¿Hay alguna diferencia entre transferir CC por un cable de 36 mm² o seis cables de 6 mm²?

Estoy diseñando un sitio de energía solar de bricolaje fuera de la red donde la distancia entre los paneles solares y el inversor será de varias docenas de metros, por lo que preferiría colocar un cable más grueso para minimizar las pérdidas.

Aunque parece bastante obvio que, en términos de pérdidas, seis
cables de cobre aislados de 6 mm² deberían funcionar de manera idéntica a un cable de 36 mm² (para ser precisos, el tamaño más cercano que existe en el mercado es 35 mm² pero supongamos 36 mm² a efectos de esta pregunta), estoy dispuesto a verificar esto con expertos. ¿La CC fluirá de manera uniforme a través de los seis cables, o hay matices/trampas que no estoy teniendo en cuenta?

La razón por la que usaría 6 x 6 mm² en lugar de uno de 35 mm² es simplemente que el primero es 1,5 veces más barato.

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Solo doy un poco más de detalles, ya que hay sugerencias de que el diseño podría tener fallas y debería colocar el inversor más cerca de los paneles y ejecutar unas pocas docenas de metros de CA en su lugar.

El conjunto de paneles producirá 92–112V. Es capaz de generar hasta 2900W (pleno sol en ángulo recto) por lo que la corriente será de hasta 32A. Esta calculadora muestra que para un cable de 40 m de largo necesitaría 35 mm² para mantener las pérdidas dentro del 2 % (y en realidad odiaría que fueran más del 1 %). Sí, posiblemente podría erigir el cobertizo de energía dentro de los 5 m de los paneles, pero eso no se vería muy bien en términos de paisajismo. Además, preferiría mantener la batería más cerca de la casa para poder alimentar algunos electrodomésticos de CC sin doble conversión.

La única mejora que sugeriría sería considerar 7 cables, para facilitar la torsión (y un poco de termorretracción cada pie más o menos para mantenerlos ordenados)
@BrianDrummond solo tiene curiosidad, ¿por qué 7 sería mejor para torcer? Siento que hay algo de conocimiento interesante detrás de tu oración.
Seis hebras encajan perfectamente alrededor de una central formando un cable de 7 hebras. (Caben 12 más alrededor de ellos, y 18 más alrededor de ellos, para cables de 19 y 37 torones respectivamente)
Lo único que podría salir mal sería que algunos de los cables se quitaran del circuito debido a una rotura en el punto de terminación o algo así. No sabría que sucedió ya que todavía hay un circuito, pero podría tender a sobrecargar los cables restantes sin dar ninguna señal clara de que hay un problema. Probablemente esto se pueda abordar asegurándose de que la terminación se haga bien.
Es mejor usar múltiples circuitos separados, a menos que tenga una buena razón para unirlos. Luego puede aislarlos individualmente del extremo del inversor si lo necesita.
Solo por curiosidad, ¿qué voltaje tiene su banco de baterías y qué tipo de controlador de carga tiene? La mayoría que he visto no están diseñados para voltajes de entrada tan altos.
@mkeith La batería es de 48V. El inversor/controlador de carga tomará 60–145 V de los paneles y generará 48 V para la batería.
@VladimirCravero Sabía que estabas buscando algo, pero no sabía que tenía un nombre...
Si puede acercar las cosas al panel, entonces sería una solución completamente más limpia. O mueva los paneles más cerca del cobertizo.
@BrianDrummond no estoy seguro de haberte entendido al 100 %, pero trolear para mí tiene un significado negativo... Espero no haber hecho nada malo, y si lo hice, ten la seguridad de que no fue intencional y acepta mis disculpas.
"trolling" también significa un tipo de pesca - para información que solo tenía parcialmente, en este caso - lo dije con humor, no negativamente.

Respuestas (7)

No son solo pérdidas. El alambre se está calentando debido a I^2R y el calor fluye a través de la superficie. Seis cables tendrán una superficie mucho más grande para enfriarse, por lo que puede tener más corriente.

Suponiendo, por supuesto, que no los ate con cables en un montón.
Bueno... Bueno, no hice ningún número :)
Cualquier material de cable con comportamiento NTC podría darle malas sorpresas (acaparamiento de corriente, fuga térmica que conduce a una falla en cascada) aquí :)
Los reglamentos de cableado eléctrico tienen tablas de #conductores frente a la corriente y el tamaño del conducto, por lo que es fácil saber que está diseñando algo que cumple.
@rackandboneman, si bien lo que dice es cierto, los únicos candidatos reales para el cableado son el cobre y el aluminio, que tienen tempco positivo con respecto a la resistividad. Básicamente todos los metales tienen tempco positivo, incluyendo acero, acero inoxidable, tungsteno, latón, etc.
Sí, el comportamiento de PTC del cobre es en realidad un beneficio en un escenario de cables múltiples; si los cables varían en resistencia inicial (lo que resulta en que el cable de menor resistencia transporta más corriente de la que le corresponde), a medida que el cable se calienta, su resistencia aumentará hasta que coincida con la de los otros cables. Eventualmente, todos deberían alcanzar un equilibrio. En circunstancias normales (un hilo roto en uno, o uno unos centímetros más corto o más largo), las temperaturas de cualquier hilo no deberían calentarse hasta niveles irrazonables.

Una cosa a considerar es que algunos códigos eléctricos prescriben diámetros mínimos para ciertos patrones de cableado, por ejemplo, un diámetro mínimo para el conductor PEN en el sistema TNC / TNC-S, por seguridad contra problemas mecánicos (en el ejemplo de TNC, un PEN destrozado podría tener resultados desastrosos si se conecta una carga pesada con una caja metálica "puesta a tierra"). La forma en que esto se aplica o no a los circuitos de CC fuera de la red también es una cuestión de código.

Otra cosa (ligeramente fuera de tema pero importante) a considerar con los circuitos de CC pesados: todo lo que se conecta/desconecta (interruptores, fusibles, autómatas, contactores, conectores) y está clasificado para xx amperios de CA a 250 V NO está clasificado automáticamente (o es adecuado o seguro!) para xx amperios de CC a voltajes aún más bajos. La razón es que los diseños clasificados solo para CA se basan en el hecho de que los arcos eventuales se interrumpirán rápidamente por el cruce por cero de CA.

Varias docenas de metros a 36 mm2 es una locura, excepto por la configuración de 10 kWp. Supongo que no es el caso. Es pesado, costoso y generalmente muestra que algo está lejos de ser óptimo. Excepto en casos marginales, puede ahorrar mucho dinero y obtener más energía manteniendo los cables entre 2,5 y 6 mm2, utilizando una pila de paneles solares de mayor voltaje y un inversor correspondiente.

¿Qué es un 'kWp'?
Esto no es lo que preguntó el OP, pero es un punto justo para plantear. Si es posible, sería mejor colocar el inversor/controlador de carga y las baterías cerca de los paneles y hacer que el cable largo funcione con el voltaje de CA más alto.
@Transistor kWp = pico de kilovatios. La potencia máxima que los paneles pueden producir bajo la luz solar directa.
Será mejor que lo deletrees para mayor claridad. kW pico o k W pag mi a k .
Será de 92 a 112 V con una corriente de hasta 32 A (pleno sol en ángulo recto) hasta 40 metros. Esta calculadora muestra que necesito 35 mm² para mantener las pérdidas dentro del 2% (y en realidad odiaría que fueran más del 1%). En cuanto a la distancia, prefiero poner cables adicionales que erigir el cobertizo de energía donde no quiero que sobresalga.
Perderá alrededor del 8% en el peor de los casos (es decir, la salida máxima) si utiliza cables de 6 mm2. Las pérdidas relativas (en porcentaje) son proporcionales a la corriente (potencia), por lo que a la mitad de la salida tendrá menos del 4 % de pérdida. Las pérdidas absolutas son proporcionales a la corriente al cuadrado, por lo que la energía perdida integral será inferior al 2% para paneles fijos. Puede usar el dinero ahorrado con el cable grueso para comprar más paneles y/o mejores paneles y obtener un resultado mucho mejor en general.

Una consideración que otros no han abordado es que se trata de una instalación al aire libre sujeta al desgaste por el sol y la lluvia. Los seis cables más pequeños sufrirán mucho más daño que el único conductor pesado.

Los paneles solares generan CC. Hay algunos efectos complejos y fascinantes de la transmisión de energía CA que no son aplicables a su problema. La capacidad de carga de corriente continua de los cables depende de su sección transversal, así que utilice el método más económico. Aunque el problema de Christoph es técnicamente correcto, en la vida real nunca será un problema, en parte porque a medida que un cable se calienta, su resistencia aumenta. Entonces hay retroalimentación negativa que equilibra la carga. Si le preocupa, use cables pelados que se mantengan en contacto entre sí (trenzados). Es más importante determinar la corriente máxima (con el flujo solar máximo) y el tamaño de manera adecuada.

Para aplicaciones de CC de corriente muy alta, considere el uso de alambre de soldadura por arco. Creo que el tamaño 0000 debería funcionar bien. Observe la construcción; cientos o miles de finos cables trenzados.

Eso es demasiado optimista. Si R de los seis cables es ligeramente diferente (y lo será), la corriente "preferirá" fluir a través del cable con la R más baja y calentarlo (más que los demás). Eventualmente, este cable podría quemarse. Recomiendo encarecidamente un solo cable.

¿Qué tan diferente podría ser? La corriente circulará por todos ellos en paralelo, según su R.
Y un cable con una R más baja será más ancho, por lo que tendrá más capacidad de carga de corriente.
Y el coeficiente de resistencia de temperatura positivo hará que aumente la resistencia del cable caliente y la corriente tenderá a equilibrarse.
Puede ser cierto para los semiconductores paralelos como diodos o transistores, pero no es cierto para los cables de cobre, su resistencia aumenta con el aumento de la temperatura.
La conductividad del alambre de cobre se controla razonablemente bien durante la fabricación, ya que el propósito principal del alambre de cobre es conducir la corriente. Y el alambre de cobre tiene un coeficiente de temperatura positivo bastante alto con respecto a la resistividad. Así que no debería haber ningún problema en cuanto a eso. El único problema que podría surgir es si uno o varios hilos se rompen de alguna manera y se vuelven no conductores.
¿Hay alguna diferencia entre transferir CC por un cable de 36 mm² o seis cables de 6 mm²?
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