przepływu prądu oraz zapewniać bardzo dobry kontakt elektryczny. Dobry kontakt elektryczny to minimalne straty energii w postaci grzania, a w konsekwencji dobry stan izolacji instalacji PV w ciągu długiego czasu, brak zagrożenia pożarem, mniejsza konieczność napraw, większy zysk finansowy.

 
Rys. 2. Punkty pomiarowe w teście starzeniowym

Już w fazie projektowania złączy wzięto pod uwagę czas ich działania, wybierając odpowiednie materiały, z jakich będą wykonane. W przypadku metalowych elementów kontaktowych zdecydowano się na miedź pokrytą cyną, gdyż na połączeniu Cu-Sn powstaje różnica potencjału równa 260 mV, zapewniając mniejszą szybkość korozji elektrochemicznej w miarę upływu czasu. Dla porównania, kontakty miedziane pokryte srebrem są gorszym rozwiązaniem, gdyż różnica potencjału Cu-Ag wynosi 320 mV. Wybór złączy z kontaktami srebrzonymi jest jeszcze gorszą decyzją z punktu widzenia ich łączenia z cynowanymi przewodami, ponieważ potencjał elektrochemiczny srebro-cyna wynosi aż 470 mV.

 
Rys. 3. Symulacja procesu starzenia złączy MC4

Aby udowodnić jakość swoich złączy, firma Multi-Contact przeprowadziła badania starzeniowe, poddając je dużym zmianom temperatury i wilgotności w komorze klimatycznej. Rezystancję mierzono w 3 punktach (rys. 2):

  • połączenie wtyk/gniazdo UK,
  • połączenie przewodu z wtykiem UCS,
  • połączenie przewodu z gniazdem UCB.

W pierwszym kroku zmierzono rezystancję zaraz po połączeniu gniazda z wtykiem. Proces starzenia zasymulowano, wykonując 10 000 cykli grzania i chłodzenia w zakresie temperatur od –40 do + 85°C (rys. 3). Po każdych 50 cyklach złącza rozłączano, mierzono rezystancję i ponownie łączono. W ostatnim etapie poddano je działaniu wysokiej temperatury (85°C) w wilgotnej atmosferze (715 g/kg) przez 1000 h. Wyniki testu przedstawia rysunek 4.

 
Rys. 4. Wyniki testu symulującego zachowanie złączy MC4 po ok. 25 latach pracy

Wyniki można zinterpretować w następujący sposób:

  • początkowa rezystancja kontaktu po połączeniu nigdy nie przekroczyła 0,35 mΩ,
  • spodziewana długookresowa rezystancja kontaktu nie przekroczy 0,35 mΩ,
 
Rys. 5. Wynik monitoringu rzeczywistej instalacji w firmie Multi-Contact

Co więcej, firma Multi-Contact przez 12 lat testowała rezystancję połączeń w rzeczywistych warunkach pracy na własnej instalacji fotowoltaicznej w siedzibie firmy. Wyniki przedstawia rysunek 5. Maksymalna rezystancja kontaktu wtyk/gniazdo zmierzona w warunkach rzeczywistych nie przekroczyła wartości 180 μΩ.

 
Rys. 6. Przekrój przez prawidłowe (z lewej) i nieprawidłowe zaciśnięcie przewodu

Bardzo ważnym czynnikiem i często pomijanym, wpływającym na całkowitą rezystancję instalacji jest odpowiednie zaciśnięcie złączy na przewodzie (rys. 6).

 
Rys. 7. Zależność rezystancji zaciśnięcia złącza z przewodem od temperatury

W przypadku użycia nieodpowiednich narzędzi rezystancja instalacji (czyli straty wyprodukowanej energii) szybko wzrasta wraz ze wzrostem temperatury otoczenia (rys. 7). Prawidłowa maksymalna rezystancja zaciśnięcia w opisanym wyżej eksperymencie wynosiła ok. 50 μΩ, nieprawidłowa ok. 600 μΩ.

 
Rys. 8. Zależność przewodności, rezystancji oraz siły wyrwania od sposobu zaciśnięci

Niemieckie Forum Kablowe oszacowało zależność przewodności, rezystancji i siły wyrwania od jakości zaciśnięcia związanej z kształtem przekroju uzyskanego w czasie zaciskania (rys. 8). Zielone pole na wykresie odpowiada prawidłowemu zaciśnięciu.

Od momentu stworzenia systemu złączy MC4 przez firmę Multi-Contact na rynku pojawiło się wiele ich kopii producentów z Azji i Europy (rys. 9). Podróbki wyglądają podobnie do oryginałów, ale ich parametry techniczne, niewidoczne dla oka, są przeważnie znacznie gorsze. Podobieństwo zewnętrzne spowodowało błędne odbieranie wszystkich złączy jako MC4. W 2004 r. niemiecki TÜV Rheiland wykonał eksperyment, którego celem było porównanie obciążonych złączy fotowoltaicznych obecnych na rynku. Wykonane w podczerwieni zdjęcia złączy pokazuje rysunek 10.

 
Rys. 9. Oryginalne złącza MC4 (pierwsze z lewej) i ich kopie

Obraz termowizyjny wykazał, że niektóre złącza bardzo się grzeją w przeciwieństwie do złączy MC3 i MC4. Należy brać to pod uwagę, dokonując wyboru elementów instalacji. Przed podjęciem decyzji o wyborze modułów ważną sprawą jest dokładne sprawdzenie, jakie złącza w nich występują. Nie wolno zadowolić się informacją, że są "kompatybilne z MC4". Norma IEC IEC62548 zabrania łączenia złączy różnych producentów, potwierdzając zasadność tego oświadczenia. Druga istotna sprawa to bardzo częsty brak dostępności na rynku złączy jakoby "kompatybilnych z MC4", takich samych jak w panelach zaprojektowanych dla danej elektrowni. Doświadczenie pokazuje, że instalatorzy stają przed bardzo dużym problemem, jeśli chcą dostosować się do wymagań w/w normy i nie ryzykować odpowiedzialności za szkody wywołane ewentualnym pożarem spowodowanym mieszaniem typów złączy. Trzeba zdawać sobie sprawę, że w przypadku wyboru złączy o złej jakości przez producenta modułów, rezystancja kontaktu tych dwóch złączy pomnożona przez liczbę modułów w instalacji to pewne źródło strat wyprodukowanej energii (a więc i zysku) wzrastające w czasie użytkowania (25 lat).

 
Rys. 10. Złącza i termogram w czasie pracy


mgr inż. Alicja Miłosz

Semicon
tel. 22 615 83 40
www.semicon.com.pl

Więcej na www.semicon.com.pl
Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Komponenty do instalacji energetyki odnawialnej
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Komponenty
Specjalistyczne pianki poliuretanowe DUNA Corradini w zastosowaniach przemysłowych i modelarskich
Komponenty
ELANTAS – materiały toolingowe dla przemysłowej produkcji form i narzędzi
Komponenty
Płyty modelarskie i narzędziowe Base Materials – charakterystyka i zastosowania
Komponenty
Czyszczenie i konserwacja elektroniki w przemyśle oraz serwisie IT – jak właściwie dobrać sprężony gaz
Produkcja elektroniki
Optymalizacja przygotowania zewnętrznego w SMT - firma CPS wdraża FUJI Smart Setup Station
Pomiary
Zaawansowane testowanie Flying Probe w praktyce produkcyjnej - wdrożenie systemu TAKAYA APT-2600FD-A
Zobacz więcej z tagiem: Zasilanie
Gospodarka
SMA otwiera w Niemczech nową fabrykę gigawatową. Inwestycja za 80 mln euro wzmocni europejski przemysł OZE
Technika
Filtry przeciwzakłóceniowe: przegląd rynku, technologii i zastosowań
Gospodarka
Pylontech uruchamia seryjną produkcję ogniw LFP 588 Ah i 601 Ah

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów