Conector em Y MC4 ou caixa combinadora: qual é a opção ideal para o painel?

Um conector de ramificação em Y do tipo MC4 conecta duas cadeias em paralelo no painel, em vez de encaminhá-las para uma caixa combinadora. A viabilidade dessa configuração é, antes de tudo, uma questão de corrente de falha, e só depois uma questão de custo, pois uma ramificação em Y não possui fusível e não pode ser desligada sob carga. Isso só é adequado quando os condutores em paralelo são capazes de suportar a corrente que as cadeias vizinhas podem injetar em caso de falha. Analise isso primeiro, e a escolha entre um conector de ramificação e uma caixa combinadora geralmente se resolve por si só.

Resposta curta

Um conector em Y é adequado para duas cadeias, desde que a corrente nominal permaneça dentro dos limites do conector e que a norma aplicável permita a conexão em paralelo sem proteção individual por cadeia. Uma caixa combinadora é necessária assim que três ou mais strings forem conectadas em paralelo, quando cada string precisar de proteção contra sobrecorrente ou quando o painel precisar de um ponto de desconexão ou monitoramento. O ponto de cruzamento fica entre a segunda e a terceira string e é definido pela corrente de falha, e não pelo tamanho do painel.

O que um conector em Y do tipo MC4 realmente faz

Termo	O que isso significa neste contexto
Conector de ramificação	Conectores em paralelo no conjunto, com uma entrada se dividindo em duas saídas ou o contrário
String	Uma série de módulos cujas tensões se somam e cujas correntes não se somam
Isc	Corrente de curto-circuito de uma string, conforme a ficha técnica do módulo
Retroalimentação	A cadeia com falha recebe das cadeias paralelas
Fator de serviço contínuo	O fator multiplicador que um código aplica ao Isc ao dimensionar condutores e proteções, geralmente 1,25
Caixa combinadora	Um gabinete com proteção individual por fio e, geralmente, um seccionador

A diferença elétrica entre os dois é fácil de explicar. Um conector de derivação é uma junta mecânica que, por acaso, coloca dois circuitos em paralelo. Uma caixa combinadora é um dispositivo de proteção que, por sua vez, também os coloca em paralelo, e o restante da comparação decorre dessa diferença.

As configurações variam de acordo com o arranjo. Um tipo comum de conector MC4 em Y divide uma entrada em duas saídas, sendo utilizado quando um único cabo de conexão direta atende a duas cadeias em paralelo. O inverso, em que duas entradas se combinam em uma saída, ocorre quando duas cadeias são conectadas a um único cabo que vai até o inversor. A escolha do conector depende de onde ocorre a conexão em paralelo, e não do conector em si, e a disposição dos pinos e a polaridade devem corresponder ao restante da cadeia.

Existem combinadores de corrente de falha

Em uma única string, um curto-circuito é alimentado pela própria corrente de curto-circuito (Isc) da string. Em um módulo moderno, esse valor é de cerca de 13,5 A, e os cabos e o conector do módulo são projetados para suportar essa corrente sem dificuldade.

Quando duas cadeias são conectadas em paralelo, a aritmética muda. Se uma cadeia apresentar falha, a cadeia em bom estado fornece corrente para o ponto de falha, além de contribuir com sua própria corrente. Com três cadeias, as outras duas fornecem corrente para o ponto de falha. Os condutores com falha agora precisam conduzir essa corrente combinada, embora tenham sido dimensionados para uma única cadeia.

Cordas em paralelo	Isc combinado	Retroalimentação em uma string com falha
1	13,5 A	nenhum
2	27,0 A	13,5 A
3	40,5 A	27,0 A
4	54,0 A	40,5 A

É por isso que a maioria dos códigos de instalação fotovoltaica exige proteção contra sobrecorrente em cada string quando três ou mais são conectadas em paralelo. A fusível interrompe o retorno de corrente antes que o condutor com falha seja danificado. Os fusíveis precisam de um local para serem instalados, e esse local é uma caixa combinadora. Uma derivação em Y não tem onde colocá-los, e é exatamente por isso que os dois produtos coexistem, em vez de um substituir o outro.

No caso de duas cadeias, muitas vezes não é necessária proteção, desde que os condutores possam suportar a corrente de falha total disponível. Essa condição deve ser verificada com base na ficha técnica do módulo e na norma aplicável, e não simplesmente presumida, e é a única verificação que determina se uma derivação em Y é permitida.

Quando é necessária proteção, sua capacidade nominal é determinada pelo módulo, e não pelo conector. Cada ficha técnica do módulo indica a capacidade máxima do fusível em série, que normalmente varia entre 15 e 25 A nos módulos modernos, e esse valor define qual deve ser a proteção da cadeia. Um conector com classificação superior à do fusível do módulo não elimina essa exigência. Significa apenas que o conector não é o componente limitante.

Quando uma derivação em Y é a escolha certa

• Apenas duas cordas, e os condutores foram verificados em relação à corrente de falha combinada.
• Não há necessidade de desligar naquele ponto da matriz.
• O peso e o espaço são importantes. Seja em um telhado ou em um painel flutuante, retirar uma caixa de proteção da lista de materiais representa uma economia real em acessórios de montagem e mão de obra.
• A junção é permanente. Nada no projeto sugere que alguém venha a isolar uma string nesse ponto posteriormente.
• Sensibilidade ao custo no nível da cadeia. Dois conectores de ramificação custam uma fração do preço de um gabinete com fusíveis e um seccionador.

Quando você precisar de uma caixa combinadora

• Três ou mais sequências, onde é necessária proteção por circuito e um conector de derivação não tem onde instalar um fusível.
• É preciso dar um tempo para manutenção ou para o procedimento de isolamento do inversor.
• Monitoramento ou medição no nível da cadeia faz parte da especificação.
• A junta deve estar em boas condições de funcionamento. Uma caixa combinadora atribui a cada cadeia sua própria entrada e pode ser aberta sem cortar o cabo.
• A organização dos cabos é um fator importante. Seis fios conectados a três conectores de ramificação são mais difíceis de manter organizados e de inspecionar do que um único compartimento com prensa-cabos.

Escolher entre eles

Se a situação for	Uso	Por que
Dois fios, condutores verificados quanto à corrente de falha	Ramo Y	Não é necessária proteção, nem caixa de montagem
Três ou mais sequências	Caixa combinadora	É necessário realizar a fusão por string; não há outro lugar onde colocá-la
Duas sequências, mas foi especificada uma desconexão	Caixa combinadora	O gabinete possui o seccionador
Seja em telhados ou flutuante, o peso é fundamental	Ramo Y, se permitido	Remove um gabinete e seus acessórios de fixação
A legislação local exige proteção para cada sequência de caracteres	Caixa combinadora	Exigência do código, não uma preferência
Corrente combinada superior à capacidade nominal do conector	Reestruturação	Veja o cálculo do tamanho abaixo

Quanto custam as duas opções na prática

Um conector de ramificação adiciona dois pares acoplados onde antes havia uma única junção. Ambos são interfaces de contato com resistência própria e, em ambos, é possível que uma metade parcialmente encaixada passe despercebida. Isso não é motivo para evitar a peça, mas exige maior rigor na instalação: cada par deve estar totalmente travado, e o conjunto precisa de suporte para que o peso dos cabos não exerça tração sobre as juntas.

Uma caixa combinadora acomoda as conexões dentro de um compartimento, onde ficam protegidas e podem ser inspecionadas. Ela também requer um ponto de fixação, um prensa-cabos para cada cabo e espaço livre para a abertura da porta. Em um arranjo montado em trilhos no telhado, esse ponto de fixação é, às vezes, o fator decisivo para o layout.

A economia proporcionada por um conector de derivação é significativa no trecho de conexão. A conexão em paralelo no painel solar reduz pela metade o número de cabos que retornam ao inversor e, em um trecho longo de corrente contínua, isso diminui tanto o uso de cobre quanto a queda de tensão. Quando o painel solar já está localizado próximo ao inversor, a economia é pequena e a instalação do gabinete é mais simples.

A verificação de tamanho que pega as pessoas de surpresa

Não basta somar o Isc. Os condutores e os dispositivos de proteção são dimensionados com base no Isc multiplicado por um fator de serviço contínuo, geralmente 1,25 em circuitos fotovoltaicos, pois um módulo pode permanecer na potência nominal ou acima dela por horas.

Cordas em paralelo	Isc combinado	Após um fator de 1,25	É compatível com um conector de 30 A?
1	13,5 A	16,9 A	Sim
2	27,0 A	33,8 A	**Não**
3	40,5 A	50,6 A	Não
4	54,0 A	67,5 A	Não

A segunda linha é aquela que vale a pena ler duas vezes. Duas cadeias de um módulo moderno de 13,5 A somam 33,8 A após a aplicação do fator, o que já está acima da capacidade nominal de um conector de 30 A. Isso não proíbe automaticamente o uso de um conector de derivação MC4 Y em todas as jurisdições, pois o fator aplicado a um conector não é idêntico em todos os lugares, mas significa que a suposição de que a peça suporta confortavelmente duas cadeias modernas está errada com frequência suficiente para que valha a pena verificar a cada vez. Módulos mais antigos, com Isc mais baixo, deixavam mais margem de segurança, e muito do conhecimento prático foi adquirido com eles.

Para obter informações básicas sobre como a proteção é aplicada a circuitos CC em geral, consulte o sobrecorrente Referência. Se o seu caso de duas strings ficar próximo ou acima da classificação, as opções viáveis são uma configuração de módulo com corrente mais baixa, um conjunto de ramificação maior ou uma caixa combinadora. Adicionar um conector maior a uma ramificação que o restante da string não consiga acompanhar não adianta nada.

O que especificar

Seja para comprar um conector de derivação ou para especificar uma caixa combinadora, as mesmas informações servem de base para o orçamento:

• Número de strings a serem executadas em paralelo e a configuração necessária
• Módulo Isc e a capacidade máxima do fusível em série, conforme a ficha técnica
• Tensão máxima do sistema: 1.000 V ou 1.500 V
• Seção transversal do condutor e diâmetro externo do revestimento do cabo
• Se a junta deve ser desmontável sob carga
• O código ou norma segundo o qual a instalação é inspecionada
• Quaisquer requisitos de certificação ou interoperabilidade entre marcas de conectores

Os conjuntos de ramificações são produzidos como um item de projeto, em vez de serem mantidos como uma peça de catálogo, pois a configuração depende da matriz. Isso se adapta à forma como as matrizes são efetivamente especificadas, mas significa que os dados da sequência de caracteres precisam ser fornecidos antes que a peça possa ser confirmada. Nosso conector personalizado O processo abrange como um projeto como este é conduzido, desde a análise de DFM até a validação de amostras, e o Conector solar MC4 A página apresenta as classificações da família de conectores a partir da qual esses conjuntos são fabricados.

Erros que vale a pena evitar

• Contar sequências e parar por aí. O fator que está acima do Isc é o que determina se o conector é adequado.
• Supondo que duas sequências de caracteres nunca precisem de proteção. Verifique com base na ficha técnica e na norma aplicável, em vez de se basear no hábito.
• Instalação de uma derivação em Y no local onde é necessário um seccionador. Um conector de derivação não pode ser aberto sob carga.
• Mistura de marcas de conectores em um conjunto de derivação. Os pares não certificados podem apresentar resistências de contato incompatíveis sob a corrente combinada.
• Dimensionamento do ramal com base na potência nominal de entrada do inversor. A corrente relevante está no ramal, não no inversor.
• Esquecer a capacidade nominal do fusível. Quando for necessária proteção, ela é determinada pela capacidade máxima do fusível em série do módulo, e não pelo conector.

Perguntas frequentes

Para que serve um conector em Y MC4?

Isso conecta em paralelo duas cadeias fotovoltaicas no painel, substituindo uma caixa combinadora e seus fusíveis, nos casos em que a conexão em paralelo é permitida sem proteção por cadeia e não é necessária nenhuma desconexão nesse ponto.

É possível conectar mais de duas cordas em paralelo usando conectores de ramificação?

Geralmente, não. Quando três ou mais cadeias são conectadas em paralelo, a maioria das normas exige proteção contra sobrecorrente em cada cadeia, e um conector de derivação não oferece espaço para a instalação de um fusível. Isso indica a necessidade de uma caixa combinadora.

Como posso saber se duas cadeias podem ser conectadas em paralelo sem fusíveis?

Verifique se os condutores são capazes de suportar a corrente de falha total disponível, aplicando o fator de serviço contínuo exigido pela sua norma, e confirme essas informações com base na ficha técnica do módulo e nos requisitos locais. Trata-se de uma verificação, não de uma regra geral.

Por que o fator de serviço contínuo é importante para um conector?

Como os circuitos fotovoltaicos podem permanecer na potência nominal ou próxima a ela por horas, o dimensionamento previsto pela norma aplica um multiplicador, geralmente 1,25, ao Isc. Duas cadeias modernas de 13,5 A somam 33,8 A após a aplicação desse fator, o que está acima da capacidade nominal do conector de 30 A.

Posso usar conectores de derivação para reduzir o comprimento dos cabos que vão até o inversor?

Eles reduzem o número de cabos diretos ao conectar em paralelo no arranjo, mas não eliminam a necessidade de proteção onde ela for necessária; portanto, a economia se aplica apenas ao caso permitido de duas cadeias.

Os conjuntos de derivação estão disponíveis com diferentes configurações de conectores?

Sim, e eles são produzidos sob encomenda, em vez de serem um item em estoque do catálogo; portanto, a configuração é confirmada com base na contagem de fios, nos dados do módulo e no diâmetro do condutor antes de a peça ser cotada. Os documentos de certificação para a família de conectores estão em nosso certificados seção.

Obtenha a configuração de ramificação correta para a matriz.

Envie-nos o número de strings, o módulo Isc, a capacidade máxima do fusível em série, a tensão do sistema e o diâmetro do condutor, e nós confirmaremos a configuração, informaremos se a conexão em paralelo é adequada para um conjunto de ramificação ou se é necessário um combinador, e providenciaremos amostras para validação.

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