Solar Photovoltaic Pump Controller INSTRUCTION MANUAL

كيفية توصيل مصفوفة بطاريات الطاقة الشمسية

كيفية توصيل مصفوفة بطاريات الطاقة الشمسية:

يتم توصيل البطاريات بنفس طريقة توصيل الخلايا للحصول على قيم جهد وتيار مختلفة و المصفوفة يتكون من عدة بطاريات يتم توصيلها ببعض على التفرع ( التوازي ) او على التسلسل ( التوالي ) لتحقيق الجهد المطلوب أو بشكل مختلط.

 أولاً :عند التوصيل على التسلسل (التوالي) Series  تتضاعف قيمة الجهد و يبقى الأمبير ثابت. فمثلآ عند توصيل أربع بطاريات 100A  و جهد 12V على التسلسل يصبح الجهد 48V و ويبقى الامبير ثابت 100A   كما في الشكل 1

ثانياً :عند توصيل البطاريات على التفرع ( التوازي Parallel ) يتضاعف الأمبير و ويبقى الجهد ثابت. فمثلآ عند توصيل أربع بطاريات 100A  و جهد 12V  على التفرع يبقى الجهد ثابت على  12V و يصبح الأمبير 400 A كما في الشكل 2

ثالثاً :يتم توصيل البطاريات على التسلسل والتفرع بآن واحد للحصول على جهد وأمبير محددة حيث يتم عمل مجموعة من السلاسل Strings و السلسلة الواحدة عبارة عن مجموعة من البطاريات التي يتم توصيلها على التسلسل و جمبع السلاسل لها فولت متطابق يعتمد على مواصفات منظم الشحن  ثم يتم توصيل هذه السلاسل على التفرع للوصول الى الأمبير و القدرة التخزينة المطلوبة للمصفوفة فمثلآ عند توصيل أربع بطاريات 100A  و جهد 12V  بهذه الطريقة نحصل على جهد مقداره  24 V و الأمبير 200 A  كما في الشكل 3.

ملاحظات هامة:

· يجب أن تكون جميع البطاريات المربوطة عللى التسلسل أو التفرع من نفس النوع و هذا يحسن كلاً من السلامة والأداء لمصفوفة البطاريات .

· يتم تكوين مصفوفة البطاريات عن طريق التوصيل على التسلسل أو التفرع و ذلك لتحقيق الجهد و الأمبير المطلوب طبقأ لمواصفات منظم الشحن 196 V //96 V/ 48 V / 24 V/ 12 V.

كيفية برمجة منظم الشحن العادي PWM:للطاقه الشمسيه أكثر منظمات الشحن المتواجدة بالسوق تحتوي على عدة خواص يستطيع المستخدم تعديلها. يحتوي المنظم على زرارين, يتم الضغط على الزر الأيسر للتنقل بين الشاشات (بعض المنظمات تحتوي على ثلاثة أزرار, واحد للتنقل و اثنين للزيادة و النقصان). لمعايرة المنظم, يتم الانتقال إلى الشاشة المراد ضبطها, و من ثم يتم الضغط على الزر الأيسر بإستمرار لمدة 5 ثواني, حتى تظهر و تختفي القيمة المراد تعديلها. بعد ذلك تصبح وظيفة الزرارين (الأيمن = زيادة) و (الأيسر= نقصان). بعد تعديل القيمة, إنتظر حتى يعود المنظم للشاشة الرئيسية. بعض المنظمات تحوي ميزة التقرير المصغر عن حالة المنظومة, في الشاشة الرئيسية اضغط بالتزامن على الزر الأيمن و الأيسر مع بعض لمدة خمس ثواني, و سوف تظهر لك ثلاث شاشات يمكنك التنقل بينها بالضغط على الزر الأيسر. الشاشة الأولى: تعطيك عدد أيام الشحن منذ تركيب المنظم. الشاشة الثانية: تبين عدد حالات انخفاض الجهد عن الجهد المبرمج من أجل فصل المنظومة. الشاشة الثالثة: تبين عدد مرات إمتلاء البطارية.

كيفية برمجة منظم الشحن العادي PWM:للطاقه الشمسيه

أكثر منظمات الشحن المتواجدة بالسوق تحتوي على عدة خواص يستطيع المستخدم تعديلها. يحتوي المنظم على زرارين, يتم الضغط على الزر الأيسر للتنقل بين الشاشات (بعض المنظمات تحتوي على ثلاثة أزرار, واحد للتنقل و اثنين للزيادة و النقصان). لمعايرة المنظم, يتم الانتقال إلى الشاشة المراد ضبطها, و من ثم يتم الضغط على الزر الأيسر بإستمرار لمدة 5 ثواني, حتى تظهر و تختفي القيمة المراد تعديلها. بعد ذلك تصبح وظيفة الزرارين (الأيمن = زيادة) و (الأيسر= نقصان). بعد تعديل القيمة, إنتظر حتى يعود المنظم للشاشة الرئيسية.
بعض المنظمات تحوي ميزة التقرير المصغر عن حالة المنظومة, في الشاشة الرئيسية اضغط بالتزامن على الزر الأيمن و الأيسر مع بعض لمدة خمس ثواني, و سوف تظهر لك ثلاث شاشات يمكنك التنقل بينها بالضغط على الزر الأيسر.
الشاشة الأولى: تعطيك عدد أيام الشحن منذ تركيب المنظم.
الشاشة الثانية: تبين عدد حالات انخفاض الجهد عن الجهد المبرمج من أجل فصل المنظومة.
الشاشة الثالثة: تبين عدد مرات إمتلاء البطارية.
http://science-electrical-engineering.blogspot.com/2017/02/pwm-5.html

أهم الأشياء التي يمكن تعديلها هي:

- حجم فولتية البطاريات و تكون الخيارات كالتالي:
UL0 اوتوماتيكي، و يتطلب أن توصل البطاريات بالمنظم قبل الألواح لكي يتعرف على حجمها تلقائياً.
UL1 حجم فولتية البطاريات يساوي 12 فولت.
UL2 حجم فولتية البطاريات يساوي 24 فولت.

- فولتية تعويم البطارية Floating Charging
تضبط هذة القيمة بحسب نوعية البطارية و ما مكتوب عليها أو على كتلوجها و التي تكون في الغالب ما بين 13.5 إلى 13.8 و لا ينصح بزيادتها لأن ذلك سيؤدي إلى تلف البطارية (خصوصاً الجل) مع الوقت.

- متى يفصل الحمل للحفاظ على البطارية Low voltage disconnection(LVD)
و يفضل أن تكون هذة القيمة حوالي 12 فولت أو أكثر، لكي تضمن بأن لا تفرغ البطارية كثيراً.

- متى يعاد توصيل الحمل Low voltage Reconnection(LVR)
و يفضل أن تكون هذة القيمة حوالي 12.6 فولت أو أكثر للتأكد من أن البطارية قد اشتحنت.

- عند رؤية السهم المتجه نحو رمز اللمبة فهذا يعني أن حمل التيار الثابت DC مفعل, و العكس صحيح. يمكن تفعيل أو تشغيل تيار الحمل الثابت بضغط الزر الأيمن ( على شكل السهم الملتوي).

ملاحظات هامة:
- تحرى أن توصل البطاريات أولاً بالمنظم, ثم وصل الألواح لتفادي تعطيل المنظم.
- إن كان نظامك 24 فولت و تريد استخدام أحمال تعمل ب 12 فولت, فينصح بإستخدام محول من 24 إلى 12 فولت.

أتمنى إعجاب و مشاركة المنشور حتى تعم الفائدة.

Flooded Lead-Acid Deep Cycle batteries بطاريات الدورة العميق (الأسيد) المغمورةماهي بطاريات الأسيد ذات الدورة العميقة التي تتطلب تعبئة مياة عند النقص, و لكنها ليست كبطاريات الأسيد المعروفة و التي تستخدم في السيارات حيث أنها أثقل بسبب سماكة ألواح الرصاص المستخدمة فيها.

Flooded Lead-Acid Deep Cycle batteries
بطاريات الدورة العميق (الأسيد) المغمورة

ماهي بطاريات الأسيد ذات الدورة العميقة التي تتطلب تعبئة مياة عند النقص, و لكنها ليست كبطاريات الأسيد المعروفة و التي تستخدم في السيارات حيث أنها أثقل بسبب سماكة ألواح الرصاص المستخدمة فيها.

تعتبر هذة البطاريات الأكثر إستخداماً على مستوى العالم في الطاقة المتجددة نظراً لرخص أسعارها و هناك الكثير من الشركات العالمية تصنع هذة النوعية من البطاريات مثل
US Battery
Trojan
Surrette
و غيرها الكثير من الشركات.
 من أشهرها بطارية Trojan T105-RE و التي عمرها يقارب 1600 دورة شحن و تفريغ حتى 50%.
و الفروق الرئيسية بين هذة النوعية و النوعيات الاخرى من البطاريات (المغلقة) AGM & Gel هي:

مميزاتها:
- رخيصة, سعرها نصف سعر بطارية الجل تقريباً.
- دورة عمرها هي الأكبر.
- يمكن إصلاحها إذا خربت, و إستبدال خلية إذا تلفت.
- تتقبل فولتية شحن أعلى.
http://science-electrical-engineering.blogspot.com/2017/02/flooded-lead-acid-deep-cycle-batteries.html
عيوبها:
- تحتاج لتهوية, لأنها تطلق إنبعاثات.
- يجب أن لا تشحن أو تفرغ بأكثر من ثمن سعتها (نصف بطارية الجل التي تقبل الربع).
- تحتاج لصيانة و تعبئة مياة دورية (بالشهر مرة تقريباً).
- تستخدم في الوضع العمودي فقط.
- تتفرغ أسرع, إذا خزنت لفترة طويلة.

بالرغم من ذلك فالكثير من التجار و المستخدمين يجهلها و نادراً ما تجدها في سوقنا العربية.

حماية نظامك الشمسسي

https://www.facebook.com/y.professionalengineering/#
*حماية الربط بين منظم الشحن و البطاريات*

بالنسبة لمنظم الشحن من نوع PWM أي (Pulse Width Modulated) فإن أقصى قيمة للتيار الداخل إلى المنظم تكون متساوية مع أقصى قيمة خارجة منه. لذلك فإن اختيار الفيوز أو المنصهر يكون عادة مطابقا لاختيار الأسلاك و الفيوز التي بين الألواح الشمسية و المنظم. أما بالنسبة لمنظم الشحن نوع MPPT فإن هذا الأخير قادر في الآن ذاته على تخفيض الجهد الكربائي و رفع التيار الكهربائي الداخلان إليه. لذلك فإن اختيار الفيوز المناسب لمنظم MPPT يكون بالرجوع إلى كتيب الخاص بمنظم الشحن. فمثلا هناك منظم شحن 50 امبير يقترح فيوز 60 امبير للحماية.

*حماية الربط بين البطاريات و الانفرتر*science-electrical-engineering.blogspot.com

لحساب تيار الفيوز المكلف بحماية الربط بين البطاريات و الأنفرتر يجب أن نقوم بقسمة قدرة الانفرتر على قيمة الجهد الداخلة إليه. مثلا لو كانت قدرة الانفرتر 3000w و جهد البطاريات 48 فولط فإن معدل التيار ستكون قيمته 62 امبير تقريبا. يجب أن تكون قيمة تيار فيوز الحماية أكبر من هذه القيمة 62A وفي نفس الوقت أصغر من قيمة التيار الذي تتحمله الاسلاك مضروبا في 0.90 .

اي   IZ  , 62 A ≤ IN ≤ 0,90 × IZ تمثل التيار الذي يتحمله السلك.

لكن من الأحسن دائما الرجوع إلى كتيب الصانع للانفرتر لمعرفة قيمة تيار الفيوز المناسب للحماية. بل قد تجد أن الانفرتر بحد ذاته يحتوي على فيوزات حماية.

*معادلة حساب مساحة مقطع الأسلاك الكهربائية*

إلى حد الآن لم نأخذ بعيم الإعتبار إلا تأثير التيار الكربائي على الأسلاك الكهربائية. و هذا مهم جدا لأن التيار هو المسبب الأساسي في ارتفاع حرارة الأسلاك او اشتعالها إذا تجاوزت هذه الحرارة القيمة القصوى التي يمكن للسلك تحملها.

لكن هناك طريقة أخرى أكثر دقة من أجل اختيار حجم الأسلاك الملائم. لأن هذه الطريقة تأخذ بعين الإعتبار طول السلك و الجهد و التيار سقوط الجهد الخاص بالسلك. و هذه الطريقة ببساطة هي استعمال لمعادلة حساب مساحة مقطع السلك التالية:

حساب الطاقة الشمسية بطريقه علمية وسهله- بكل بساطة

1 حساب الطاقة الشمسية - بكل بساطة, طبق الخطوات التالية:
(1) حساب كمية الطاقة المستهلكة في اليوم وذلك بتطبيق المعادلات التالية:
《العدد × قدرة الجهاز × ساعات العمل 》
مثال :
3 لمبات × 5 وات × 6 ساعات = 90 وات
1 تلفاز × 80 وات × 6 ساعات = 480 وات
1 ريسيفر × 20 وات × 6 ساعات = 120 وات
نجمع 90 + 480 +120 = 690 وات في اليوم
إذن إجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم هي 690 وات.
(2) بطبيعة الحال يوجد فاقد أثناء تركيب أي منظومة كهربائية, والفاقد قد يصل الى 30% بسبب التوصيل و جودة الاسلاك ومقاومة البطاريات المستخدمة وكذلك كفاءة الألواح الشمسية, وعليه فإنه يجب اضافة هذا الفاقد لإجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم وذلك بتطبيق المعادلة التالية :
إجمالي الطاقة المرادة = إجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم × 1.3
ولتطبيقها على مثالنا,حساب الطاقة الشمسية بطريقه علمية وسهله- بكل بساطة http://science-electrical-engineering.blogspot.com/2017/01/blog-post_4.html
فإن الطاقة المراد توليدها = 690×1.3 = 897 وات
(3) لمعرفة طاقة الألواح الشمسية يجب قسمة الطاقة المراد توليدها على معدل الإشعاع الشمسي في اليوم للمنطقة التي سيتم تركيب الألواح فيها, فمثلا صنعاء يساوي معدل الاشعاع الشمسي فيها إلى 6.3 وهو من أعلى النسب في العالم.
إذن طاقة الألواح اللازمة = 897 ÷ 6.3 = 142.38 وات,
(4) عدد الألواح = طاقة الألواح اللازمة ÷ قدرة اللوح الذي نريد شراءه,
فمثلا اذا أردنا شراء ألواح أبو 100 وات, فإن عدد الألواح الشمسية = 142.38÷100 = 1.42 يساوي تقريبا 2 ألواح ابو 100وات أو لوح ابو 150 وات
(5) سعة البطاريات(أمبير) =
[ (الطاقة المراد توليدها
× عدد الأيام المغيمة (التي سينقطع فيها شحن الألواح)
× 1.3 (ضروري ابقاء 30% من سعة البطاريات للحفاظ عليها) ]
÷ الفولتية
فمثلا سعة البطاريات في مثالنا السابق على افتراض أن فولتية النظام 12 فولت =
(897× 2 "افتراض ان الغيوم ستكون لمدة يومين"
× 1.3) ÷ 12= 1166÷12 = 97 أمبير
(6) عدد البطاريات = سعة البطاريات ÷ حجم البطارية المراد شراؤها
إذن عدد البطاريات في مثالنا 97 ÷ 50 أمبير = 1.9 ويساوي تقريبا بطاريتين أبو 50 أمبير أو بطارية أبو 100 أمبير
على أن يكون نوع البطارية جل ديب سايكل
(7) حجم المنظم الشمسي
يتم حسابه كالتالي :
عدد الألواح المخطط تركيبها في المنظومة × Isc (اعلى أمبير شحن للوح)
ففي مثالنا
حجم المنظم الشمسي = 1 × 8.5 = 10 أمبير تقريبا
ويفضل مضاعفة الحجم لاخذ الاحتياط في المستقبل إذا اردنا توسيع المنظومة للعمل لوقت أطول أو لإضافة اجهزة اخرى
(8) أخيرا وليس آخرا أسلاك التوصيل بين الألواح والمنظم الشمسي وبين المنظم والبطاريات
حيث يتم اختيار مقطع السلك بناء على قدرة الالواح وفولتيتها و تيار الشحن وكذلك طول المسافة بين الألواح والمنظم الشمسي,
فمن
1متر إلى 5 أمتار = 2×4ملليمتر
6متر إلى 10أمتار = 2×6 ملليمتر
11 الى 15متر = 2×8 ملليمتر
16 الى 20متر = 2×10 ملليمتر
فكلما كبرت المسافة زاد مقطع السلك وكلما زاد مقطع السلك كلما قل فقدان الفولتية في السلك و زادت كفاءة الشحن, (وزادت التكلفة طبعا)
ولذلك مقطع السلك عامل مهم جدا جدا جدا جدا جدا جدا في الطاقة الشمسية ويفضل أن لا تزيد المسافة عن 10 أمتار
(9) آخرا حجم المحول (من البطارية إلى 220 فولت)
يعتمد حجم المحول (the inverter) على اجمالي قدرة الأجهزة وقت الذروة
ففي مثالنا
3 لمبات × 5 وات + 1 تلفاز × 80 وات +
1 ريسيفر × 20 وات = 115 وات
ويجب اخذ 30% كعامل كفاءة لأداء المحول احتياطا
وتختلف باختلاف شركة التصنيع وكفاءتها
إذن حجم المحول = 115 × 1.3 = 150 وات تقريبا
ويجب الأخذ بالحسبان قدرة المحول على إمكانية إعطاء بدء تشغيل عالي في حالة تم استخدامه لتشغيل ثلاجة, تلفاز قديم , دينمو ...
إذن نحتاج
1 - لوح 150 وات.
2 - بطارية 100 أمبير
3 - منظم شمسي 10 أمبير
4 - أسلاك التوصيل
5 - المحول بقدرة 150 وات أو أكثر
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
☆☆☆☆☆☆☆☆ملاحظة☆☆☆☆☆☆☆☆☆
يجب تطابق فولتية الألواح مع البطاريات مع المتظم الشمسي مع المحول
☆☆☆☆