Resolviendo problemas de cables de CC largos

Si su cable es lo suficientemente largo o pequeño como para que haya una caída de voltaje significativa en él, eso significa que en su segunda configuración, cada batería verá una carga significativamente diferente.

La batería más alejada de la carga ve los cables largos como una resistencia en serie con la carga. Por lo tanto, se extraerá menos corriente de esta batería.

La batería más cercana a la carga ve muy poca resistencia de los cables en serie con la carga. Por lo tanto, se extraerá más corriente de esta batería.

Por lo tanto, la batería más cercana a la carga se descargará más rápido que las otras. Probablemente esto no sea bueno, ya que pone más desgaste en esa batería.

También hay un problema similar con la resistencia diferente entre las baterías desde la perspectiva del controlador de carga. Cuando las baterías no están llenas, la batería más cercana al controlador de carga tomará más corriente. Solo si está cargando a una corriente lo suficientemente baja como para que la caída de voltaje en el cable sea significativa, las tres baterías alcanzarán una carga igual.

Tal vez si las cargas también se distribuyen a través del cable, podría haber algún mérito para este sistema. Sin embargo, en ese caso, creo que podría tener más sentido ejecutar cada carga desde una batería independiente.

Yo diría que la mejor solución es usar un cable más grueso, lo que reducirá la resistencia de ese cable y, en consecuencia, la caída de voltaje y la pérdida de energía (y riesgo de incendio, suponiendo un interruptor automático seleccionado correctamente).

Otra solución es aumentar la tensión en un extremo y luego reducir la tensión en el otro extremo. O simplemente diseñe todo el sistema para que funcione a un voltaje más alto. La potencia de mantenimiento constante, aumentando el voltaje disminuye la corriente y, en consecuencia, las pérdidas por resistencia en el cableado. Esta es precisamente la técnica utilizada por los servicios eléctricos, donde los cables son aún más largos.

A veces, en este tipo de sistema, tiene sentido operar el sistema de almacenamiento y distribución de energía a un voltaje más alto (por ejemplo, 36 V o 48 V) y usar convertidores de CC / CC de punto de carga para proporcionar los voltajes específicos necesarios por cada carga.

Las corrientes que fluyen en los cables largos se reducirán por el mismo factor (es decir, 1/3 o 1/4), y las pérdidas I ² R serán 1/9 o 1 / dieciséis. Esto puede más que compensar las pérdidas en los convertidores DC-DC.

Sus pérdidas por resistencia serán significativas a menos que su cable sea muy grueso. 120 m de cable de 16 awg tiene una resistencia de 1,6 ohmios o 1,6 voltios por amplificador. incluso 10 awg perderá 0.2V por amp. Sugiero seguir el consejo de Dave y pasar a 48V. Use un cargador solar de 48V para cargar 4 baterías de 12V en serie y conecte a un convertidor de 48V a 12V cerca de la carga.

Tu solución empeorará las cosas. La primera batería se cargará más rápido y se descargará la más lenta. La última batería se cargará la más lenta y la más rápida se descargará. Después de muchos ciclos, la primera batería permanecerá en su mayor parte cargada y la última permanecerá casi sin carga, dejando que la batería media haga la mayor parte del trabajo. Cuando conecte las baterías en paralelo, deben conectarse de esta manera

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Para que la ruta a través de cada batería tenga la misma longitud.

Distribuir las baterías como se muestra no ayudará realmente como Phil mencionó anteriormente.

Lo que debe hacer es determinar dónde está el flujo de corriente más alto y minimizar la distancia del cable allí. Si tiene una carga de alta corriente, pero un cargador de baja corriente, coloque las baterías según la carga. Eso minimizará las pérdidas de cables.

La mejor solución es utilizar un cable más pesado, o incluso una barra de distribución, dependiendo de la capacidad real de carga, la capacidad de la batería y la carga.

Su problema es que no está utilizando un "sistema doméstico solar". Estás utilizando un sistema diseñado para caravanas / RVs / barcos, y estás haciendo que haga algo para lo que no está diseñado.

Si desea hacer esto de verdad, necesita algo que aumente el voltaje, de modo que pueda obtener energía para su casa con pérdidas mínimas. Por lo general, la forma más sencilla de hacerlo sería comprar un inversor listo para usar y colocarlo en el banco de baterías. A continuación, usted tiene CA de nivel de red que conduce su casa, por lo que las pérdidas de transmisión son mucho menores. Y luego puede usar todos sus aparatos de CA, accesorios de iluminación, etc., en lugar de usar accesorios de 12 VCC.

El diagrama de conexión de bus es viable, pero no óptimo. Una variante de la conexión eléctrica sería conectar un LOOP alrededor de su casa, de + 12V y tierra, y colocar varias baterías y cargas alrededor del bucle. Esto significa que la electricidad a una carga proviene de baterías ubicadas en el sentido de las agujas del reloj, así como baterías ubicadas en el sentido contrario a las agujas del reloj (y todos los puntos en un bucle de 60 m no están a más de 30 m de una batería determinada).

La solución común para la distribución de energía es usar un alto voltaje de distribución (120 VCA para compatibilidad; para mayor simplicidad o seguridad contra choques, 48 V CC podría ser una buena opción). El aislamiento para mayor voltaje es barato en comparación con el cobre para mayor corriente. Si sus aparatos usan solo 12V, hay módulos convertidores reductores a precios modestos con buena (no excelente) eficiencia.

Su imagen para la carga parece una luz de exterior. ¿Puede ubicar sus baterías de carga y el panel solar, todos juntos para pérdidas mínimas de resistencia y ejecutar solo una pequeña corriente de señalización de longitud completa para conectar un interruptor de luz (que puede ser de 12 V 2 mA) a un transistor y relé en la carga, los paneles y la batería? . El cable multitrand de telecomunicaciones sería suficiente para eso, ya que se espera que necesiten N + 2 hilos para que los interruptores funcionen para N cargas.

La caída de voltaje en los cables entre el cargador y las baterías afectará su tasa de carga, como se ha dicho.

En su aplicación específica, una razón adicional para colocar las baterías a la izquierda de la línea es que el controlador LED es casi seguro que se puede ejecutar < 12 V con un efecto mínimo en el rendimiento.

Me atrevería a suponer que para obtener una caída apreciable en la intensidad de la luz, tendría que alimentar la lámpara por debajo de 10V. Este tipo de luz generalmente utiliza un CI de controlador de LED de corriente constante. Los IC de controlador más básicos (por ejemplo, MAX16803 ) necesitan un poco de espacio para la cabeza, y cuando los LED blancos caen hasta aproximadamente 3.8V, tendrían dificultades para ejecutar 3 en serie con 12V nominal , por lo que es más probable que se ejecuten 2 en serie, lo que significa que estaría bien hasta ~ 8.5V sin ninguna pérdida de brillo. Si la lámpara utiliza algo así como un MAX16840 , se puede diseñar con un rango de voltaje mucho más amplio (pero esto Sería más caro.

Probablemente debería verificar las especificaciones de la lámpara.