С какого тока считать
В паспорте панели есть два тока: рабочий Imp и ток короткого замыкания Isc. Считают по Isc, причём с коэффициентом 1,25: при ясной погоде и холодном воздухе панель выдаёт больше паспортного тока.
Панели в строке соединены последовательно, поэтому ток строки равен току одной панели, а напряжения складываются. Параллельные строки складывают токи: три строки по 11 А дают 33 А на общем участке до инвертора.
Расчётный ток: I = Isc × 1,25 × число параллельных строк. Для одной строки с панелями Isc = 11 А это 13,75 А.
Длина считается в оба конца
Ток уходит по плюсовой жиле и возвращается по минусовой, значит в формуле просадки участвует удвоенная длина трассы. Про это забывают чаще всего, и реальная просадка выходит вдвое больше расчётной.
Формула: ΔU = 2 × ρ × L × I / S, где ρ = 0,0175 для меди, L – длина в одну сторону, I – расчётный ток, S – сечение.
Пример: строка на 13,75 А, инвертор в 25 метрах, кабель 4 мм². ΔU = 2 × 0,0175 × 25 × 13,75 / 4 = 3,01 В. При напряжении строки 400 В это 0,75 %, то есть с запасом.
Норма просадки строже обычной
В бытовой сети нормой считают 5 %: там потеря напряжения означает тусклый свет и недогретый чайник. На стороне постоянного тока потеря напряжения означает потерю выработки, которая уже оплачена оборудованием. Поэтому проектные нормы на участке от панелей до инвертора берут 1–2 %, на участке от инвертора до щита допускают обычные 3–5 %.
Считать «сколько это в деньгах» просто: 2 % просадки на станции 10 кВт это примерно 200 Вт в солнечный час, около 250 кВт·ч за год в средней полосе. Разница в цене между 4 и 6 мм² окупается за пару сезонов.
Готовые значения для типовых случаев
Напряжение строки 400 В, норма 2 %, медь, длина в одну сторону.
| Ток строки | 20 м | 40 м | 60 м | 100 м |
|---|---|---|---|---|
| 10 А | 4 мм² | 4 мм² | 4 мм² | 4 мм² |
| 15 А | 4 мм² | 4 мм² | 4 мм² | 6 мм² |
| 25 А | 4 мм² | 4 мм² | 6 мм² | 10 мм² |
| 40 А | 4 мм² | 6 мм² | 10 мм² | 16 мм² |
Видно, что при высоком напряжении строки просадка почти не мешает: 400 В дают запас, которого нет у низковольтных систем. Та же таблица для системы на 48 В выглядит иначе.
| Ток | 5 м | 10 м | 20 м |
|---|---|---|---|
| 20 А | 4 мм² | 10 мм² | 16 мм² |
| 40 А | 10 мм² | 16 мм² | 35 мм² |
| 60 А | 16 мм² | 25 мм² | 50 мм² |
Вывод из второй таблицы простой: низковольтную часть системы делают короткой. Подробнее про связку с аккумуляторами в статье кабель от аккумулятора к инвертору.
Проверка по нагреву
Второе условие, которое обычно выполняется само: сечение должно держать ток по нагреву. Для 4 мм² это около 38 А в воздухе, для 6 мм² около 46 А. Но на крыше кабель лежит на солнце, и к табличному току применяют понижающий коэффициент: при +45 °C это 0,74. Коэффициенты собраны в таблице токовых нагрузок.
Отдельно считают общий участок после параллельного соединения строк: там ток суммируется, а сечение часто оставляют тем же, что и на строках. Это частая ошибка в самодельных системах.
Почему 4 мм² стало стандартом
Разъёмы MC4 рассчитаны на 4 и 6 мм², под 10 мм² идут уже другие контакты. Поэтому на участке между панелями и до сборки строк почти всегда стоит 4 мм², а увеличивают сечение уже после соединительной коробки, где кабель переходит в обычный силовой. Про разъёмы подробно в статье коннекторы MC4.
Сторона переменного тока
От инвертора до щита идёт обычный силовой кабель, и считается он как любая бытовая линия: по автомату и по просадке 5 %. Для трассы по улице берут бронированный ВБШв или прокладку в земле по правилам из статьи о траншее. Сечение считается в калькуляторе сечения.
Назовите параметры панелей, схему строк и расстояния – посчитаем сечение на обе стороны и подготовим спецификацию с метражом.