การเลือกชนิดและขนาดสายไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์(1)

อีกหนึ่งบทความที่น่าสนใจ คุณจะได้เรียนรู้เพื่อนำไปประกอบการเลือกชนิดและขนาดสายไฟให้เหมาะสมกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและได้ประสิทธิผลอย่างแท้จริง และนี่คือเรื่องราวที่เรากำลังพูดถึง ซึ่งคุณจะได้พบใน “เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว” ครั้งนี้

เนื่องจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นระบบไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำ (DC) การออกแบบระบบจะต้องระมัดระวังในการพิจารณาเลือกชนิดและขนาดสายไฟให้เหมาะสม ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบ หากเลือกสายไฟที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้เกิดความร้อนสูงและเกิดไฟไหม้จากกระแสที่มากเกินได้ รวมถึงการเลือกใช้ขนาดสายไฟและการต่อเชื่อมที่ถูกต้องจะทำให้ผู้ใช้ไม่ต้องไปดูแลรักษาเป็นเวลานานและปลอดภัยตลอดอายุการใช้งานเลยทีเดียว
การเลือกชนิดและขนาดสายไฟได้ถูกต้อง จะช่วยเพิ่มสมรรถนะและความเชื่อถือของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ โดยสายไฟจะต้องมีขนาดเพียงพอที่จะให้ปริมาณไฟฟ้ามากที่สุดไหลไปตามสายไฟได้และเกิดการสูญเสียแรงดันในสายไฟน้อย รวมถึงสายไฟควรมีระยะสั้นเท่าที่จำเป็น เนื่องจากสายไฟมีความต้านทานอยู่ จึงต้องมีแรงดันในการผลักให้กระแสไหลไปตามสายไฟ ถ้าความต้านทานของสายไฟมากขึ้น ยิ่งต้องใช้แรงดันมากขึ้น ปริมาณแรงดันที่ใช้ผลักกระแสนี้เรียกว่า แรงดันตกในสายไฟ

ข้อสังเกต:

  • ที่แรงดันเท่ากัน ไฟฟ้าจะไหลไปตามสายไฟขนาดใหญ่มากว่าสายไฟขนาดเล็ก
  • สายไฟที่ยาวเกินไป จะทำให้สูญเสียแรงดันมากเกินไปด้วย
  • แรงดันตกในสายไฟเกิดจากปริมาณไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟ, ขนาดสายไฟและความยาวสายไฟ โดยคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้

แรงดันที่สูญเสีย=กระแสไฟฟ้า x [0.02 x ความยาว(ม) / พื้นที่หน้าตัด (มม.2)]

ชนิดของสายไฟ
ภายในสายไฟจะประกอบด้วยโลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้า (Conductor) เช่น อลูมิเนียมและทองแดง ฯลฯ โดยทั่วไปจะใช้สายไฟที่ทำจากตัวนำไฟฟ้าทองแดง ซึ่งมีหลายชนิด เช่น สายไฟทำจากทองแดงเส้นใหญ่เส้นเดียวอยู่ภายในปลอกฉนวน, สายไฟทำจากทองแดงเส้นเล็กหลายๆ เส้นบิดอัดเป็นเกลียวอยู่ภายในปลอกฉนวน เรียกว่า สายไฟตีเกลียว (Stranded wire) จะนิยมใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะมีความยืดหยุ่นสูง ต่างจากสายไฟสายเดี่ยวที่เมื่อบิดงอจะแตกหักได้ง่าย จึงไม่ใช้กัน และสายเคเบิ้ล (Cable) ซึ่งรวมหลายตัวนำไฟฟ้าไว้ในสายไฟเส้นเดียว โดยมีฉนวนชั้นในหุ้มตัวนำไฟฟ้าแต่ละเส้นและฉนวนชั้นนอกหุ้มสายไฟทั้งหมดเข้าไว้ด้วยกัน
การเลือกชนิดสายไฟต้องพิจารณาถึงปริมาณรวมของไฟฟ้าที่ไหลไปตามสายไฟ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง พร้อมกันนี้ควรติดตั้งฟิวส์เพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วด้วย

   

ขวา: สายเคเบิ้ล
ซ้าย: สายไฟตีเกลียว

การเลือกชนิดและขนาดสายไฟ มีหลักในการพิจารณาดังต่อไปนี้

  1. อย่าใช้สายไฟที่ยาวเกินความต้องการใช้งานที่แท้จริง
  2. ค่าสูงสุดของแรงดันตกในสายไฟของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 12 โวลต์ ไม่ควรเกิน 0.5 โวลต์ และระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 24 โวลต์ ไม่ควรเกิน 1 โวลต์
  3. ใช้ชนิดของสายไฟให้เหมาะสมกับการใช้งาน
    • สายไฟที่ใช้งานแบบฝังดิน ต้องมีฉนวนที่ได้รับการออกแบบให้ทนต่อเห็ดราและความชื้นภายใต้ผิวดิน
    • สายไฟที่ใช้งานกลางแจ้ง ต้องมีฉนวนที่ได้รับการออกแบบให้สามารถตากแดดตากฝนและทนต่ออุณหภูมิสูง หรือควรติดตั้งในรางสายไฟ
    • สายไฟที่ใช้งานภายในบ้านหรืออาคาร ห้ามนำไปใช้งานผิดประเภทเป็นอันขาด เช่น นำไปใช้งานภายนอกหรือฝังดิน ฯลฯ

    หมายเหตุ:

    1. สายไฟที่ใช้ในการจ่ายกำลัง (วัตต์) ที่เท่ากัน ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 24 โวลต์ ต้องใช้สายไฟที่มีขนาด 1/4 ของขนาด (มม.2) สายไฟที่ใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ 12 โวลต์
    2. การจ่ายกระแสปริมาณที่เท่ากันโดยไม่ให้เกิดแรงดันตกเพิ่มขึ้น ถ้าสายไฟมีความยาวเป็น 2 เท่า ต้องเพิ่มขนาด (มม.2) ให้ใหญ่เป็น 2 เท่าด้วย
  4. อย่าใช้สายไฟที่เล็กกว่า 2.5 มม.2 หรือ 12 AWG* ในการต่อสายไฟของระบบเซลล์แสงอาทิตย์
  5. อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ไฟฟ้า (เช่น ตู้เย็น, เครื่องซักผ้าและเครื่องสูบน้ำ ฯลฯ ยกเว้น พัดลม) ต้องใช้สายไฟที่สามารถจ่ายกระแสอย่างน้อยที่สุดเป็น 2 เท่าของกระแสที่ต้องการในภาวะปกติ เพราะมอเตอร์ไฟฟ้าต้องการกระแสเพิ่มขึ้นในตอนเริ่มเดินเครื่อง
การเลือกขนาดสายไฟที่เหมาะสม
การกำหนดขนาดสายไฟที่เหมาะสมกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้นต้องใช้ตารางแสดงข้อมูลสำหรับการต่อสายไฟต่างๆ ของระบบ 12 โวลต์และ 24 โวลต์ ก่อนการใช้ตารางคุณจะต้องรู้ข้อมูลในการคำนวณขนาดสายไฟดังนี้ แรงดันของระบบเซลล์แสงอาทิตย์, ความยาวของสายไฟตลอดทั้งเส้นและปริมาณกระแสมากที่สุดที่ต้องไหลไปตามสายไฟ ทั้งนี้คุณจะได้เลือกตารางที่ตรงกับความต้องการ ซึ่งจะนำเสนอรายละเอียดของตารางและตัวอย่างการคำนวณในตอนต่อไป
การต่อเชื่อมและเดินสายไฟ
การต่อสายไฟในการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ควรทำเป็นอย่าง เพราะแรงดันไฟฟ้าที่นำมาใช้ในการผลักไฟฟ้าให้ไหลไปตามสายไฟนั้นต่ำมากๆ วิธีที่ควรใช้ต่อสายไฟ คือ ใช้คอนเนกเตอร์แบบสกรู (Screw connector) ช่วยให้ทำความสะอาดได้ง่ายและไม่ควรละเลยการตรวจเช็คสกรูและขันให้แน่นอยู่เสมอ การเดินสายไฟส่วนต่างๆ ของระบบควรติดตั้งในรางสายไฟ
ข้อต่อแบตเตอรี่เป็นทางผ่านของพลังงานที่เข้าและออกแบตเตอรี่ทั้งสิ้น จึงควรใช้สกรูในการต่อเชื่อมและนำสกรูร้อยเข้าที่ขั้วแบตเตอรี่ อย่านำสายไฟต่อโดยตรงกับขั้วแบตเตอรี่ จะเป็นการดีหากใช้คอนเนกเตอร์แบบสกรู
นอกจากนี้แล้ว คอนเนกเตอร์แบบสกรูยังเป็นตัวเชื่อมที่ดีสำหรับการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์อีกด้วย รวมถึงควรหมั่นเช็คเพื่อให้สกรูแน่นอยู่เสมอ ที่ขอเน้นย้ำ คือ ต้องทำความสะอาดและขันจุดต่อเชื่อมต่างๆ อย่างต่อเนื่อง ควรทำให้ได้อย่างน้อยที่สุดปีละ 1 ครั้ง เพราะหากเกิดรอยรั่วจะได้สูญเสียน้อยที่สุด

คอนเนกเตอร์แบบสกรู ตัวเชื่อมที่ดีสำหรับการต่อสายไฟในระบบเซลล์แสงอาทิตย์

เรื่องราวของการเลือกชนิดและขนาดสายไฟยังไม่จบเพียงเท่านี้ ในตอนต่อไปของ “เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว” จะนำเสนอตารางแสดงข้อมูลสำหรับการต่อสายไฟในการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ พร้อมด้วยตัวอย่างการคำนวณที่จะทำให้คุณเข้าใจในการกำหนดขนาดสายไฟให้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างถูกต้อง

*AWG (American Wire Gauge) สามารถแปลงเป็นหน่วย มม.ได้ดังนี้
4 AWG = 21.1 มม.2 10             AWG = 5.28 มม.2 16             AWG = 1.32 มม.2
6 AWG = 13.4 มม.2 12             AWG = 3.32 มม.2
8 AWG = 8.41 มม.2 14             AWG = 2.09 มม.2

อ้างอิง : http://www.leonics.co.th/html/th/aboutpower/greenway17.php