Montaż złącz MC4

Wstęp

W instalacji fotowoltaicznej wpływ złącz MC4 na trwałość całego systemu i produkcję energii jest kluczowy. Na temat połączeń MC4 pisałem już wielokrotnie na stronie, przy okazji omawiania chociażby pożarów w instalacjach PV. Poniżej skupię się bardziej na typach złączek, ich budowie i prawidłowych zasadach wykonywania połączeń zaciskowych. Artykuł powstał dzięki kolejnemu, świetnemu webinarowi w firmie Fronius.

Typy złącz MC4

Złącze MC4 (zwane też konektorem) jest patentem firmy Stäubli Multi Contact. Składa się z dwóch części, tzw. męskiej i żeńskiej, połączonych ze sobą przez zakliknięcie. Na świecie jest ponad 200 innych producentów złączek MC4, często kompatybilnych z wyrobami Stäubli, ale nie należy ich nigdy ze sobą łączyć. W instalacji PV obowiązuje zasada, że złączka męska i żeńska musi być zawsze od tego samego producenta.

Fot. Oryginalne złącze MC4 firmy Stäubli. U góry złączka żeńska, u dołu męska. Do każdej jest nieco inna tulejka zaciskowa (tzw.pin). Złącze męskie posiada większy pin.

Złączki MC4 dostępne są w wersji szeregowej i równoległej. Pierwsza służy do bezpośredniego łączenia paneli między sobą, złączka równoległa stosowana jest sporadycznie w większych instalacjach, gdzie stringi (czyli szeregowo połączone panele) spina się dodatkowo równolegle. Rozwiązanie takie ma na celu ograniczenie maksymalnego napięcia docierającego do falownika. Przy połączeniu równoległym sumują się tylko natężenia prądu od poszczególnych stringów, napięcie pozostaje bez zmian. Złączki równoległe mają zupełnie inną budowę (rys. poniżej). Także w tym przypadku możemy mówić o złączce męskiej i żeńskiej.

Fot. Konektory MC4 w wersji równoległej. Po lewej żeński, po prawej – męski.

Złączki równoległe dostępne są w wielu wersjach:

z dwoma odgałęzieniami (dwójniki)
z trzema odgałęzieniami (trójniki)
z czterema odgałęzieniami (czwórniki)

A także w wersji krótkiej i długiej. To ostatnie rozwiązanie oprócz odgałęzienia, posiada odcinki kablowe pozwalające na bardziej efektywne gospodarowanie dostępnym miejscem montażu. Wszystkie złącza MC4 wykonywane są jako pyło i wodoszczelne, ze współczynnikiem ochrony minimum IP67, który pozwala na ich krótkotrwałe zanurzenie w wodzie.

Fot. Trójnik równoległy i czwórnik równoległy (BEMKO)

Fot. Dwójnik i trójnik równoległy w wersji długiej (BEMKO)

Jak rozpoznać oryginalne złącze Stäubli?

Na obudowie wtyku (-) znajdują się białe napisy: z jednej strony „STOP”, a z drugiej „Do not disconnect under load”.
Czarny kolor uszczelki wykonanej z poliamidu (PA) o bardzo wysokiej odporności na starzenie termiczne.
Na obudowie gniazda (+) widnieją wytłoczone pierwsze litery nazwy firmy, czyli MC, oraz UR informujące o posiadanym amerykańskim certyfikacie UL.

Technologia MULTILAM

Złącza MC4 są podatne na naprężenia termiczne, a ich rezystancja może ulegać zmianie w czasie. Firma Stäubli zastosowała w swoich wyrobach technologię Multilam, która chroni przed przypadkowym rozłączeniem, jak też poprawia przewodność elektryczną konektora, zachowując jego bardzo niską rezystancję przez długie lata. Technologia Multilam polega na zastosowaniu w złączu MC4 dodatkowego sprężystego elementu (rys. poniżej). Sprężysty koszyczek zamocowany jest w żeńskim pinie i wykonany z cynowanej miedzi.

Rys. Technologia Multilam w złączu MC4

Aby dodatkowo zwiększyć pewność połączenia, firma Stäubli wprowadziła na rynek wersję złączki o nazwie MC4-Evo2.

Rys. (po lewej) Złączki MC4-Evo2.

Oprócz różnic w wyglądzie zewnętrznym, zmiany dostrzeżemy też w budowie samych pinów. Pin męski posiada tutaj dodatkowe wypustki (skrzydełka) zapewniające blokadę połączenia. Złączki MC4-Evo2 dostępne są w wersji IP65 jak i w wersji IP68. Wersja o niższym poziomie zabezpieczenia jest odporna na kurz i strumień wody o intensywności do 12,5l/min lany z dowolnej strony. Wersja IP68 może być już zanurzona w wodzie na okres nie dłuższy niż 1 godz.

Rys. Budowa pinów (żeńskiego i męskiego) w złączkach MC4. U góry piny złączek MC4-Evo2, u dołu piny w dotychczasowych złączkach MC4 (źr. webinar Fronius).

Dopuszczalny prąd.

Złącza MC4 mogą być łączone z przewodami o różnych przekrojach. Nominalna wartość prądu przy temperaturze 85°C nie powinna przekraczać:

39A dla przekroju 2,5mm²
45A dla przekroju 4mm²
53A dla przekroju 6mm²
69A dla przekroju 10mm²

Wykonywanie połączeń

Przy montażu złącz MC4 niezbędne będą:

Cęgi (nożyce) do cięcia przewodów
Szczypce do zdejmowania izolacji
Zaciskarka do pinów
Klucz do dokręcania złączek MC4
inne narzędzia, jak np. kontroler głębokości osadzenia pinów w złączce

Fot. Szczypce do ściągania izolacji (KNIPEX)

Fot. Nożyce do cięcia kabli (NEO)

Fot. Zaciskarka VCX do złącz MC4 (Spec Kable)

Przebieg montażu

Najlepiej zobaczyć go na filmie, ale ABC omówię tutaj.

Fot. Sposób umieszczenia PIN-u w szczękach zaciskowych, prawidłowy i błędny.

Po ucięciu przewodu, ustawiamy ściągarkę izolacji na około 7-8mm i usuwamy izolację. Przy stosowaniu innych narzędzi należy zwrócić uwagę, aby przy ściąganiu izolacji nie poucinać części drutów z kabla. Druty warto lekko skręcić, aby zapewnić ich jednolitą średnicę na całej długości.
Zaciskany PIN umieszczamy w zaciskarce tak, jak na rys. i lekko ją dociskamy, aby unieruchomić PIN.
Prawidłowo ustawiony PIN pokazany jest na górze, u dołu PINy błędnie zamocowane (przekrzywione).
Wkładamy do strefy zgniotu odizolowany przewód PV. Przewód powinien „dotykać” izolacją pinu.
Tak przygotowane złącze zaciskamy zgniatając PIN wraz z przewodem. Przy prawidłowo wykonanym połączeniu strefa zgniotu ma postać nereczki. Zaciśnięte są wszystkie druty, poza strefę zgniotu wystaje tylko około mm przewodu.

Fot. Prawidłowo wykonany zacisk pinu męskiego i żeńskiego. Poniżej błędne zaciski.

Jakość zaciśnięcia można sprawdzić przez pociągniecie przewodu. Nie może się on ruszać w pinie, zaciśnięte muszą być wszystkie druty, a „nereczka” zamknięta, o symetrycznym kształcie.

Tak przygotowany pin umieszczamy w złączce i dociskamy do charakterystycznego „zakliknięcia”. Pozostaje dokręcenie złączki, ale najpierw możemy sprawdzić prawidłowość głębokości położenia pinów. TO BARDZO WAŻNE! Zbyt słabo wciśnięte w obudowę złączek PIN-y nie będą miały ze sobą kontaktu, lub będzie on znikomy. Głębokość położenia sprawdzamy specjalnym narzędziem jak na rys.14 Przy prawidłowym umieszczeniu pinów biały ślad jest nadal widoczny i znajduje się na skraju złączki.

Pozostaje ostatnia operacja, dokręcenia dławika złączki. Możemy to zrobić kluczem do złącz MC4 jak na rys. poniżej.

Takie rozwiązanie nie zapewni jednak odpowiedniego momentu dokręcenia. Zwykle monterzy dokręcają dławik do końca, uniemożliwiając jakąkolwiek pracę termiczną. Firma Stäubli Multi Contact zaleca tutaj zapewnienie siły docisku adekwatnej do przekroju kabla. W tabeli podaję zalecany momenty dokrecania.

Tabela. Wymagany moment skręcający złącz MC4 w zależności od średnicy kabla.

Możemy użyć do tego celu klucza dynamometrycznego. Nie jest to tanie narzędzie, dlatego polecam je tylko prosfesjonalistom prowadzącym własne firmy.

Fot. Klucz dynamometryczny do montażu złączy MC4 z nasadką Staubli(Multi Contact).