Com o rápido desenvolvimento do mercado fotovoltaico distribuído, especialmente doméstico, nos últimos anos, os problemas de qualidade dos sistemas fotovoltaicos tornaram-se cada vez mais proeminentes.Um incêndio num sistema fotovoltaico não só colocará em perigo a segurança pessoal, mas também terá um impacto negativo na indústria.De acordo com relatórios de pesquisas estrangeiras, a inserção mútua do conector e a instalação irregular do conector classificam a primeira e a terceira causas de incêndio.Este artigo tem como foco a análise da instalação irregular de conectores, principalmente a crimpagem do cabo fotovoltaico e do núcleo metálico do conector, a fim de fornecer aos usuários uma determinada referência, manter o sistema fotovoltaico e proteger os benefícios dos usuários.
Situação do mercado
Em um sistema de geração de energia fotovoltaica, os conectores fotovoltaicos são utilizados principalmente em componentes, caixas combinadoras, inversores e conexões entre eles, a maioria dos quais são instalados na fábrica, e a qualidade da crimpagem é relativamente confiável.Cerca de 10% dos conectores restantes precisam ser instalados manualmente no local do projeto, referindo-se principalmente à necessidade de instalação de conectores em ambas as extremidades do cabo fotovoltaico que conecta cada dispositivo.De acordo com a experiência de muitos anos de visitas a clientes, devido à falta de treinamento dos trabalhadores de instalação no local e ao uso de ferramentas de crimpagem profissionais, irregularidades de crimpagem são comuns, conforme mostrado abaixo.
[Figura 1: Caso de crimpagem irregular]
Tipos e características de núcleos metálicos
O núcleo metálico é o corpo principal do conector e o caminho de fluxo mais importante.Atualmente, a grande maioria dos conectores fotovoltaicos do mercado utiliza um núcleo metálico em forma de “U”, que é estampado e formado a partir de uma folha de cobre, também conhecido como núcleo metálico estampado.Graças ao processo de estampagem, o núcleo metálico em forma de “U” não só apresenta alta eficiência de produção, mas também pode ser organizado em uma corrente, o que é muito adequado para a produção automatizada de chicotes de fios.
Alguns conectores fotovoltaicos usam um núcleo metálico em forma de “O”, que é formado pela perfuração de furos em ambas as extremidades de uma haste de cobre fina, também chamada de núcleo metálico usinado.O núcleo metálico em forma de “O” só pode ser crimpado individualmente, o que não é adequado para uso em equipamentos automatizados.
【Imagem 2: Tipo de núcleo metálico】
Há também um núcleo de metal extremamente raro, livre de crimpagem, que é conectado ao cabo por uma folha de mola.Como não são necessárias ferramentas de crimpagem, a instalação é relativamente simples e conveniente.No entanto, a conexão da folha de mola resultará em uma grande resistência de contato e a confiabilidade a longo prazo não pode ser garantida.Alguns organismos de certificação também não aprovam este tipo de núcleo metálico.
[Tabela 1: Características de diferentes núcleos metálicos]
Conhecimento básico de crimpagem
A crimpagem é uma das técnicas de conexão mais básicas e comuns.Inúmeras crimpagens ocorrem todos os dias.Ao mesmo tempo, a crimpagem provou ser uma tecnologia de conexão madura e confiável.
Processo de crimpagem
A confiabilidade da crimpagem depende em grande parte das ferramentas e operações, sendo que ambas determinam se o efeito de crimpagem final atende aos requisitos da norma.Veja o núcleo de metal em forma de “U” como exemplo.É basicamente um material de cobre estanhado e precisa ser conectado ao cabo fotovoltaico por crimpagem.O processo de crimpagem é o seguinte:
【Imagem 3: Processo de crimpagem】
Não é difícil ver que a crimpagem do núcleo metálico em forma de “U” é um processo no qual, à medida que a altura de crimpagem diminui gradualmente (enquanto a força de crimpagem aumenta gradualmente), a folha de cobre enrolada no fio de cobre do cabo é gradualmente comprimida.Neste processo, o controle da altura de crimpagem determina diretamente a qualidade da crimpagem.O controle da largura da crimpagem não é muito importante, pois a matriz de crimpagem determina o valor da largura.
Altura de crimpagem
Muitas pessoas sabem que a crimpagem muito frouxa ou muito apertada não é boa; portanto, à medida que a crimpagem avança, quanto a altura da crimpagem deve ser controlada?Além disso, como dois importantes indicadores de qualidade, nomeadamente a força de tração e a condutividade elétrica, mudam durante esse processo?
[Figura 4: Força de extração e altura de crimpagem]
À medida que a altura de crimpagem diminui gradualmente, a força de tração entre o cabo e o núcleo metálico aumentará gradualmente até atingir o ponto “X” na figura acima.Se a altura de crimpagem continuar a diminuir, a força de tração continuará a diminuir devido à destruição gradual da estrutura do fio de cobre.
[Figura 5: Condutividade e altura de crimpagem]
A figura acima descreve as características elétricas de crimpagem a longo prazo.Quanto maior o valor, melhor será a condutividade elétrica e melhores serão as características elétricas da conexão do cabo e do núcleo metálico.“X” representa o melhor ponto.
Se as duas curvas acima forem sobrepostas, podemos facilmente chegar a uma conclusão:
Oa melhor altura de crimpagem só pode ser uma consideração abrangente da força de tração e da condutividade, e um valor na área entre os dois melhores pontos, como mostrado abaixo.
[Figura 6: Altura de crimpagem, propriedades mecânicas e elétricas]
Avaliação da qualidade de crimpagem
Os métodos de julgamento comumente usados na indústria são os seguintes:
■ A altura/largura de crimpagem pode ser medida com um paquímetro dentro da faixa definida;
■ Força de tração, ou seja, a força necessária para puxar ou quebrar o fio de cobre do local de crimpagem, como cabo de 4mm2, IEC 60352-2 requer no mínimo 310N;
■ Resistência, tomando como exemplo o cabo de 4mm2, a IEC 60352-2 exige que a resistência na crimpagem seja inferior a 135 microohms;
■Análise de seção transversal, corte não destrutivo da zona de crimpagem, análise de largura, altura, taxa de compressão, simetria, trincas e rebarbas, etc.
Caso se pretenda liberar um novo dispositivo ou uma nova matriz de crimpagem, além dos pontos acima, também é necessário monitorar a estabilidade da resistência em condições de ciclagem de temperatura, consulte a norma IEC 60352-2.
Ferramenta de compressão
A grande maioria dos conectores fotovoltaicos é instalada na fábrica por meio de equipamentos automatizados e a qualidade da crimpagem é alta.Porém, para conectores que precisam ser instalados no local do projeto, a crimpagem só pode ser feita com um alicate de crimpagem.O alicate de crimpagem profissional original deve ser usado para crimpagem.Um torno comum ou um alicate de bico fino não podem ser usados para crimpagem.Por um lado, a qualidade da crimpagem é baixa e este também é um método não reconhecido pelos fabricantes de conectores e agências de certificação.
【Imagem 7: Ferramenta de crimpagem】
Riscos de crimpagem irregular
A crimpagem inadequada pode levar à não conformidade com as especificações, resistência de contato instável e falha de vedação.É um grande ponto de risco que afeta o funcionamento geral e a rentabilidade das centrais fotovoltaicas.
Resumo
■ O conector é uma peça pequena, mas afetará a eficiência operacional do projeto fotovoltaico.O compromisso com a qualidade geralmente significa grandes perdas e riscos subsequentes, que poderiam ter sido evitados;
■ Para a instalação de conectores fotovoltaicos, o elo de crimpagem é o mais importante, sendo recomendado o uso de ferramentas de crimpagem profissionais.Para instaladores de engenharia, o treinamento em crimpagem é um elo indispensável.
2021-06-22
