Comment câbler des panneaux solaires en série : étapes sûres, diagrammes et calculs

Lorsque vous câblez des panneaux solaires en série, vous connectez le positif ( ) d'un panneau au négatif (−) du prochain. Dans une chaîne de série, les tensions s'ajoutent pendant que le courant reste (à peu près) le même comme un seul panneau. Il s'agit de la méthode la plus courante lorsque vous avez besoin d'une tension plus élevée pour réduire les pertes de fils ou pour répondre aux exigences d'entrée d'un contrôleur de charge MPPT ou d'un onduleur connecté au réseau.

Le câblage en série est généralement le bon choix lorsque vous souhaitez :

• Augmentez la tension du réseau pour que le système puisse utiliser fil de plus petit calibre sur de plus longues distances avec moins de pertes.
• Répondre à une exigence de contrôleur/onduleur telle que tension MPPT minimale (surtout par temps froid).
• Construisez des chaînes pour un onduleur qui attend une entrée CC plus élevée (souvent centaines de volts CC dans les conceptions liées par une grille).

Le principal compromis : dans une chaîne en série, un ombrage ou un panneau faible peut réduire le rendement de la chaîne entière. Les diodes de dérivation sont utiles, mais une bonne disposition et le fait d'éviter l'ombrage partiel restent importants.

Règles de câblage en série : les calculs de tension que vous devez vérifier en premier

Avant de connecter quoi que ce soit, assurez-vous que la tension de la chaîne restera dans les limites de sécurité de votre équipement malgré les températures extrêmes. Les deux spécifications clés du panneau sont : COV (tension en circuit ouvert) et VMP (tension à puissance maximale). Vous devez vous assurer que la chaîne COV par temps froid ne dépasse pas la tension d’entrée maximale du contrôleur/onduleur.

Calcul rapide pour les chaînes de séries

Pour le câblage en série : Voix de chaîne ≈ somme des Voc de chaque panneau et Chaîne Vmp ≈ somme des Vmp de chaque panneau . Le courant reste proche du courant d'un panneau (Imp/Isc), de sorte que les séries affectent la tension bien plus que les ampères.

Exemple avec des nombres réels

Supposons que chaque étiquette de panneau indique COV = 38.0V et VMP = 31.5V . Avec 3 panneaux en série : COV de chaîne ≈ 114,0 V et Chaîne Vmp ≈ 94,5 V .

Si l'entrée maximale de votre contrôleur MPPT est 150V , 114 V semble sûr à température ambiante, mais le froid peut augmenter les COV. De nombreuses fiches techniques de panneaux incluent un coefficient de température Voc (souvent autour de −0,28 % à −0,35 %/°C ). Si vous n'avez pas le coefficient sous la main, considérez les COV par temps froid comme potentiellement 10 à 20 % plus élevé que la valeur de l'étiquette et confirmez avec la fiche technique avant de finaliser la longueur de votre chaîne.

À retenir : concevez les chaînes de série à partir du contrôleur/onduleur vers l’arrière. La tension d'entrée maximale est une limite stricte ; le dépasser peut endommager l’équipement de façon permanente.

Outils et composants dont vous avez besoin pour une connexion en série propre et fiable

Une construction de série correcte consiste principalement à utiliser les bons connecteurs et la bonne protection. Évitez d'improviser avec des pièces de câblage domestique ; Les chaînes photovoltaïques peuvent transporter une tension continue dangereuse et nécessitent des composants conçus pour une utilisation en courant continu.

Éléments de base

• Connecteurs PV (généralement de type MC4) qui faites correspondre les fils de votre panneau et are from compatible families.
• Fil PV (généralement 10 AWG ou 12 AWG, classé lumière du soleil/UV) dimensionné pour votre courant et votre distance.
• Un multimètre DC avec sondes en bon état.
• Un sectionneur ou un disjoncteur CC (souvent à proximité du contrôleur/onduleur) pour un entretien en toute sécurité.

Protection et combinaison (au besoin)

• Fusibles ou disjoncteurs de chaîne si vous en avez deux chaînes ou plus en parallèle (Une seule chaîne en série ne nécessite souvent pas de fusibles de chaîne, mais suivez le code local et les instructions de l'équipement).
• Boîte de combinaison si plusieurs chaînes sont fusionnées.
• Protection contre les surtensions (SPD) si nécessaire ou recommandée, en particulier pour les baies exposées.

Note de compatibilité : de nombreux installateurs évitent de mélanger les marques de connecteurs car « MC4 » est souvent utilisé comme terme générique. Pour une fiabilité et une sécurité optimales, utilisez types de connecteurs adaptés ou des équivalents approuvés par le fabricant.

Pas à pas : comment câbler des panneaux solaires en série (procédure pratique)

Cette procédure suppose des panneaux identiques et des connecteurs PV typiques. Travaillez méthodiquement et traitez la matrice comme étant vivante chaque fois qu'elle est exposée à la lumière. Si vous n'êtes pas à l'aise avec l'alimentation CC, engagez un installateur qualifié.

1) Identifiez les pistes positives et négatives de chaque panneau

Confirmez la polarité sur l'étiquette du panneau et les marquages des câbles. Si quelque chose n'est pas clair, vérifiez avec un multimètre à la lumière du jour. Une identification correcte évite une inversion de polarité susceptible de déclencher la protection ou d'endommager l'équipement.

2) Connectez le panneau 1 ( ) au panneau 2 (−)

Branchez fermement les connecteurs jusqu'à ce qu'ils s'enclenchent/se verrouillent. Cela crée votre premier lien de série. Continuez le même schéma sur toute la ligne.

3) Répétez jusqu'à ce que la chaîne soit complète

Pour trois panneaux : Panneau 1 ( ) vers Panneau 2 (−), puis Panneau 2 ( ) vers Panneau 3 (−). Les extrémités libres restantes deviennent vos sorties de chaîne : Chaîne négative est le panneau 1 (-) et Chaîne positive est le panneau 3 ( ).

4) Mesurez la tension de la chaîne avant de vous connecter à l'électronique

Avec la chaîne déconnectée du contrôleur/onduleur, mesurez la tension aux bornes finales positives et négatives. Attendez-vous à une lecture proche du calcul String Voc en plein soleil. Si la valeur mesurée est radicalement différente, arrêtez et revérifiez chaque connexion et polarité.

5) Connectez la chaîne à un DC Disconnect, puis au contrôleur/onduleur.

Utilisez un sectionneur/disjoncteur CC pour pouvoir isoler la baie. Suivez l'ordre de câblage du fabricant ; de nombreux contrôleurs de charge spécifient de connecter d'abord la batterie afin que le contrôleur puisse se mettre sous tension et se configurer en toute sécurité avant l'application de l'entrée PV. Le résultat clé est le même : ne pas brancher à chaud de manière imprévisible —utilisez un débranchement et suivez le manuel.

• Gardez le câblage des chaînes en série propre, sécurisé et sans bords tranchants.
• Maintenez la polarité correcte depuis la chaîne jusqu'aux bornes PV et PV−.
• Étiquetez la tension de la chaîne et l'emplacement de déconnexion pour un entretien futur.

Série ou parallèle : ce qui change électriquement et pourquoi c'est important

De nombreux systèmes utilisent des chaînes en série car une tension plus élevée réduit le courant pour la même puissance. Cela réduit souvent les pertes dans les fils et peut réduire la taille et le coût des conducteurs (dans les limites des contraintes du code).

Une illustration pratique de la perte de puissance

Supposons que vous souhaitiez transmettre 600W d'un tableau à un contrôleur. À 60V , le courant est d'environ 10A (600W÷60V). À 120V , le courant est d'environ 5A . Parce que la perte dans les fils résistifs évolue en fonction de I²R , couper le courant environ de moitié peut réduire considérablement la chute de tension et l'échauffement sur de longues distances.

En pratique, de nombreux tableaux utilisent chaînes de série pour atteindre une tension cible, puis connectez plusieurs chaînes dans parallèle pour augmenter le courant et la puissance totale. L’objectif de conception est d’atterrir dans la fenêtre de tension de l’équipement tout en équilibrant le risque d’ombrage, le coût de câblage et la sécurité.

Éléments essentiels de sécurité et de respect du code pour les chaînes en série

Le câblage en série peut produire rapidement une tension continue dangereuse. Même des tableaux relativement petits peuvent dépasser 100 V CC , ce qui augmente le risque de choc et le potentiel d'arc. Utilisez du matériel conçu pour le service PV DC et suivez les codes électriques locaux et les instructions du fabricant.

Pratiques de sécurité minimales

• Mettez hors tension lorsque cela est possible : couvrez les modules ou travaillez à l'aube/au crépuscule et utilisez un Déconnexion CC .
• Ne débranchez jamais les connecteurs sous charge. Les arcs DC sont persistants ; ouvrez d'abord le débranchement.
• Vérifiez la polarité avec un compteur avant de poser les conducteurs sur les bornes PV / PV−.
• Utilisez une gestion des câbles conforme aux normes PV, un serre-câble et une protection contre les intempéries pour éviter les dommages à l'isolation et la pénétration de l'eau.

Protection contre les surintensités : quand les fusibles sont importants

Dans une chaîne en série unique alimentant une entrée de contrôleur, le courant de chaque module est limité par le courant de chaîne, de sorte qu'une fusion de chaîne peut ne pas être nécessaire. Cependant, lorsque vous avez plusieurs chaînes en parallèle , une chaîne peut réinjecter le courant de défaut dans une autre, donc fusibles/disjoncteurs de chaîne sont couramment utilisés. Suivez toujours le manuel du contrôleur/onduleur et le code électrique applicable à votre juridiction.

Dépannage : erreurs courantes de câblage en série et vérifications rapides

Si le système ne fonctionne pas correctement après le câblage des panneaux solaires en série, la cause est souvent une simple connexion, une polarité ou une inadéquation aux attentes. Utilisez ces vérifications pour isoler rapidement les problèmes.

Liste de contrôle basée sur les symptômes

• La tension de chaîne mesurée est proche de zéro : il s'agit probablement d'une connexion inversée créant une boucle d'annulation, d'un connecteur mal inséré ou d'un fil cassé.
• La tension est correcte mais la puissance est faible : vérifiez l'ombrage partiel, la saleté ou un panneau avec une diode de dérivation défaillante ; confirmez que tous les panneaux sont du même modèle/spécifications.
• Le contrôleur affiche une surtension PV : la chaîne comporte trop de panneaux en série pour les conditions de température ; réduisez le nombre de séries ou utilisez un équipement avec une puissance nominale d'entrée plus élevée.
• Défauts intermittents : suspectez un connecteur desserré, une infiltration d’eau ou une tension de câble au niveau des boîtes de jonction des modules.

Une routine de validation simple

1. Mesurez les COV de chaque panneau individuellement sous un soleil similaire ; notez tout panneau qui est considérablement décalé.
2. Connectez la chaîne de série et mesurez le COV total ; confirmer qu'il correspond à la somme attendue dans une marge raisonnable.
3. Si disponible, utilisez l'écran/l'application du contrôleur pour confirmer que la tension de fonctionnement est proche du calcul. String Vmp par beau soleil.

Si vos lectures ne correspondent pas aux calculs de base de la série, arrêtez et corrigez le câblage avant de vous connecter à des appareils électroniques coûteux. La plupart des pannes peuvent être évitées grâce à des contrôles de tension avant connexion.

Conseils de conception pratiques pour de meilleures performances avec les chaînes en série

De bonnes performances de chaîne en série dépendent autant de la disposition que du câblage. Ces mesures pratiques réduisent les pertes et évitent les détarages évitables.

Gardez les modules dans les mêmes conditions d'ensoleillement

Dans une chaîne de série, un panneau ombré peut faire glisser la chaîne vers le bas. Placez les panneaux dans un même plan et évitez de mélanger des modules exposés à des ombrages différents (cheminées, arbres, lucarnes) au sein d'une même chaîne de série.

Minimiser la chute de tension lors du home run

Une tension série plus élevée est utile, mais vous devez toujours viser une faible chute de tension. En règle générale, de nombreux concepteurs ciblent Chute de tension ≤ 3 % pour le câblage du tableau. Pour y parvenir, il faudra peut-être des parcours plus courts, des câbles plus gros ou une chaîne à tension plus élevée dans les limites de l'équipement.

Utilisez des panneaux assortis dans chaque chaîne

Pour des résultats prévisibles, créez chaque chaîne de série à partir du même modèle et d’un âge similaire. Mélanger des panneaux avec des courants nominaux différents peut forcer l’ensemble de la chaîne à fonctionner plus près de la capacité du panneau le plus faible.

En résumé : si vous voulez moins de surprises, donnez la priorité conception de tension correcte , irradiation constante par chaîne , et mesures de vérification avant de mettre sous tension le contrôleur ou l'onduleur.