Cablaggio Illimitato

Il cavo corretto può essere selezionato solamente quando si conoscono le correnti di un sistema. Per sapere come calcolare la corrente, consultare il capitolo Corrente, resistenza del cavo e caduta di tensione .

Il seguente elenco mostra un esempio di quali dimensioni dei cavi corrispondono a queste correnti, a condizione che la distanza del cavo sia inferiore a 5 metri.  

I limiti superiori di potenza degli inverter consigliati per tensione del sistema sono:

Come già spiegato, è molto importante utilizzare sempre il corretto spessore del cavo. Si possono trovare gli spessori corretti dei cavi nel manuale del prodotto. L’uso di un cavo troppo sottile produce un effetto negativo diretto sulle prestazioni del sistema. In genere, lo spessore dell’anima del cavo è indicato in mm². Ciò indica la superficie dell’area dell’anima del cavo. Ma si usano anche altre annotazioni, come AWG (American Wire gauge). Per una tabella di conversione da AWG a metrica, consultare la fine di questo capitolo.

Tenere presente che alcuni cavi possono avere un isolamento molto spesso e possono apparire più grossi di quel che sono. Per scoprire il vero spessore dell’anima del cavo, vedere le indicazioni sul cavo, le sue specifiche oppure eseguire una verifica fisica. Scorticare una piccola sezione dell’isolamento del cavo e controllare l’anima in rame per stimare il diametro della stessa. In un cavo rigido si può calcolare la superficie dell’area misurando il diametro dell’anima del cavo stesso, ma in un cavo a trefoli questo metodo non è preciso. (Tenere presente che non raccomandiamo di utilizzare cavi ad anima rigida).

Se non si può trovare un cavo abbastanza grosso, raddoppiare quello in uso. Utilizzare due cavi per ogni connessione, piuttosto che uno molto spesso. Ma se si trova il cavo dello spessore necessario, assicurarsi sempre che le superfici dell’area di entrambi i cavi combinate corrispondano all’area raccomandata.  Ad esempio, 2 cavi x 35 mm² devono corrispondere a un cavo da 70 mm². Gli inverter/caricabatterie Victron più grandi sono dotati di due connessioni positive e due connessioni negative della batteria, appositamente predisposte a questo fine.

Al momento di selezionare i cavi, evitare i seguenti errori: · 

Da sinistra a destra: cavo non flessibile, cavo con trefoli grossi, cavo corretto con trefoli fini, cavo marino corretto con trefoli stagnati.

Calcolare lo spessore del cavo può essere difficile, ma ci sono alcuni modi per aiutarsi a selezionare quello corretto:

Manuali del prodotto:

Tutti i nostri manuali raccomandano le dimensioni dei cavi CC della batteria (e quelle dei fusibili) necessari per utilizzare il prodotto.    

Regola empirica:

Per un calcolo rapido e generale rispetto a cavi fino a 5 metri, utilizzare questa formula:

Ad esempio: se la corrente è di 200 A, il cavo deve essere: 200/3 = 66 mm²

I sistemi di sbarre sono come cavi, ma costituiti da sbarre di metallo rigide. Sono fatti di rame o rame stagnato. Si utilizzano in grandi sistemi, nei quali scorrono grandi correnti. Forniscono un punto comune positivo e uno negativo tra le batterie e svariati inverter. I sistemi di sbarre sono utilizzati anche in sistemi più piccoli, soprattutto quando sono presenti moltissimi dispositivi CC. Un sistema di sbarre, in questo caso, fornisce una buona ubicazione per collegare tutti i vari cavi CC.  

Per calcolare lo spessore dei sistemi di sbarre, utilizzare l’area della superficie del cavo raccomandata e applicarla all’area della sezione trasversale del sistema di sbarre.

Ad esempio:

Al momento di cablare il sistema, assicurarsi che la sezione trasversale del collegamento tra le batterie e il punto di distribuzione CC equivalga a alla somma delle sezioni trasversali necessarie per i collegamenti tra il punto di distribuzione e l’apparecchiatura CC. L’immagine a continuazione riporta degli esempi di questo tipo.

Se si usano sistemi di sbarre, nella maggior parte dei casi è necessario proteggerli, soprattutto se si trovano all’aperto. Ciò serve a evitare che le persone tocchino il sistema di sbarre o per evitare un cortocircuito se un oggetto metallico cade per errore fra il sistema di sbarre positivo e quello negativo e li mette entrambi in cortocircuito. Un modo facile di fare ciò è quello di montare un foglio di Perspex davanti o sopra il sistema di sbarre. Vedere la figura sulla destra.

I sistemi di sbarre si possono costruire facilmente: è necessaria solo un sbarra di rame o di ottone, sulla quale si praticano dei fori, in modo da poter collegare i cavi elettrici alla sbarra stessa. Per applicazioni marine, utilizzare rame stagnato oppure ottone. I sistemi di sbarre si possono acquistare da grossisti di materiale elettrico o da fornitori di metallo.  

Victron offre una serie di prodotti che contengono sistemi di sbarre. Questi prodotti si trovano anche nella pagina dei sistemi di distribuzione CC e dei fusibili. Per le informazioni complete sui prodotti, seguire questo link: https://www.victronenergy.it/dc-distribution-systems.

Esistono diversi modi per collegare i cavi alle batterie, ai prodotti Victron e ad altri elementi di un sistema elettrico.

Bulloni, dadi, viti e terminali a occhiello

Le normali dimensioni dei bulloni e delle viti dei prodotti Victron sono metriche, come M5, M6, M8 e M10.

I bulloni per uso elettrico, in genere, sono di ottone cromato. Per evitare danni, durante il serraggio applicare sempre la coppia di serraggio specificata dal produttore. Un serraggio eccessivo può causare la rottura del bullone o del dado. Per la coppia di serraggio esatta, consultare la documentazione del prodotto.

I capicorda collegano i cavi ai bulloni e devono corrispondere allo spessore del cavo. Per fissare il capocorda al cavo, utilizzare uno speciale strumento di crimpatura. Se il capocorda non è isolato, assicurarsi che l'isolamento venga aggiunto successivamente.

Al momento di collegare un terminale a occhiello a un bullone, disporre i componenti in quest'ordine: rondella, anello a molla e poi il dado. Assicurarsi che il capocorda sia a filo con la superficie di montaggio. Evitare di interporre tra il capocorda e la superficie elementi quali rondelle o fusibili, in quanto potrebbero ridurre la capacità di trasporto della corrente del collegamento.

Utilizzare strumenti isolati per stringere il dado. Un cortocircuito accidentale della batteria può essere molto pericoloso e le correnti possono sciogliere la chiave non isolata oppure le scintille possono provocare l’esplosione della batteria.

Connettori a vite

I terminali dei connettori a vite sono di vari tipi, forme e dimensioni, indicate per cavi grossi e sottili.  Per un'indicazione delle dimensioni minime o massime dei cavi che possono essere utilizzati in un connettore a vite, consultare sempre il manuale del prodotto o la documentazione del produttore.

Alcuni esempi di terminali a vite

Da sinistra a destra: terminale a gabbia ascendente - terminale a piastra di pressione - terminale standard

Inserimento del cavo

Prima di inserire il cavo, pelare l’isolamento in modo da esporre il cavo nudo. Se necessario, utilizzare un puntalino per fissare i trefoli del cavo.

Assicurarsi che l'isolante non penetri nella cavità del connettore, in quanto può aumentare la resistenza, che causa il surriscaldamento e la potenziale fusione del connettore. Assicurarsi inoltre che all'esterno del connettore non siano visibili cavi nudi, poiché ciò comporta il rischio di elettrocuzione o di cortocircuito.

Le viti site nei connettori elettrici generalmente sono di ottone stagnato. Al momento di stringerle, usare sempre la coppia indicata per evitare di danneggiarle. Consultare il manuale del prodotto o la documentazione del produttore per sapere i corretti valori della coppia.

Tipi di cavi e terminazioni

In generale, non utilizzare cavi con anima solida, trefoli rigidi o spessi o con trefoli saldati tra loro (a meno che il terminale a vite non sia progettato a tale fine). Ciò può causare un cattivo contatto elettrico, con conseguente surriscaldamento o allentamento della connessione.

Si consiglia di utilizzare dei puntalini per allineare e fissare i trefoli, nonché garantire un contatto ottimale con il connettore a vite. Per maggiori dettagli, consultare la seguente sezione.

Puntalini

I puntalini (detti anche puntalini di estremità o puntalini boccola) sono piccoli manicotti che scorrono sulle estremità dei cavi spellati e che tengono insieme i trefoli per ottenere connessioni sicure.

I puntalini sono disponibili in varie dimensioni e tipi per adattarsi a diversi cavi e applicazioni. Devono essere crimpati sul cavo utilizzando un apposito strumento di crimpatura.

Utilizzo del puntalino con terminali a vite

È fondamentale utilizzare puntalini quando si collegano i cavi ai terminali a vite, soprattutto quelli senza gabbia o morsetto. Ecco quando usarli:

Senza i puntalini, i cavi a trefoli possono distanziarsi o essere schiacciati dalla vite e ciò causa un contatto incompleto o il danneggiamento dei trefoli. L'immagine a destra illustra questo aspetto: il cavo superiore presenta trefoli danneggiati con un contatto insufficiente, mentre il cavo inferiore, protetto da un puntalino, mantiene un contatto completo.

Crimpatura del puntalino

Utilizzare sempre uno strumento di crimpatura dedicato per comprimere saldamente il puntalino intorno ai cavi e garantire un collegamento duraturo, sicuro e a tenuta di gas. Il semplice serraggio di un puntalino su un cavo senza crimpatura porta a connessioni scadenti, come dimostra l'immagine a destra: il puntalino superiore, non crimpato, causa una connessione debole, mentre il puntalino inferiore correttamente crimpato fornisce un collegamento sicuro.

Orientamento del puntalino

Assicurarsi che le dimensioni del cavo e del puntalino siano adatte alla gabbia del connettore. La forma della crimpatura deve corrispondere alla forma della gabbia. Al momento di inserirlo, allineare il puntalino correttamente rispetto all'orientamento della gabbia del terminale.

Connettori a pressione

I connettori a pressione sono connettori di serraggio a molla. Alcuni sono a scatto, mentre altri sono a leva e si bloccano per evitare che il cavo venga estratto di nuovo.

Ecco un esempio di come utilizzarli:

Terminali a vanga

Un terminale a vanga deve essere crimpato al cavo con uno speciale strumento di crimpatura. Tra questi connettori, alcuni sono con e senza isolamento e alcuni possiedono caratteristiche speciali, come i connettori piggyback.

Connettori MC

Questi connettori sono utilizzati esclusivamente per collegare i pannelli solari ad altri pannelli solari e/o ai caricabatterie solari.

Il più comune è l'MC4. Altri tipi, come MC1, MC2 e MC3, esistono ma non sono più utilizzati. Le lettere “MC” significano MultiContact, che è il nome di uno dei più famosi produttori originali. I numeri dall’1 al 4 indicano la sezione trasversale del pin di contatto, espressa in mm².

Per ulteriori informazioni, vedere il capitolo Solare.

Connettori RADLOK^TM

Amphenol offre connettori CC a pressione. Sono dotati di un esclusivo meccanismo di bloccaggio positivo che fissa il connettore in posizione e ne impedisce lo scollegamento accidentale. Il connettore è progettato per essere altamente affidabile e avere un alto livello di resistenza alle condizioni ambientali, come vibrazioni, temperatura, umidità ed esposizione ad agenti corrosivi.

Disponibili nei modelli da 70 a 400 A con tensione fino a 1000 V, sono spesso utilizzati con le batterie gestite.

Spine Anderson

Connettori a molla in rame stagnato o nichelato per resistere alla corrosione. Sono disponibili in varie dimensioni per adattarsi a diversi spessori di cavi e requisiti di corrente. Spesso usati nel settore automobilistico o in applicazioni mobili, per le quali sono comuni connessioni e disconnessioni rapide.

Assicurarsi che la corrente nominale corrisponda alla corrente del sistema a pieno carico. Se posizionati tra la batteria e l’inverter apporteranno una maggiore resistenza al cavo. In questo caso, limitarne o evitarne l’uso.

Spine per auto

Generalmente utilizzate in applicazioni del settore automobilistico di bassa gamma. Non sono in grado di trasportare correnti superiori a 10 A. Di conseguenza, non sono indicate per collegare un inverter. Tenere presente, inoltre, che il circuito dell’automobile può avere dei fusibili con portata persino inferiore a 10 A.

Se si utilizza questo tipo connettore, fare attenzione a inserire la spina correttamente e in profondità. Se non viene inserita correttamente, il connettore può riscaldarsi e fondersi. Limitarne o evitarne l’uso.

Morsetti batteria

Sono indicati solamente per connessioni temporanee. Spesso non hanno una corrente nominale sufficientemente elevata e non dovrebbero mai essere utilizzati in modo permanente in un sistema elettrico. Limitarne o evitarne l’uso.

Alcune note speciali sui terminali crimpati isolati. Questi tipi di terminali crimpati sono facilmente reperibili e semplici da usare.

Sono disponibili in 3 colori: rosso, blu e giallo. Questi colori indicano le dimensioni dei cavi che possono essere utilizzati con il terminale crimpato:

La seguente tabella indica la corrente massima per colore del terminale crimpato quando si utilizzano cavi di diverse lunghezze.

I terminali crimpati sono disponibili in diverse forme, come indicato nella tabella a continuazione.

Da sinistra a destra:

Utilizzare un utensile a cricchetto professionale per crimpare correttamente il terminale sul cavo. L'azione del cricchetto garantisce l'applicazione della pressione corretta alla crimpatura. L'utensile presenta 3 aree di crimpatura, indicate con punti rossi, blu e gialli. Tali punti corrispondono al colore del terminale da crimpare. Vedere l’immagine a continuazione per avere un esempio di utensile di crimpatura professionale.

Prima di crimpare, inoltre, assicurarsi che l'isolamento del cavo non sia spinto troppo in profondità nel terminale crimpato. Il terminale crimpato presenta due diverse sezioni di crimpatura, una per l'anima del cavo e una per l'isolamento dello stesso. L’utensile di crimpatura professionale crimperà le due sezioni a una pressione diversa.

Dopo la crimpatura, è buona norma testare la stessa dando un piccolo strattone al cavo, per assicurarsi che il terminale sia saldamente crimpato.

Quando si fanno passare e si collegano i cavi tra tutti i componenti di un sistema, occorre prestare attenzione a una serie di aspetti pratici. Sebbene siano stati seguiti i corretti consigli sui cavi, ci sono altri fattori legati ai cavi che possono causare un problema in un sistema.

Utilizzare il corretto spessore del cavo e, se necessario, raddoppiarlo:

Il capitolo Teoria di questo libro ha spiegato perché i cavi devono avere un certo spessore e quali sono gli effetti negativi se sono troppo sottili. Tuttavia, quando si cabla un sistema, il necessario spessore del cavo potrebbe non essere disponibile o essere difficile da ottenere. Cavi molto spessi, inoltre, sono difficili da gestire o non riescono a fare curve strette. In tali casi, è possibile utilizzare due cavi invece di uno unico. Molti inverter e inverter/caricabatterie hanno terminali positivi e negativi doppi proprio a questo scopo.

Se si utilizzano cavi doppi, è possibile che ognuno di essi debba essere collegato a un fusibile. I requisiti possono variare a seconda del Paese e dell'applicazione, pertanto si consiglia di verificare le normative locali in materia.

Un altro requisito locale potrebbe stabilire che ogni singolo conduttore debba essere in grado di sopportare l'intero carico e in questo caso non sarebbe possibile raddoppiare i cavi; per questo raccomandiamo di controllare i regolamenti locali e di verificare se tale eventualità possa riguardare il proprio sistema.

Fare in modo che i cavi siano il più corti possibile:

Cercare di mantenere il più ravvicinata possibile la distanza tra i cavi ad alta corrente, come quelli della batteria e dell'inverter o dell'inverter/caricabatterie. Attenzione, però, a non collocare apparecchiature elettroniche direttamente sopra le batterie al piombo-acido, anche se sono sigillate.

In questo modo non è necessario utilizzare cavi molto spessi. Più vicine sono le batterie, più corta è la lunghezza cavo e più sottile può essere il suo spessore.

Tenere presente che i cavi generano calore:

A causa della resistenza dei cavi, questi generano calore quando la corrente li attraversa. Maggiore è la caduta di tensione sul cavo, maggiore è il calore generato. Ad esempio, se la caduta di tensione è del 2,5 %, significa che se 1000 W di potenza attraversano il cavo, il 2,5 % di tale potenza sarà dissipato come calore. Quindi, per un carico di 1000 W, ciò significa 25 W di calore.

È importante che il calore generato possa essere dissipato.

Se i cavi vengono racchiusi, ad esempio, in una canalina, il calore potrebbe non essere in grado di dissiparsi e arriverebbero a riscaldarsi troppo. L'unica soluzione, in questo caso, è quella di aumentare lo spessore del cavo e, magari, raddoppiarlo.

Utilizzare una canalina per cavi aperta nella parte superiore. In alternativa, utilizzare cavi più spessi, in modo da ridurre la caduta di tensione e quindi il calore generato. Per ulteriori informazioni a questo proposito, vedere il capitolo Corrente, resistenza del cavo e caduta di tensione e il capitolo Effetti negativi della caduta di tensione nel cavo.

Un suggerimento potrebbe essere quello di far funzionare un sistema a pieno carico e controllare i cavi con una termocamera. Questo è anche un buon modo per individuare i collegamenti dei cavi allentati o i terminali mal crimpati.

Mantenere l'allentamento dei cavi

Cavi stretti uniti alle vibrazioni del veicolo non sono una cosa positiva. I terminali crimpati e i poli della batteria sono sottoposti a uno stress eccessivo e con il tempo si allentano. Un buon esempio è il cablaggio tra le batterie per formare un grande banco batterie. Se i cavi di interconnessione non sono leggermente allentati e le batterie non sono del tutto immobili, i terminali della batteria o i terminali dei cavi vengono sollecitati eccessivamente e alla fine si allentano o si danneggiano.

Usare dei serracavi

I cavi spessi sono pesanti: non lasciare che tutto il peso di un cavo spesso penda da un inverter, da un inverter/caricabatterie o da un collegamento della batteria. Ciò è particolarmente importante se l'impianto è esposto a vibrazioni. I serracavi o le staffe di fissaggio dei cavi sosterranno il peso del cavo.

Come funziona un fusibile?

Esistono tre tipi di meccanismi per fusibili, che sono:

Il fusibile “una sola volta”:

Tradizionalmente, un fusibile contiene un cavo o un filo di metallo che si scioglie appena un’alta corrente non supportata passa attraverso il fusibile stesso. Quando il cavo del fusibile si scioglie, il circuito elettrico si rompe e non vi passa più corrente. Se il fusibile si brucia deve essere sostituito con un nuovo fusibile per rendere nuovamente operativo il circuito. I fusibili sono monouso. Quando si bruciano, non possono essere riparati. Devono essere sostituiti da un fusibile nuovo.

Il fusibile ripristinabile (o automatico):

Un altro tipo di fusibile è quello automatico, spesso chiamato interruttore o mini interruttore (CB o MCB). Questi dispositivi interrompono il flusso di corrente quando rilevano un’alta corrente. A volte si ricollegano quando svanisce l’alta corrente, altre devono essere ripristinati manualmente. Non devono essere sostituiti come i fusibili tradizionali.

Questi fusibili funzionano in 2 modi, termico o magnetico oppure una combinazione dei due:

Ubicazione dei fusibili CC:

Per ogni utenza collegata a una batteria è necessario un fusibile. Il fusibile è posizionato nel cavo positivo. Ogni singola utenza deve avere un fusibile individuale. Non importa se la potenza nominale del dispositivo è grande o piccola. Le batterie possono potenzialmente produrre delle correnti molto alte, che possono provocare un incendio. Se l’utenza si guasta e si produce un cortocircuito interno, si svilupperà una fortissima corrente che potrebbe generare un pericolo di incendio. Un circuito CC generalmente contiene un fusibile della batteria principale, dalla quale si dirama verso le singole utenze. Ogni utenza possiede un fusibile individuale.    

Ubicazione degli interruttori CA:

Gli interruttori si trovano vicino al punto di entrata della rete pubblica di alimentazione e/o al generatore e sono siti nel quadro elettrico. L’interruttore CA si trova nel conduttore in tensione oppure sia in quello in tensione che in quello neutro. Si utilizzano sia interruttori a un polo che bipolari. Generalmente è presente un interruttore principale per ogni alimentazione CA, dal quale l’alimentazione si dirama in svariati gruppi. Ogni gruppo contiene un interruttore, che protegge un gruppo di utenze CA.

Ubicazione degli interruttori dei moduli FV:

Si deve inserire un fusibile tra il modulo fotovoltaico e il caricabatterie solare. Controllare le disposizioni delle autorità locali, giacché i regolamenti possono variare in base all’applicazione e al Paese.

Portafusibili

I fusibili devono essere inseriti in portafusibili. Il portafusibile mantiene saldamente il fusibile nel suo alloggio e, a volte, fornisce anche un isolamento elettrico. Gli interruttori sono generalmente montati su guide DIN. I fusibili e gli interruttori di solito si trovano nei quadri elettrici, preferibilmente dentro un involucro.    

Potenza dei fusibili e come selezionare il fusibile corretto:

Esistono 4 criteri per scegliere un fusibile: ·      

È importante scegliere il fusibile corretto, che corrisponda al circuito e al consumo di potenza del dispositivo sito in tale circuito. Le caratteristiche del fusibile appaiono sul fusibile stesso o si possono trovare nelle sue schede tecniche o nelle sue specifiche.    

Corrente nominale

Se in un circuito è presente una sola utenza, il fusibile deve corrispondere alla corrente nominale di tale utenza o a quella del cavo, in base a quale sia la più bassa. Se in un circuito sono presenti varie utenze, il fusibile deve corrispondere alla corrente nominale del cablaggio del circuito.  

Tensione nominale

La tensione nominale del fusibile deve essere uguale o maggiore rispetto alla tensione massima prevista nel sistema. Il fusibile deve essere appositamente classificato per il tipo richiesto: CC o CA. La maggior parte dei fusibili CC sono indicati per 12 e 24 V, ma non sono necessariamente indicati per 48 V e più. Tenere presente che non tutti i fusibili o gli interruttori possono essere utilizzati sia nei circuiti CA che in quelli CC. Se un fusibile può essere utilizzato sia per CA che per CC, la tensione nominale per la CA è spesso più alta della tensione nominale CC. Prestare attenzione anche al fatto che gli interruttori potrebbero non essere unidirezionali, pertanto per la CC è importante sapere in che direzione sono stati cablati nel circuito.    

Velocità

La velocità di un fusibile corrisponde al tempo che impiega ad aprirsi quando si verifica un guasto. È dettata dal materiale di cui è fatto il fusibile, dal suo meccanismo, dalla corrente e dalla temperatura.    

Esistono fusibili lenti e fusibili rapidi:

Gamma di velocità per i fusibili:

Marcature dei fusibili

Il fusibile possiede delle marcature che riportano le sue caratteristiche. Ma alcune informazioni potrebbero non essere presenti. In tali casi, una buona fonte per trovare ulteriori informazioni sono le specifiche del fusibile, che si possono trovare facilmente in linea o si possono richiedere al fornitore.

Panoramica dei tipi di fusibili:

Si può utilizzare un sezionatore della batteria per isolare la batteria (o il banco batterie) dal resto del circuito elettrico. Oppure può servire per isolare una sorgente CC o un’utenza CC dal circuito elettrico.

La possibilità di isolare la batteria o le utenze CC dal circuito elettrico è utile nei casi in cui si prevede che il sistema non sarà utilizzato per un certo periodo di tempo o per effettuare la manutenzione dello stesso.   Quando si sceglie un sezionatore, assicurarsi che sia compatibile con la corrente prevista nel sistema a pieno carico.

Le regole e le indicazioni per l’isolamento della batteria cambiano secondo il Paese, ma, se è necessario un isolamento della batteria, è raccomandabile isolare solamente i cavi positivi della stessa.

Potrebbe persino non essere necessario aggiungere un sezionatore. Un sistema CC dovrebbe contenere sempre un fusibile principale. Se si rimuove tale fusibile, si interrompe il circuito. Pertanto, quando si deve effettuare la manutenzione del sistema o quando la batteria deve essere sostituita, sarà sufficiente rimuovere il fusibile principale per isolare la batteria dal resto del sistema.  

Utilizzare sempre sezionatori di qualità. Il sezionatore aggiungerà resistenza al circuito. Un interruttore di bassa qualità avrà una resistenza maggiore e ciò può incrementare la caduta di tensione e causare problemi al sistema.

I sezionatori sono classificati per una determinata tensione e una corrente continua (assicurarsi che si tratti di corrente CC) e spesso sono anche classificati per una corrente di 5 minuti e una corrente di picco di pochi secondi.

Alcuni sezionatori non sono progettati per interrompere la corrente (soprattutto quella continua) e alcuni interruttori di batteria non possono commutare sotto carico. Consultare le specifiche tecniche del sezionatore.

Tipi di sezionatori:

Interruttore batteria ON/OFF 275 A di Victron Energy.

MCB CC ad alta corrente.

I portafusibili NH possono essere utilizzati come interruttori.

Sistemi con più inverter o inverter/caricabatterie

Ogni unità deve avere un suo fusibile, il quale deve essere dello stesso tipo per tutte le unità, al fine di garantire che ogni percorso CC abbia la stessa resistenza.

Evitare di utilizzare un unico interruttore o fusibile di grandi dimensioni per l'intero sistema. Un cortocircuito o un altro guasto in un solo inverter/caricabatterie raramente avrà una resistenza abbastanza bassa da far scattare il fusibile di grandi dimensioni. Se il fusibile non scatta, la corrente continua a scorrere a un livello pericolosamente alto, danneggiando potenzialmente il cablaggio interno o esterno dell'inverter/caricabatterie.

È preferibile, anche se non obbligatorio, mantenere una connessione CC continua negativa nel sistema e commutare, proteggere o dotare di fusibile solo la connessione CC positiva di ogni inverter/caricabatterie. Questa preferenza è dovuta alla difficoltà di risolvere un problema di connessione allentata nel percorso negativo CC, in particolare nei sistemi con più unità (parallelo, fase divisa o trifase).

Tuttavia, non è necessario un collegamento negativo continuo, giacché alcuni impianti richiedono che il negativo CC sia protetto da un fusibile o da un interruttore.

Per misurare il flusso di corrente, al sistema si aggiunge uno shunt, che viene utilizzato per il monitoraggio del sistema e per calcolare lo stato di carica della batteria.

Uno shunt è un elemento resistivo utilizzato per misurare la corrente. Quando la corrente attraversa lo shunt, si crea una piccola caduta di tensione proporzionale alla corrente. Questa caduta di tensione aumenta con correnti maggiori e diminuisce con correnti minori. Se il flusso di corrente si inverte, la caduta di tensione cambia di polarità. Misurando la caduta di tensione attraverso lo shunt è possibile determinare la quantità e la direzione della corrente. Queste informazioni possono essere utilizzate per determinare la quantità di corrente che entra o esce da una batteria e calcolare lo stato di carica della stessa.

Lo shunt possiede una corrente e una tensione nominali, ad esempio, 500 A, 50 mV. Ciò significa che, se attraverso lo shunt passa una corrente di 500 A, si verificherà una caduta di tensione di 50 mV (= 0,05 V) lungo lo shunt stesso.

Lo shunt deve essere classificato per sopportare la massima corrente CC che scorrerà nelle utenze combinate del sistema.

Esempio: Un inverter collegato a una batteria avrà una corrente massima pari alla sua potenza di picco. Un inverter da 3000 VA con una potenza di picco di 6000 W a 12 V assorbirà una corrente di 500 A.

Lo SmartShunt di Victron è disponibile nelle versioni da 500 A, 1000 A o 2000 A, 50 mV. Il monitor della batteria BMV di Victron è dotato di uno shunt da 500 A, 50 mV. Se non fosse sufficiente, se ne dovrà aggiungere uno più grande. Gli shunt di Victron da 50 mA sono disponibili nelle versioni da 500 A, 1000 A, 2000 A e 6000 A. Quando si utilizza uno shunt con una tensione o corrente nominale diversa, assicurarsi di aver cambiato i parametri dello stesso nelle impostazioni del monitor della batteria BMV.

Per motivi di sicurezza, lo shunt viene solitamente posizionato nel cavo negativo. Deve essere l'ultimo componente prima del banco batterie o del sistema di sbarre del banco batterie. Tutte le utenze e le alimentazioni CC devono essere collegate dopo lo shunt. Per il corretto cablaggio in un sistema, fare riferimento allo schema sulla destra.

Gli shunt possono essere posizionati anche in altre parti del sistema, ad esempio, per misurare una specifica utenza o alimentazione CC. Generalmente tali shunt sono collegati a un correntometro.

L'errata collocazione dello shunt può causare problemi, soprattutto nei sistemi di grandi dimensioni che prevedono un lungo percorso tra la batteria e gli inverter/caricabatterie. Durante l’inversione, l'inverter/caricabatterie vicino allo shunt "vedrà" una tensione di ingresso CC più bassa rispetto a quelli più lontani. Viceversa, durante la carica, le batterie vicine allo shunt "vedranno" una tensione di ingresso CC più bassa rispetto a quelle più lontane. Vedere le immagini sottostanti.

Per risolvere questo problema, è possibile allontanare lo shunt dal cavo positivo (anche se non è l'ideale) oppure utilizzare batterie intelligenti che generano il proprio stato di carica, eliminando la necessità di uno shunt.

Lo shunt è posizionato in modo errato.

Lo shunt è posizionato correttamente.

Si utilizzano batterie intelligenti e non sono necessari shunt.

È possibile creare un inverter/caricabatterie di grandi dimensioni o un inverter/caricabatterie trifase collegando tra loro più inverter/caricabatterie. Tali unità comunicano tra loro e, assieme, diventano un unico grande inverter/caricabatterie. Devono essere tutte collegate allo stesso banco batterie. Al momento di cablare un impianto simile, si deve tener conto di alcune importanti considerazioni riguardanti i cavi della batteria.  

Per un corretto funzionamento, è essenziale che ogni unità riceva esattamente le stesse tensioni. Per garantire ciò, il percorso CC dal banco batterie a ogni singola unità, o dal sistema di sbarre a ogni singola unità, deve essere esattamente lo stesso.  

Se esiste una differenza tra lo spessore o la lunghezza del cavo tra le singole unità, esiste una differenza anche tra le tensioni di queste unità.  

Diverse tensioni implicano correnti diverse. Nell’elettronica di potenza dell’unità con una tensione più bassa scorrerà una corrente più alta. Il sovraccarico dell’inverter/caricabatterie è provocato dalla quantità di tale corrente. Pertanto, sebbene la potenza fornita da ogni inverter sia la stessa, l’unità con la tensione più bassa avrà una corrente maggiore che la attraversa e soffrirà un sovraccarico prima delle altre unità. La potenza di inversione totale del sistema non sarà minore, giacché, quando una unità entra in sovraccarico, l’intero sistema smette di funzionare. L'unità con un cablaggio scadente determina le prestazioni dell'intero sistema.  

Per ottenere un sistema bilanciato, è necessario utilizzare lo stesso tipo di cavo, con la stessa sezione e la stessa lunghezza per ogni unità del banco batterie o del sistema di sbarre. Assicurarsi altresì che tutti i capicorda siano identici e che tutti i collegamenti siano serrati con gli stessi valori di coppia. Prendere in considerazione l'utilizzo di sistemi di sbarre staccabatteria tra il banco batterie e l'inverter/caricabatterie.  

Quando si installano fusibili nell’impianto, si dovrà utilizzare un solo fusibile CC per fase. Se non è disponibile un unico fusibile abbastanza potente, utilizzare un fusibile per unità, ma assicurarsi che siano tutti esattamente uguali.  

Per verificare se un sistema è cablato correttamente o per risolvere i problemi di cablaggio, procedere come segue:

In alternativa, si può misurare la tensione nel sistema di sbarre o nel banco batterie e confrontare tale lettura con le tensioni misurate sui morsetti batteria di ogni unità. Tutte queste letture della tensione devono essere identiche.  

Per maggiori informazioni sui sistemi in parallelo e trifase, consultare questo link: https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems.

In questi sistemi è necessario utilizzare i sistemi di sbarre, ma, anche in questo caso, sono importanti la modalità e l’ordine di collegamento di tutte le apparecchiature al sistema di sbarre. È importante collegare alternativamente gli inverter/caricabatterie e i caricabatterie solari al sistema di sbarre, al fine di ridurre la corrente che attraversa il sistema di sbarre. In parole povere, la corrente che entra nel sistema di sbarre da un caricabatterie solare può viaggiare attraverso un breve percorso fino all'inverter o a una batteria. Non è necessario che tale corrente viaggi attraverso l’intero sistema di sbarre. Mantiene basso il “traffico” locale.

Flusso di corrente che attraversa il sistema di sbarre.

Non disporre tutti gli inverter/caricabatterie su un lato e i caricabatterie solari sull'altro.

Alternare gli inverter/caricabatterie e i caricabatterie solari.

Se il sistema è dotato di batterie singole, è bene alternare anche queste agli inverter/caricabatterie e ai caricabatterie solari.

Il rilevamento della tensione è una caratteristica del caricabatterie. Misura la differenza tra la tensione nell’unità e la tensione sui morsetti della batteria. Appena rileva una differenza, aumenta la tensione di carica per compensare le perdite lungo il cavo durante la carica. Ciò assicurerà che le batterie siano sempre caricate alla tensione corretta. Questa funzione generalmente compensa solo le perdite di tensione fino a 1 V. Se le perdite nel sistema sono maggiori di 1 V (cioè 1 V sul collegamento positivo e 1 V sul collegamento negativo), il caricabatterie, il caricabatterie solare o l'inverter/caricabatterie ridurrà la tensione di carica in modo che la caduta di tensione rimanga limitata a 1 V. Il motivo di questo comportamento è che, se le perdite sono superiori a 1 V, significa che i cavi della batteria sono troppo sottili e non sono in grado di trasportare una corrente elevata, quindi la corrente di carica deve essere ridotta.

Il rilevamento della tensione si può utilizzare anche per compensare le perdite di tensione quando si utilizzano degli sdoppiatori a diodo. Uno sdoppiatore a diodo possiede una caduta di tensione di 0,3 V lungo il diodo.

Alcuni prodotti Victron, come gli inverter/caricabatterie o i caricabatterie di grandi dimensioni, sono dotati di un sensore di tensione integrato. Per altri prodotti, come i caricabatterie solari e i caricabatterie intelligenti, è necessario aggiungere uno Smart Battery Sense.

Se il prodotto è dotato di morsetto di rilevamento della tensione (V-sense), si possono collegare direttamente due cavi dal morsetto V-sense ai morsetti positivo e negativo della batteria. Utilizzare un cavo con sezione trasversale di 0,75 mm².  

Se un inverter/caricabatterie è dotato di un dongle VE.Bus Smart, non sono necessari cavi di rilevamento della tensione, poiché il dongle si occupa del rilevamento stesso. Per ulteriori informazioni sul Dongle VE.Bus Smart, consultare questo link: https://www.victronenergy.it/accessories/ve-bus-smart-dongle.

Nel caso di un caricabatterie solare o di un caricabatterie intelligente, collegare uno Smart Battery Sense alla batteria e configurare lo Smart Networking utilizzando l'app VictronConnect.  Per ulteriori informazioni sullo Smart Battery Sense, consultare questo link: https://www.victronenergy.it/accessories/smart-battery-sense.   

Rilevamento della tensione in un Sistema di Accumulo di Energia (ESS) dotato di caricabatterie solare CC

In un sistema ESS (Sistema di Accumulo di Energia) che contiene solo caricabatterie solari CC (senza inverter per l’immissione in rete), il caricabatterie dell'inverter/caricabatterie è disattivato, giacché il caricabatterie solare carica la batteria e l’eccesso di energia fotovoltaica viene reimmesso nella rete. Questo processo è controllato dal dispositivo GX. Per far sì che ciò funzioni, il dispositivo GX imposterà il caricabatterie solare a una tensione CC più alta rispetto alla tensione CC dell'inverter/caricabatterie.  

Quando la batteria è quasi piena, la tensione della stessa sarà leggermente più alta della tensione CC dell’inverter/caricabatterie. Questo è il “segnale” affinché l’inverter/caricabatterie riduca la sua “sovratensione”, immettendo l’energia nella rete. In un sistema da 48 V, tale sovratensione è impostata su 0,4 V, mentre in un sistema da 24 V è impostata su 0,2 V.  

Affinché questo processo funzioni correttamente, è essenziale che la batteria riceva la tensione corretta dal caricabatterie solare. È necessaria una cura particolare nella progettazione e nell’installazione del cablaggio CC, dei fusibili e delle connessioni, giacché potrebbero causare una caduta di tensione nel sistema.  

Una caduta di tensione può ridurre la “sovratensione” necessaria all’inverter/caricabatterie prima di immettere energia nella rete.  

Esempio di sistema ESS con un caricabatterie solare da 100 A, due cavi con sezione di 35 mm² lunghi 1 metro e un fusibile da 150 A:

La soluzione è utilizzare un caricabatterie solare con compensazione automatica della caduta di tensione (rilevamento della tensione). Il risultato sarà che la tensione di uscita del caricabatterie solare aumenterà leggermente con l'aumentare della corrente. Tuttavia, se il caricabatterie solare non è dotato di rilevamento della tensione, è meglio collegarlo direttamente all'inverter/caricabatterie.

I pannelli solari non possono essere collegati direttamente alla batteria. Si deve posizionare un caricabatterie solare tra i pannelli solari e le batterie. Il caricabatterie solare converte la tensione più alta del pannello solare in una tensione adeguata al caricamento della batteria. Se un pannello solare viene collegato direttamente a una batteria, quest'ultima si danneggia.  

Sicurezza:

In base alle normative locali, potrebbe essere necessario installare un fusibile, un interruttore, un RCD o un GFCI tra il modulo fotovoltaico e il caricabatterie solare.

Connettori MC4:

Per collegare i pannelli solari a un caricabatterie solare, il pannello solare, nella maggior parte dei casi, sarà dotato di connettori impermeabili, generalmente dei connettori MC4. Tali connettori sono disponibili in 2 varietà: un connettore maschio e uno femmina.  

Il connettore maschio collega il cavo positivo proveniente dal pannello solare e il connettore femmina collega il cavo negativo.  

Se i cavi solari non fossero sufficientemente lunghi, si dovrà utilizzare un cavo di estensione. Tale cavo di estensione è spesso pre-assemblato con connettori MC4. Un cavo solare è dotato di un connettore maschio a una estremità e di un connettore femmina all’altra estremità. Come segue:

I connettori MC4 possono essere collegati a cavi solari da 4 mm² o 6 mm².  

Cavo solare. A sinistra si trova il connettore MC4 maschio e a destra il connettore MC4 femmina.

Tipi di cavi solari:

Un cavo solare è un cavo speciale. È un cavo molto resistente ed è stato progettato per usi in esterni, negli impianti di pannelli solari. È resistente a polvere, invecchiamento e raggi UV e possiede trefoli in rame stagnato.

Un cavo solare per piccoli moduli FV, come per il settore automobilistico o marino, spesso possiede un’anima doppia. Anche in questi impianti il cavo deve essere resistente ai raggi UV e deve avere trefoli in rame stagnato.

Un cavo solare per piccoli moduli FV, come per il settore automobilistico o marino, spesso possiede un’anima doppia. Anche in questi impianti il cavo deve essere resistente ai raggi UV e deve avere trefoli in rame stagnato.

Spessore del cavo:

Lo spessore del cavo solare dipende dalle dimensioni del modulo fotovoltaico e dalla sua tensione. Ciò determina la corrente e lo spessore del cavo. Si prega di vedere il capitolo Selezione dei cavi per ulteriori informazioni a questo proposito.

Collegamento a un pannello solare:

I caricabatterie solari sono venduti in due modelli, con connettori MC4 o con connettori a vite sul lato FV. Ecco come collegarli a un pannello solare; esempio visto dal retro del pannello stesso:

Caricabatterie solare con connettori MC4.

Caricabatterie solare con connettori a vite.

In alcuni casi, il pannello solare non è dotato di cavi. In tale situazione, è necessario che l’utente attacchi detti cavi. A tale fine, aprire la scatola di derivazione sul retro del pannello e collegare i cavi. Si possono utilizzare cavi solari con o senza connettori MC 4. Se il pannello solare viene collegato direttamente al caricabatterie solare, l'impianto si presenta come segue:

Collegamento di un caricabatterie solare a un pannello solare senza utilizzare i connettori MC4.

Scatola di derivazione per pannelli solari.

Moduli solari:

In molti impianti solari, un pannello solare non è sufficiente. In tale caso, è necessario creare un modulo solare o fotovoltaico (FV). Un Modulo solare è costituito da più pannelli solari collegati tra loro.  

Se si collegano i pannelli solari in serie, la tensione aumenta e se si collegano in parallelo aumenta la corrente. Lo stesso caso si verifica quando si costruisce un banco batterie con singole batterie.  

MC4-Y - 1 maschio e due femmine.

MC4-Y - 1 femmina e 2 maschi.

Modulo solare in serie.

Modulo solare in parallelo.

Modulo solare in serie/parallelo.

Modulo solare da 200 W.

Modulo solare da 200 W.

Modulo solare da 400 W.

Esempio di tensione di un modulo con pannelli collegati in serie:

Se si leggono le specifiche di un pannello solare da 12 V, si vedrà che la Voc è di circa 22 V. Per un caricabatterie solare MPPT 75/15, la tensione fotovoltaica può raggiungere i 75 V. Ciò consentirà di collegare fino a 3 x 12 V pannelli in serie.

Nota sulla corrente di carica dell’MPPT a diverse tensioni della batteria:

Esempio: Per un caricabatterie solare MPPT 75/15, la corrente nominale è di 15 A. Questa è la corrente che entra nella batteria. Ciò significa che, con una batteria da 12 V, si otterrà meno potenza nella batteria che con una batteria da 24 V.

Come aiuto per progettare un campo solare e ad abbinarlo al caricabattierie solare corretto:

Utilizzare il calcolatore delle dimensioni dell’MPPT di Victron, disponibile qui: https://www.victronenergy.it/solar-charge-controllers.