Conexiones en serie y paralelo
Todos los circuitos se construyen a partir de dos tipos de conexiones eléctricas que determinan las características del circuito: serie y paralelo. Cualquier dispositivo que tenga más de una batería, como una radio o una linterna, utiliza una conexión en serie o en paralelo para lograr la tensión deseada o la cantidad deseada de energía disponible. Todas las baterías tienen un electrodo positivo y uno negativo que son los puntos donde se hacen las conexiones eléctricas. Cuando el electrodo positivo de una batería está conectado al negativo de otra batería, esto se llama conexión en serie. Una conexión así en serie aumentará la tensión del circuito. Cuando el electrodo positivo de una batería está conectado al electrodo positivo de otra batería y el electrodo negativo está conectado al electrodo negativo de la misma batería, esto se llama conexión en paralelo. Una conexión así en paralelo mantendrá la tensión del circuito igual, pero aumentará la corriente disponible para el circuito.
En los sistemas fotovoltaicos, las conexiones en serie se vuelven importantes ya que permiten variar las características de tensión y corriente de un sistema, lo que ofrece importantes ventajas. Baterías y módulos FV se pueden conectar utilizando cualquiera de estos tipos de conexión o ambos. All baterías, módulos, controladores de carga y inversores están clasificados para funcionar dentro de un rango de tensión y corriente dado, por lo que estos tipos de conexión se utilizan para garantizar que el sistema pueda funcionar en conjunto correctamente.
Es importante tener en cuenta que circuitos dentro de hogares y edificios para aparatos o iluminación solo usan conexiones en paralelo.
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Conexiones en paralelo
Una conexión en paralelo es una conexión que conecta circuitos que podrían funcionar por separado, por lo que hay dos o más caminos separados que la corriente puede seguir. En el caso de módulos fotovoltaicos y baterías, esto se hace creando una conexión entre todas las conexiones positivas de los circuitos y una conexión separada entre todas las conexiones negativas de un circuito. Las conexiones en paralelo afectan el funcionamiento de un circuito de las siguientes formas:
- Si las fuentes de energía, como módulos fotovoltaicos o baterías, del mismo tamaño se conectan juntas en paralelo, la tensión del circuito permanece igual, pero la corriente que el circuito puede proporcionar se convierte en la suma de sus corrientes.
- Si cargas, como luces, del mismo tamaño se conectan juntas en paralelo, la tensión del circuito seguirá siendo el mismo, pero la corriente del circuito se dividirá entre los diferentes circuitos en paralelo.
2 x 12V baterías de acido-plomo conectadas con una conexion paralela.
2 x PV módulos connectados con una conexion en paralelo en una caja de combinación.
Ejemplo 1: Se conectan en paralelo 2 baterías de 12V 100Ah (con una tasa de descarga de C/20). ¿Qué es la tensión del circuito y los Ah de corriente disponible a la tasa C/20?
- V = 12 V ya que la tensión permanece igual.
- Ah = 200 Ah ya que el Ah de la corriente disponible se duplica en este caso.
Ejemplo 2: 3 x módulos FV con un tensión de circuito abierto (Voc) de 40 V y un corriente de cortocircuito (Isc) de 10 A están conectados en paralelo. ¿Qué es la tensión y la corriente disponible del circuito?
- V = 40 V ya que la tensión permanece igual.
- Ah = 30 A como la corriente tripa en este caso.
Ejemplo 3: 2 x bombillas de 12 W (12 V, 1 A) están conectadas en paralelo a una batería. ¿Cuál es la tensión y la corriente a través de cada bombilla y para el circuito en total?
- Cada bombilla
- V = 12 V
- I = 1 A
- Circuito en total
- V = 12 V
- I = 1 A + 1 A = 2 A
Conexiones en serie
Una conexión en serie es una conexión que conecta cargas o fuentes de energía en un solo circuito, por lo que solo hay un camino que la corriente puede seguir. En el caso de los módulos FV y las baterías, esto se hace creando una conexión desde el positivo de una carga o fuente de alimentación al negativo de otra. Los circuitos en serie afectan el funcionamiento de un circuito de las siguientes maneras:
- Si se conectan en serie fuentes de energía, como módulos FV o baterías, del mismo tamaño, la tensión del circuito se convierte en la suma de sus tensiónes, pero la corriente disponible del circuito permanece igual.
- Si dos cargas, como luces, del mismo tamaño se conectan juntas en serie, la tensión del circuito se divide entre las diferentes cargas, pero la corriente del circuito permanece igual.
2 x 12V baterías inundadas de acido-plomo conectadas con una conexion serie.
2 x módulos FV conectados con una conexion serie.
Ejemplo 1: 2 baterías de 12V 100Ah (con una tasa de descarga de C/20) las baterías están conectadas en serie. ¿Qué es la tensión del circuito y los Ah de corriente disponible a la tasa de descarga C / 20?
- V = 24 V ya que la tensión se duplica en este caso.
- Ah = 100 Ah ya que la corriente disponible permanece igual.
Ejemplo 2: 3 x módulos FV con un tensión de circuit abierto (Voc) de 40V y una corriente de corto circuito (Isc) de 10 A están conectados en serie. ¿Qué es la tensión y la corriente disponible del circuito?
- V = 120 V ya que la tensión se triplica en este caso.
- Ah = 10 A como la corriente tripa en este caso.
Ejemplo 3: 2 x bombillas de 12 W (12 V, 1 A) están conectadas en serie a una batería de 12V. ¿Qué es la tensión y la corriente a través de cada bombilla y para el circuito en total?
- Cada bombilla
- V = 12 V ÷ 2 = 6 V
- I = 1 A
- Circuito en total
- V = 12 V
- I = 1 A (el mismo 1A pasa a través de cada bombilla)
Serie vs. paralelo
Las conexiones en serie y en paralelo solo cambian las características del circuito, pero no se gana ni se pierde energía o potencia con ninguno de los dos tipos de conexión. ¿Entoneces, cuando se debe usar una conexion paralelo y una conexion serie? La elección del tipo de conexion correcta para un circuito depende de varios factores.
Potencia con diferentes tipos de conexiones
Ejemplo 1: 3 x módulos FV con un tensión de circuito abierto (Voc) de 40 V y una corriente de cortocircuito (Isc) de 10 A se conectan en paralelo. ¿Qué es la tensión y la corriente disponible del circuito?
- (3 × 10 A) × 40 V = 1200 W
Ejemplo 2: 3 x módulos FV con un tensión de circuito abierto (Voc) de 40 V y una corriente de cortocircuito (Isc) de 10 A se conectan en serie. ¿Cuál es la tensión y la corriente disponible del circuito?
- 10 A × (3 x 40 V) = 1200 W
Cuándo usar serie y paralelo
El tipo de conexión ideal para un circuito depende de los componentes que se utilizarán con el circuito. Todos los componentes utilizados en un sistema eléctrico tienen valores nominales máximos de corriente y tensión específicas, pero los componentes específicos de PV como controladores de carga y inversores también tienen una tensión mínima requisitos para funcionar correctamente. El otro factor importante para determinar el tipo de conexión es que los aumentos de corriente requieren conductores más grandes para evitar incendios eléctricos, pero esto no occure un aumento de tensión. Un aumento de la tensión de un circuito se puede usar para aumentar la cantidad de energía que un circuito es capaz de transportar sin la necesidad de aumentar el tamaño del conductor. Esto significa que una tensión más alta, siempre que esté dentro de los límites de tensión máxima de todos los componentes del sistema, es normalmente preferible ya que reduce el tamaño de los conductores necesarios para un sistema FV. El uso de una tensión más alta es una estrategia importante para mantener caída de tensión mínimo y reducir el costo del sistema.
Es típico que un sistema FV autónomo utilice una combinación de conexiones en paralelo y en serie para poder hacer coincidir los requisitos de diseño del sistema con los equipos disponibles en el mercado. Los equipos diseñados para funcionar con sistemas FV autónomos solo está disponible en unos pocos valores nominales de tensiónes (12 V, 24 V, 48 V) con clasificaciónes de tensión máxima y corriente máxima especificas. Una combinación de estos diferentes tipos de conexión permite que los diseños de sistemas elijan la tensión y la combinación de componentes que ofrecerán el mejor rendimiento al precio más bajo. Consulte Tensión CC del sistema para obtener más información sobre cómo elegir la tensión ideal para un sistema en particular.
