ES2216401T3 - Sistema generador fotovoltaico, aparato de cableado para sitema generador totovoltaico, y estructura de cableado para ello. - Google Patents
Sistema generador fotovoltaico, aparato de cableado para sitema generador totovoltaico, y estructura de cableado para ello.Info
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Abstract
Un aparato de cableado para un sistema de generación fotovoltaica para conectar terminales de salida respectivos de una pluralidad de secciones generadoras, cada una incluyendo módulos fotovoltaicos (M), comprendiendo los aparatos de cableado: un cable principal (31) que incluye un conductor principal (31a) para conducir las corrientes de salida respectivas de las secciones generadoras; una pluralidad de cables secundarios (32) que divergen individualmente de una pluralidad de partes longitudinalmente intermedias del cable principal (31), incluyendo cada dicho cable secundario (32) un conductor secundario (32a) que tiene un extremo conectado eléctricamente a una parte longitudinalmente intermedia del conductor principal (31a) y el otro extremo conectado eléctricamente al terminal de salida de cada sección generadora correspondiente; empalmes de derivación (33) formados entre el cable principal (31) y los cables secundarios (32); una pluralidad de conectores (92, 93, 94), cada uno unido a unextremo del cable principal (31) o de un cable secundario (32), y adaptados para ajustarse de manera desmontable con un conector (97, 98) de un cable auxiliar (95, 96, 99) para conectar el cable principal (31) y/o los cables secundarios (32) con cables auxiliares (95, 96, 99) correspondientes; caracterizado por una envoltura protectora (31b) formada de un material de resina sintética termoplástica que recubre la periferia exterior del cable principal (31), envolturas protectoras (32b) formadas del material de resina sintética termoplástica que recubren individualmente las periferias exteriores respectivas de los cables secundarios (32), y elementos cubierta (33f) formados del material de resina sintética termoplástica y que recubren individualmente las periferias exteriores respectivas de los empalmes de derivación (33), soldándose térmicamente los elementos cubierta a la envoltura protectora (31b) que recubre la periferia exterior del cable principal y a las envolturas protectoras (32b) que recubren las periferias exteriores del cable secundario, de manera que los empalmes de derivación (33) son resistentes al agua.
Description
Sistema generador fotovoltaico, aparato de
cableado para sistema generador fotovoltaico, y estructura de
cableado para ello.
La presente invención trata de un sistema de
generación fotovoltaica capaz de obtener energía eléctrica por medio
de células fotovoltaicas dispuestas en un tejado de un edificio, por
ejemplo, y un aparato de cableado y una estructura de cableado para
conducir energía eléctrica producida por el sistema de generación al
edificio como por ejemplo, una casa.
Un sistema de generación fotovoltaica comprende
secciones generadoras que incluyen, cada una, una pluralidad de
módulos fotovoltaicos, que pueden generar corrientes de salida que
corresponden a una generación de potencia deseada, y aparatos de
cableado para conducir las corrientes de salida de las secciones
generadoras hasta una unidad inversora o similar en un edificio o
casa. Las secciones generadoras incluyen módulos fotovoltaicos, cada
uno formado de una pluralidad de células fotovoltaicas conectadas
unas con otras en serie o paralelo, o unidades de módulos
fotovoltaicos, cada una formada de una pluralidad de módulos
fotovoltaicos combinados juntos. Normalmente, cada módulo
fotovoltaico tiene una caja de terminales. La caja de terminales
tiene dos terminales de salida para electrodos positivo y negativo.
La energía eléctrica generada por el módulo fotovoltaico solar se
extrae a través de la caja de terminales.
En este sistema de generación de potencia, las
unidades modulares que se disponen lado a lado se conectan unas con
otras en serie y/o paralelo. En la publicación KOKAI de solicitud de
patente japonesa nº 7-131045 se describe un aparato
de cableado que puede usarse adecuadamente para conectar entre sí en
serie una pluralidad de módulos fotovoltaicos. Este aparato de
cableado de la técnica anterior, como se muestra en la Fig. 24,
comprende una línea principal 1, que incluye un par de cables
eléctricos 2 y 3, y líneas secundarias 4 conectadas en serie con uno
de los cables 2 y 3 de la línea principal 1. Estas líneas
secundarias 4 se conectan con un espaciado determinado en la
dirección longitudinal del un cable 2. Las partes de conexión 5 que
se conectan a los terminales de salida 6 respectivos de las unidades
modulares 7 se colocan en las partes distales de los extremos
respectivos de las líneas secundarias 4, individualmente. Este
aparato de cableado de la técnica anterior tiene una estructura
bifilar conectada en serie.
Otros aparatos de cableado convencionales como el
ejemplo de la técnica anterior descrito anteriormente comprenden
cables eléctricos que se conectan individualmente a los terminales
de salida respectivos de una pluralidad de módulos fotovoltaicos o a
los terminales de salida positivo y negativo respectivos de una
pluralidad de unidades de módulos fotovoltaicos. Estos cables
eléctricos se conducen a un edificio.
Según la estructura anteriormente descrita, en la
que se conecta un gran número de aparatos de cableado por cada
terminal de salida de cada módulo fotovoltaico o unidad modular y
todos se conducen al edificio, la longitud de cable de cada aparato
de cableado que se extiende desde cada terminal de salida de cada
módulo o unidad modular hasta el interior del edificio es
considerable. Por consiguiente, todo el sistema de generación
fotovoltaica requiere el uso de muchos cables eléctricos. Además, se
necesitan muchos aparatos de cableado. En el caso de un sistema de
generación fotovoltaica que use, por ejemplo, 120 módulos
fotovoltaicos, las unidades de módulos fotovoltaicos son 20 en total
si cada unidad modular se forma conectando entre sí en serie seis
módulos fotovoltaicos. En este caso, por lo tanto, la estructura de
cableado del ejemplo de la técnica anterior, en el que todos los
cables eléctricos conectados individualmente a las unidades de
módulos fotovoltaicos se conducen al edificio, requiere el uso de 40
aparatos de cableado monofilar ó 20 aparatos de cableado bifilar. El
uso de los aparatos de cableado bifilares conectados en serie sólo
asegura la formación de unidades de módulos fotovoltaicos que
incluyen, cada una, una pluralidad de módulos fotovoltaicos
conectados entre sí en serie. Los aparatos de cableado bifilares no
pueden conectar módulos fotovoltaicos en paralelo.
De este modo, las corrientes de salida extraídas
requieren normalmente el uso de muchos aparatos de cableado, de
manera que la instalación del sistema de generación fotovoltaica en
un tejado o similar supone mucho trabajo. Por consiguiente, existe
una alta posibilidad de mala conexión, ya que debe perforarse un
gran agujero para muchos aparatos de cableado a través de una pared
del edificio, de manera que el cerrar herméticamente el edificio
contra el agua de lluvia y similar ocasiona trabajo.
Los aparatos de cableado convencionales se
extienden lejos de los terminales de salida respectivos de los
módulos fotovoltaicos o unidades modulares dentro del edificio. Por
lo tanto, los aparatos de cableado que se conectan a las unidades de
módulos fotovoltaicos y similares son propensos a dificultar la
operación de mantenimiento para los módulos y otros elementos. Es
más, como los aparatos de cableado existentes no pueden fabricarse
más largos, no pueden hacer frente a la ampliación de los módulos
fotovoltaicos.
En el caso donde una pluralidad de módulos
fotovoltaicos o unidades modulares se conectan entre sí en serie, la
conexión se realiza usando aparatos de cableado dedicados para
conexión en serie, como el descrito en la publicación anteriormente
mencionada. En el caso donde una pluralidad de módulos fotovoltaicos
o unidades modulares se conectan entre sí en paralelo, la conexión
se realiza usando aparatos de cableado dedicados para conexión en
paralelo. Por lo tanto, los aparatos de cableado usados son de tipos
variados, y su productividad es pobre. Además, la disposición previa
para la operación de instalación, así como la propia operación de
instalación, es complicada. Si la conexión de los aparatos de
cableado ha de cambiarse para hacer frente a la ampliación de los
módulos fotovoltaicos o la operación de mantenimiento, ésto no puede
lograrse con facilidad.
En aparatos de cableado representados por los
aparatos de cableado bifilares anteriormente mencionados que
comprenden una línea principal y líneas secundarias, los empalmes de
derivación de las líneas secundarias tienen que moldearse de resina
sintética. Sin embargo, es posible que las partes al aire libre de
los aparatos de cableado pueden estar expuestas al agua de lluvia,
de manera que los empalmes de derivación requieren alta fiabilidad
para resistir la penetración de agua.
En Patent Abstracts of Japan, vol. 1998, nº 10,
que corresponde al documento
JP-A-10135499, se describe un
procedimiento de cableado y conexión para módulo de células solares.
Se instala un enchufe que tiene que introducirse en la toma de
corriente de un conector de derivación de tres vías en los extremos
de cables eléctricos en las dos polaridades de un bloque donde se
conectan en serie una pluralidad de módulos de células solares. Se
prepara una pluralidad de tales bloques. También se instalan
enchufes en los puntos de conexión en los cables eléctricos que
constituyen las líneas de base que conducen hasta una caja de
terminales que conecta a un inversor. El trabajo de cableado y
conexión se completa introduciendo el enchufe en las tomas de
corriente de cada conector en los puntos de conexión. De este modo,
el trabajo se ejecuta fácil y rápidamente incluso si existe un gran
número de bloques. Además, se une un aislador a la punta de la
clavija de contacto en la envoltura de cada toma de corriente, y las
clavijas de contacto se colocan detrás de las puntas de la
envoltura, de manera que los trabajadores pueden trabajar con
seguridad sin tocar partes cargadas.
El documento
GB-A-2265264 trata de un circuito
convertidor. Se provee un circuito de ajuste de voltaje de salida
conmutador de control de batería solar que ajusta el flujo de
corriente del voltaje de salida o ajusta el voltaje constante de
salida que puede ser un voltaje múltiple graduado.
Por consiguiente, un primer objeto de la presente
invención es proveer un aparato de cableado para un sistema de
generación fotovoltaica, por medio del cual puede reducirse el
número necesario de cables eléctricos para corrientes de salida
extraídas de secciones generadoras, que incluye una pluralidad de
módulos fotovoltaicos o unidades modulares, y que puede instalarse
fácilmente con una posibilidad inferior de cableado incorrecto.
Un segundo objeto de la invención es proveer un
aparato de cableado, en el que se usan cables auxiliares para
mejorar la eficiencia de la instalación para la operación de
cableado y la facilidad de mantenimiento de módulos fotovoltaicos y
para hacer frente a la ampliación o modificación de los módulos
fotovoltaicos.
Un tercer objeto de la invención es proveer un
aparato de cableado, en el que pueden conectarse cables de unión a
empalmes de derivación para mejorar la facilidad de mantenimiento de
módulos fotovoltaicos y hacer frente a la ampliación o modificación
de los módulos fotovoltaicos.
Un cuarto objeto de la invención es proveer un
aparato de cableado para un sistema de generación fotovoltaica,
capaz de mejorarse en fiabilidad de la impermeabilización de los
empalmes de derivación.
Un quinto objeto de la invención es proveer un
aparato de cableado, por medio del cual puede mejorarse la
disposición previa para la instalación y la eficiencia de
instalación de un sistema de generación fotovoltaica y la
productividad del mismo.
Un sexto objeto de la invención es proveer un
aparato de cableado capaz de conducir a la mejora de la corriente de
salida de un sistema de generación fotovoltaica.
Un séptimo objeto de la invención es proveer un
aparato de cableado capaz de conectarse fácilmente al terminal de
salida de un módulo fotovoltaico o unidad modular.
Un octavo objeto de la invención es proveer un
sistema de generación fotovoltaica capaz de lograr al menos el
primero de los objetos descritos anteriormente.
Un noveno objeto de la invención es proveer una
estructura de cableado para un sistema de generación fotovoltaica,
capaz de lograr al menos el primero de los objetos descritos
anteriormente.
Estos objetos se logran con las características
de las reivindicaciones.
Con el uso del aparato de cableado de la
invención, los módulos fotovoltaicos o unidades modulares se
conectan entre sí en paralelo por medio del cable principal común.
Por consiguiente, puede reducirse el número de aparatos de cableado
que se extienden desde los terminales de los módulos fotovoltaicos o
unidades modulares a un edificio. Además, el cable principal común
se usa para los módulos o unidades modulares conectadas en paralelo.
Por lo tanto, cada cable secundario debe tener sólo una longitud
corta que comprende desde el cable principal hasta el terminal de
salida de cada módulo fotovoltaico o unidad modular. De este modo,
puede reducirse el número de aparatos de cableado necesarios para
todo el sistema de generación fotovoltaica y los cables eléctricos
unidos al mismo. Como se reduce el número de cables eléctricos que
se extienden desde los terminales de salida respectivos de los
módulos fotovoltaicos o unidades modulares al edificio, además la
instalación puede llevarse a cabo con facilidad, y la posibilidad de
cableado incorrecto se reduce.
Para lograr el segundo objeto, el aparato de
cableado según la invención comprende asimismo conectores para
conectar cables auxiliares, uniéndose los conectores individualmente
a los extremos respectivos del cable principal y los cables
secundarios. Según la invención, los extremos respectivos de los
cables principal y secundarios se conectan a los terminales de
salida de los módulos fotovoltaicos o unidades modulares por medio
de conectores en los mismos. Por consiguiente, el aparato de
cableado puede conectarse fácilmente a cada terminal de salida. Como
los conectores pueden desconectarse de los terminales de salida, los
módulos fotovoltaicos y el aparato de cableado pueden separarse uno
de otros cuando se lleva a cabo la operación de mantenimiento para
los módulos. Además, si es necesario, los conectores pueden
conectarse individualmente con conectores en cables principales o
secundarios. Por lo tanto, dependiendo del uso de los cables
auxiliares o del número de cables auxiliares usados, pueden
cambiarse las longitudes respectivas de los cables principales o
secundarios. De este modo, las longitudes de los cables principales
y secundarios pueden ajustarse según la distribución o conFiguración
de los módulos fotovoltaicos o unidades modulares, y los módulos
fotovoltaicos pueden incrementarse para ampliación o reordenarse con
facilidad. Además, según la invención, la operación de cableado para
el sistema de generación fotovoltaica es fácil. Como, además, los
módulos fotovoltaicos y los aparatos de cableado pueden separarse
unos de otros durante el mantenimiento de los módulos, la facilidad
de mantenimiento de los módulos se mejora.
Para lograr el tercer objeto, un aparato de
cableado según la invención comprende partes de conexión de cables
en cada empalme de derivación. El cable principal y los cables
secundarios se conectan de manera desmontable a las partes de
conexión de cables por medio de conectores. Puede colocarse un cable
de unión que tiene un primer y un segundo conector entre cada parte
de conexión de cables y el cable principal o secundario que se debe
conectar al mismo. En el mantenimiento de los módulos fotovoltaicos,
los módulos y el aparato de cableado pueden separarse uno de otros
desconectando los cables principal y secundarios de la parte de
conexión de cables. De esta manera puede mejorarse la facilidad de
mantenimiento de los módulos fotovoltaicos y similares. Además, si
es necesario, el cable de unión puede conectarse entre cada parte de
conexión de cables y el cable separado de la misma. Por lo tanto,
dependiendo del uso del cable de unión, pueden cambiarse las
longitudes respectivas de los cables principal y secundarios. De
esta manera, las longitudes de los cables principal y secundarios
pueden ajustarse según la distribución o conFiguración de los
módulos fotovoltaicos o unidades modulares, y los módulos
fotovoltaicos pueden incrementarse para ampliación o reordenarse con
facilidad.
Para lograr el cuarto objeto, un aparato de
cableado según la invención se diseña de manera que se suelda
térmicamente un elemento cubierta en cada empalme de derivación para
envoltura protectora sobre el cable principal o secundario. El
elemento cubierta y la envoltura protectora están formados del mismo
material de resina sintética. Según la invención, se mejora la
fusibilidad de la parte de conexión de cables del empalme de
derivación que tiene el elemento cubierta y la envoltura protectora.
Además, según la invención, las partes de conexión de cables y las
envolturas protectoras se forman firmemente unas con otras de manera
integral, por lo cual se mejora la fiabilidad de la
impermeabilización.
Para lograr el quinto objeto, un aparato de
cableado según la invención comprende conmutadores en los empalmes
de derivación para usar como medio de cambio de circuito para
conmutar la conexión entre los módulos fotovoltaicos o unidades
modulares a un modo de conexión en serie o en paralelo. Conectando
entre sí en serie los módulos fotovoltaicos o unidades modulares,
los conmutadores se cambian al modo de conexión en serie de manera
que los cables principal y secundarios se ajustan para conexión en
serie. Conectando entre sí en paralelo los módulos fotovoltaicos o
unidades modulares, los conmutadores se cambian al modo de conexión
en paralelo de manera que los cables principal y secundarios se
ajustan para conexión en paralelo. De esta manera, el aparato de
cableado puede conectar entre sí en serie o en paralelo los módulos
fotovoltaicos o unidades modulares según se requiera. Según la
invención, los aparatos de cableado no tienen que fabricarse
separadamente para conexiones en serie y paralelo, de manera que la
productividad de los aparatos de cableado puede mejorarse. Además,
el circuito deseado puede formarse rápidamente cambiando los
conmutadores al modo de conexión en serie o paralelo en el lugar de
instalación del sistema de generación fotovoltaica.
Para lograr el sexto objeto, cada empalme de
derivación del aparato de cableado según la invención incluye un
circuito eléctrico para conectar entre sí los módulos fotovoltaicos
o unidades modulares, teniendo el circuito eléctrico un diodo de
control para impedir que la corriente circule desde las secciones
generadoras de corrientes de salida más altas de las secciones
generadoras conectadas en paralelo, a las secciones generadoras de
corrientes de salida inferiores. En el sistema de generación
fotovoltaica, las corrientes de salida respectivas de algunos
módulos fotovoltaicos o unidades modulares a veces pueden llegar a
ser inferiores que las de otros o reducirse hasta cero. Si los
módulos o unidades modulares se conectan entre sí en paralelo, en
este caso las corrientes de salida de módulos fotovoltaicos o
unidades modulares de corriente de salida elevada pueden circular a
veces de vuelta a los módulos fotovoltaicos o unidades modulares de
corriente de salida baja (o corriente de salida cero) a través del
aparato de cableado. Como cada empalme de derivación está provisto
con el diodo de control, según la invención, se impide que las
corrientes de salida de los otros módulos o unidades modulares
circulen de vuelta a algunos módulos o unidades modulares de
corriente de salida reducida, de manera que se mejora la corriente
de salida general del sistema de generación fotovoltaica.
Para lograr el séptimo objeto, un aparato de
cableado según la invención se diseña de manera que el cable
principal y los cables secundarios se proveen individualmente con
conectores que se conectan de manera desmontable a los terminales de
salida respectivos de los módulos fotovoltaicos o unidades
modulares. Como el cable principal o los cables secundarios se
conectan a los terminales de salida de los módulos o unidades
modulares por medio de los conectores, según la invención, no tienen
que llevarse a cabo en el lugar de instalación del sistema de
generación fotovoltaica operaciones de conexión laboriosas, como
soldadura con aleaciones de estaño y plomo.
Para lograr el octavo objeto, un sistema de
generación fotovoltaica según la invención comprende una pluralidad
de secciones generadoras, cada una incluyendo módulos fotovoltaicos
situados fuera de un edificio o unidades modulares formadas
combinando los módulos de cada una, y aparatos de cableado
anteriormente mencionados conectados individualmente a los extremos
de salida respectivos de las secciones generadoras.
Para lograr el noveno objeto, una estructura de
cableado para un sistema de generación fotovoltaica según la
invención se diseña de manera que los terminales de salida
respectivos de una pluralidad de secciones generadoras, cada una
incluyendo módulos fotovoltaicos situados fuera del edificio, se
conectan individualmente por medio de los aparatos de cableado, y el
cable principal o los cables de entrada conectados a los mismos se
conducen al edificio, para conducir las corrientes de salida
respectivas de las secciones generadoras a cargas en el edificio por
medio de aparatos de cableado. Según la invención, la operación de
cableado para el sistema de generación fotovoltaica es fácil, y los
módulos fotovoltaicos, etc. pueden instalarse fácilmente en un
tejado o similar. Además, la posibilidad de mala conexión se reduce,
y sólo tiene que perforarse un pequeño agujero para los aparatos de
cableado a través de una pared del edificio.
Este resumen de la invención no describe
necesariamente todas las características necesarias, de manera que
la invención también puede ser una subcombinación de estas
características descritas.
La invención puede comprenderse más en detalle a
partir de la descripción detallada siguiente cuando se toma junto
con los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es un diagrama conceptual que muestra
las relaciones entre un sistema de generación fotovoltaica según una
primera realización de la presente invención y sus cargas;
la Fig. 2 es un diagrama de montaje que muestra
un caso donde unidades modulares del sistema según la primera
realización de la invención se conectan en paralelo unas con
otras;
la Fig. 3 es un diagrama de montaje que muestra
conexiones entre aparatos de cableado del sistema según la primera
realización y cables de entrada;
la Fig. 4 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado en el sistema según la primera
realización, que tiene módulos fotovoltaicos conectados entre sí en
serie;
la Fig. 5 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado en el sistema según la primera
realización, que tiene los módulos fotovoltaicos conectados entre sí
en paralelo;
la Fig. 6 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado en el sistema según la primera
realización, que tiene los módulos fotovoltaicos conectados por
medio de aparatos de cableado alternativos;
la Fig. 7 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado en el sistema según la primera
realización, que tiene los módulos fotovoltaicos conectados entre sí
en serie y en paralelo;
la Fig. 8A es una vista lateral parcial de un
aparato de cableado para electrodo negativo usado en el sistema de
generación según la primera realización;
la Fig. 8B es una vista lateral parcial de un
aparato de cableado para electrodo positivo usado en el sistema de
generación según la primera realización;
la Fig. 8C es una vista en corte de un conector
del aparato de cableado para electrodo negativo mostrado en la Fig.
8A;
la Fig. 8D es una vista en corte de un conector
del aparato de cableado para electrodo positivo mostrado en la Fig
8B;
la Fig. 9A es una vista lateral, parcialmente en
corte, que muestra un empalme de derivación del aparato de cableado
mostrado en la Fig. 8A;
la Fig. 9B es una vista en perspectiva,
parcialmente en corte, que muestra el empalme de derivación del
aparato de cableado mostrado en la Fig. 8A;
la Fig. 10 es un diagrama de montaje que muestra
un estado en el que unidades modulares de un sistema de generación
fotovoltaica según una segunda realización de la invención se
conectan en serie unas con otras;
la Fig. 11 es un diagrama de montaje que muestra
un estado en el que las unidades modulares del sistema mostrado en
la Fig. 10 se conectan en paralelo unas con otras;
la Fig. 12 es un diagrama de montaje que muestra
el modo de conexión entre unidades modulares de un sistema de
generación fotovoltaica según una tercera realización de la
invención;
la Fig. 13 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado para unidades modulares de un sistema de
generación fotovoltaica según una cuarta realización de la
invención;
la Fig. 14 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado en el sistema según la cuarta
realización, que tiene módulos fotovoltaicos conectados entre sí en
paralelo;
la Fig. 15A es una vista en corte de una caja de
terminales usada en cada módulo fotovoltaico del sistema según la
cuarta realización;
la Fig. 15B es una vista en planta de la caja de
terminales mostrada en la Fig. 15A;
la Fig. 15C es una vista en planta de la caja de
terminales de la Fig. 15A con su tapa quitada;
la Fig. 15D es una vista en corte de un cuerpo de
la caja de terminales tomado a lo largo de la línea
Y-Y de la Fig. 15C;
la Fig. 15E es una vista en corte del cuerpo de
la caja de terminales tomado a lo largo de la línea
Z-Z de la Fig. 15A;
la Fig. 16 es una vista lateral parcial de un
aparato de cableado usado en el sistema según la cuarta
realización;
la Fig. 17A es una vista en planta parcial,
parcialmente en corte, que muestra un conector del aparato de
cableado de la Fig. 16 y la caja de terminales;
la Fig. 17B es una vista lateral parcial,
parcialmente en corte, que muestra el conector y la caja de
terminales de la Fig. 16;
la Fig. 18A es una vista lateral parcial de un
aparato de cableado usado en un sistema de generación fotovoltaica
según una quinta realización de la invención;
la Fig. 18B es una vista lateral, parcialmente en
corte, que muestra el aparato de cableado de la Fig. 18A;
la Fig. 19A es una vista lateral que muestra el
aparato de cableado y los cables de unión usados en el sistema según
la quinta realización;
la Fig. 19B es una vista lateral, parcialmente en
corte, que muestra uno de los cables de unión de la Fig. 19A;
la Fig. 20 es una vista lateral parcial de un
aparato de cableado usado en un sistema de generación fotovoltaica
según una sexta realización de la invención;
la Fig. 21 es una vista lateral, parcialmente en
corte, que muestra una unidad de cableado que constituye parte del
aparato de cableado mostrado en la Fig. 20 y cables auxiliares;
la Fig. 22 es una vista lateral, parcialmente en
corte, que muestra uno de los cables auxiliares de la Fig. 21;
la Fig. 23A es una vista en corte que muestra un
cable auxiliar bifilar usado en el sistema según la sexta
realización;
la Fig. 23B es una vista frontal de un primer
conector tomada en la dirección de la flecha X en la Fig. 23A;
la Fig. 23C es una vista frontal de un segundo
conector tomada en la dirección de la flecha W en la Fig. 23A; y
la Fig. 24 es un diagrama de montaje que muestra
una estructura de cableado de la técnica anterior.
Ahora se describirán varias realizaciones de la
presente invención en relación con los dibujos adjuntos.
Las Figs. 1 a 9B muestran una primera realización
de la invención. La Fig. 1 es un diagrama conceptual que muestra las
relaciones entre un sistema de generación fotovoltaica 12 unido a un
edificio (por ejemplo, la casa 11) y sus cargas 14. El sistema de
generación 12 se instala fuera de la casa 11. En la casa 11 se
disponen una unidad inversora 13 y las cargas 14, que incluyen
electrodomésticos, etc. Estas cargas 14 se alimentan con energía
eléctrica del sistema 12 a través de la unidad inversora 13.
El sistema de generación fotovoltaica 12
comprende un panel fotovoltaico (también llamado panel de células
solares) 15 sobre el tejado 11a, aparatos de cableado 16 y 17 para
extraer la corriente de salida del panel 15, y un par de cables de
entrada 18 para conducir energía eléctrica extraída por medio de los
aparatos 16 y 17 a la casa. El panel fotovoltaico 15 puede ser un
material para techar que constituye parte del tejado 11a.
Alternativamente, el panel 15 puede formarse independientemente del
tejado 11a y colocarse sobre él. El panel fotovoltaico 15 se compone
de una pluralidad de módulos fotovoltaicos M o unidades de módulos
fotovoltaicos MN. Cada módulo M incluye una pluralidad de células
fotovoltaicas (también llamadas células solares) que se disponen en
una matriz. Cada unidad modular MN incluye una pluralidad de módulos
M que se disponen en una matriz. Los módulos fotovoltaicos M y las
unidades modulares MN funcionan como secciones generadoras. Las
células que forman cada módulo M pueden disponerse en cualquier
número o modo o de cualquier tipo (cristalino o amorfo). En la
primera realización se usan células amorfas. Un extremo de cada uno
de los aparatos de cableado monofilares 16 y 17 (que se describirán
detalladamente más adelante) se conecta a los terminales de salida
de los módulos M o unidades modulares MN. El otro extremo de cada
aparato de cableado se conecta a un extremo de su cable de entrada
correspondiente 18. El otro extremo de cada cable de entrada 18 se
conecta a la unidad inversora 13 en la casa.
Como se muestra en la Fig. 2, las unidades
modulares MN que constituyen el panel fotovoltaico 15 se conectan
eléctricamente en paralelo unas con otras por medio de los dos
aparatos de cableado 16 y 17. Como se muestra en la Fig. 3, el panel
15 se compone, por ejemplo, de ocho unidades modulares MN. Cada
unidad modular MN incluye seis módulos M. Los seis módulos M que
constituyen cada unidad modular MN se conectan entre sí en serie y/o
en paralelo, dependiendo de la corriente de salida requerida. Seis
módulos M mostrados en la Fig. 4 se conectan entre sí en serie por
medio de cables de conexión 24. Seis módulos M mostrados en la Fig.
5 ó 6 se conectan entre sí en paralelo por medio de aparatos de
cableado 25 ó 26. Seis módulos M mostrados en la Fig. 7 se conectan
entre sí en serie y en paralelo por medio de aparatos de cableado
27.
Cada una de las unidades modulares MN mostradas
en las Figs. 4 a 7 tiene cajas de terminales 21 que se montan
individualmente sobre las superficies traseras respectivas de los
módulos M. cada caja de terminales 21 se provee con dos terminales
de salida 22 y 23. El un terminal de salida 22 se compone de un
cable conductor monofilar que sale de la caja de terminales 21 y un
conector 22a conectado al cable conductor. Asimismo, el otro
terminal de salida 23 se compone de un cable conductor monofilar que
sale de la caja de terminales 21 y un conector 23a conectado al
cable conductor. Los terminales de salida 22 y 23 sirven para
electrodos positivo y negativo, respectivamente. Se provee un
conector 24a en cada extremo de cada una de las líneas de conexión
monofilares 24 mostradas en las Figs. 4 y 7. Los aparatos de
cableado monofilares primero, segundo y tercero, 25, 26 y 27
mostrados en las Figs. 5, 6 y 7, respectivamente, funcionan como
líneas de extracción de salida para conexión en paralelo.
Cualquiera de los aparatos de cableado 25, 26 y
27 se construyen de la misma manera que los aparatos de cableado 16
y 17 que se conectan individualmente a los cables de entrada 18.
Cada primer aparato de cableado 25 incluye un cable principal 31
(indicado por una línea gruesa en la Fig. 5) y empalmes de
derivación 25a, cinco, por ejemplo, que se unen individualmente a
partes longitudinalmente intermedias del cable 31. Como se muestra
en la Fig. 7, cada tercer aparato de cableado 27 incluye un cable
principal 31 (indicado por una línea gruesa en la Fig. 7) y dos
empalmes de derivación 27a unidos individualmente a partes
longitudinalmente intermedias del cable 31. Un cable secundario 32
(indicado por una línea fina en las Figs. 5 y 7) diverge de cada uno
de los empalmes de derivación 25a y 27a. Los conectores 28a y 28b se
conectan individualmente a los extremos opuestos de cada cable
secundario 31. Un conector 28c se conecta al extremo distal de cada
cable secundario 32. Como se muestra en la Fig. 6, en este sistema
de generación se usan dos cables principales 31 (indicados por
líneas gruesas en la Fig. 6). Un extremo de cada cable principal 31
se conecta a una línea de salida principal 26b por medio de un
empalme de derivación 26a. Cada línea de salida 26b es una parte del
cable principal 31 correspondiente. Una pluralidad de cables
secundarios (dos, por ejemplo, indicados por líneas finas en la Fig.
6) divergen de la unión 26c. Se conecta un conector 28b al extremo
distal de cada línea de salida principal 26b. Un conector 28a se une
al extremo distal de cada cable principal 31. Un conector 28c se
conecta al extremo distal de cada cable secundario que diverge de la
unión 26c.
En el caso de la unidad modular MN mostrada en la
Fig. 4, los terminales de salida 22 y 23 de cada uno de los seis
módulos M se conectan por medio del cable de conexión 24. Los
terminales de salida respectivos 22 y 23 de los dos módulos M que se
sitúan en los extremos opuestos del circuito eléctrico se conectan a
los aparatos de cableado 16 y 17, respectivamente, por medio de
cables de conexión 24 y conectores 24a que son de diferente
polaridad. Los conectores 24a, que se proyectan hacia fuera desde la
unidad modular MN, se usan como extremos de salida de la unidad
modular MN. En esta conexión en serie (Fig. 4), los conectores 22a y
23a de cada módulo M y los conectores 24a en los cables de conexión
24 se conectan unos a otros de manera desmontable por
acoplamiento.
En la unidad modular MN mostrada en la Fig. 5,
los seis módulos M se conectan entre sí en paralelo por medio de un
par de primeros aparatos de cableado 25 para electrodos positivo y
negativo. Un conector 28b se une a un extremo de cada aparato de
cableado 25 que sobresale de la unidad modular MN. El conector 28b
funciona como un terminal de salida de la unidad modular MN. En esta
conexión en paralelo, los conectores 22a y 23a de cada módulo M y
los conectores 28a y 28c de los aparatos de cableado 25 se conectan
entre sí de manera desmontable por acoplamiento.
En la unidad modular MN mostrada en la Fig. 6,
los seis módulos M se conectan entre sí en paralelo por medio de un
par de segundos aparatos de cableado 26. Un conector 28b se une al
extremo distal de cada una de un par de líneas de salida 26b que
sobresalen de la unidad modular MN. El conector 28b funciona como un
terminal de salida de la unidad modular MN. En esta conexión en
paralelo, los conectores 22a y 23a de cada módulo M y los conectores
28a y 28c de los aparatos de cableado 26 se conectan entre sí de
manera desmontable por acoplamiento.
En la unidad modular MN mostrada en la Fig. 7,
los seis módulos M se conectan entre sí en paralelo y en serie por
medio de un par de aparatos de cableado 27 para conexión en paralelo
y tres cables de conexión 24 para conexión en serie. Un conector 28b
se une al extremo distal de cada aparato de cableado 27 que
sobresale de la unidad modular MN. El conector 28b funciona como un
terminal de salida de la unidad modular MN. En esta conexión en
serie-paralelo (Fig. 7), los conectores 22a y 23a de
cada módulo M, los conectores 24a de los cables de conexión 24, y
los conectores 28a y 28c de los aparatos de cableado 27 se conectan
entre sí de manera desmontable por acoplamiento.
Las estructuras de cableado de cada uno de los
módulos M mostrada en las Figs. 4 a 7 se selecciona adecuadamente
según una generación de potencia deseada, y la conexión en serie, la
conexión en paralelo y la conexión en serie-paralelo
pueden estar combinadas. Como los conectores pueden estar conectados
y desconectados, como se menciona más adelante, el número de módulos
M puede incrementarse, pueden reemplazarse o conectarse de
diferentes maneras después de colocarse sobre el edificio.
Las Figs. 8A a 8D y 9B muestran aparatos de
cableado monofilares 16 y 17. Los aparatos 16 y 17, que conectan
eléctricamente unidades modulares MN una con otra, se usan como
líneas de salida para extraer la corriente de salida del panel
fotovoltaico 15. Los aparatos de cableado 16 y 17 también pueden
usarse como los aparatos de cableado 25 a 27 mostrados en las Figs.
5 a 7.
El aparato de cableado 16 sirve, por ejemplo,
para un electrodo negativo. El aparato 16 comprende un cable
principal 31 y una pluralidad de cables secundarios 32. Como se
muestra en la Fig. 9A, el cable principal 31 se compone de un cable
aislado que incluye un conductor principal 31a para conducir la
corriente de salida de la unidad modular MN y una envoltura
protectora 31b que recubre externamente el conductor 31a. El cable
secundario 32 se compone de un cable aislado que incluye un
conductor secundario 32a para conducir la corriente de salida de la
unidad modular MN y una envoltura protectora 32b que recubre
externamente el conductor 32a. Pueden usarse cables de distribución
o cables móviles como los cables 31 y 32. Los cables de distribución
disponibles incluyen cables de polietileno reticulado, como cables
CV (de envoltura vinílica, aislados, de polietileno reticulado),
cables CE (de envoltura de polietileno, aislados, de polietileno,
reticulados), etc. Como cables alternativos de polietileno pueden
darse cables de envoltura vinílica, aislados, de vinilo. Como cables
móviles pueden usarse cables VCT (aislados, de vinilo, con tubo de
caucho duro) o similares. En estos cables, las envolturas
protectoras 31b y 32b están formadas de envolturas de vinilo o
polietileno.
Una pluralidad de empalmes de derivación 33 se
unen individualmente a partes longitudinalmente intermedias del
cable principal 31. Como se muestra en las Figs. 9A y 9B, cada unión
33 incluye un cuerpo moldeado 33e de un material de resina sintética
eléctricamente aislante y un elemento cubierta 33f que recubre la
superficie exterior del cuerpo 33e. Una parte de conexión cilíndrica
33a del cable principal sobresale integralmente de una cara extrema
del elemento cubierta 33f. Una parte de conexión cilíndrica 33b del
cable principal y una parte de conexión 33c del cable secundario
sobresalen integralmente de la otra cara extrema del elemento
cubierta 33f. El cable principal 31 se introduce en cada una de las
partes de conexión 33a y 33b del cable principal. Una parte extrema
del cable secundario 32 se introduce en la parte de conexión 33c del
cable secundario. En cada empalme de derivación 33, el conductor
principal 31a y el conductor secundario 32a se conectan
eléctricamente uno a otro.
La envoltura protectora 31b del cable principal
31 se forma integralmente con cada empalme de derivación 33 de una
manera tal que las partes que se introducen en las partes de
conexión de cables 33a y 33b se sueldan térmicamente al elemento
cubierta 33F. La envoltura protectora 32b del cable secundario 32 se
forma integralmente con cada empalme de derivación 33 de una manera
tal que la parte que se introduce en la parte de conexión del cable
33c se suelda térmicamente al elemento cubierta 33F. Para formar el
elemento cubierta 33f integralmente con las partes de conexión 33a,
33b y 33c, es aconsejable usar materiales aislantes eléctricos del
mismo tipo para el elemento 33f y las envolturas protectoras 31b y
32b. Más concretamente, el elemento cubierta 33f y las envolturas
31b y 32b deberían formarse de materiales aislantes que se funden
entre sí por calentamiento, o preferiblemente materiales altamente
fusibles, o más preferiblemente el mismo material aislante eléctrico
termoplástico. Por ejemplo, en el caso de la primera realización que
usa las envolturas protectoras 31b y 32b de vinilo, se usa
polietileno no reticulado como el material aislante para el elemento
cubierta 33f. En un caso deseado, las envolturas protectoras 31b y
32b de los cables 31 y 32 pueden formarse de un material retardante
a las llamas autoextinguible, como PVC flexible (cloruro de
polivinilo) o polietileno retardante a las llamas. En este caso, los
aparatos de cableado 16 y 17 son retardantes a las llamas. Si las
envolturas protectoras 31b y 32b de los cables 31 y 32, y el
elemento cubierta 33f están formadas de CE y polietileno retardante
a las llamas, respectivamente, los aparatos de cableado 16 y 17 son
productos que no contienen cloruro de vinilo.
Como las partes de conexión de cables 33a a 33c
de cada empalme de derivación 33 son de pared delgada, tienen algo
de flexibilidad. Esta flexibilidad impide que sobre las partes de
conexión de cables 33a a 33c de los cables 31 y 32 actúe tensión
excesiva, de manera que las partes 33a a 33c apenas se parten,
comparadas con una parte rígida y frágil. El cuerpo 33e de cada
empalme de derivación 33 y otras partes principales distintas a las
partes de conexión de cables 33a a 33c son rígidos.
Como se muestra en la Fig. 8A, los conectores 34
se unen individualmente a al menos un extremo, o preferiblemente dos
extremos opuestos, del cable principal 31 y los extremos distales
respectivos de los cables secundarios 32 que divergen
individualmente desde los empalmes de derivación 33. Los conectores
34 tienen la misma construcción y se disponen, por ejemplo, de la
manera mostrada en la Fig. 8C. Se forma un agujero de conexión 34a
en cada conector 34, y se sitúa un terminal macho con forma de
enchufe 34b en la parte central el agujero 34a. Se forman muescas
escalonadas en la superficie periférica interior del agujero de
conexión 34a, crecientes en la dirección axial del agujero 34a.
Como el otro aparato de cableado 17 para
electrodo positivo se dispone de la misma manera que el aparato de
cableado 16, excepto el uso de los conectores 34, se usan números de
referencia comunes para designar partes comunes en todos los dibujos
por sencillez de ilustración. Los conectores 35 se unen
individualmente a al menos un extremo del cable principal 31 del
aparato 17 y los extremos distales respectivos de los cables
secundarios 32. Como se muestra en la Fig. 8D, por ejemplo, cada
conector 35 tiene un terminal hembra con forma de toma de corriente
35b en la parte central de una parte de introducción 35a. Se forman
muescas cuya forma corresponde a las muescas del agujero de conexión
34a de cada conector 34 en la superficie periférica exterior de la
parte de introducción 35a.
Los conectores 22a, 23a y 28a a 28c en cada
unidad modular MN se construyen de la misma manera que cualquiera de
los conectores 34 y 35. Los conectores 34 y 35 pueden ajustarse
entre sí de manera desmontable por acoplamiento. Como los conectores
34 y 35 se ajustan de esta manera, sus terminales respectivos 34b y
35b se conectan eléctricamente unos a otros.
Como se muestra en la Fig. 3, los dos cables de
entrada 18 se usan para electrodos positivo y negativo. Se provee un
empalme de derivación 36 en la parte extrema del lado al aire libre
de cada cable de entrada 18. Cada empalme de derivación 36 se provee
con una pluralidad (un par, por ejemplo) de líneas secundarias de
salida 36a. Cada línea de salida 36a tiene un conector 36b en su
extremo distal. El conector 34 ó 35 se conecta de manera desmontable
a cada conector 36b por acoplamiento.
Como se muestra en la Fig. 3, las ocho unidades
modulares MN, que se disponen para constituir una matriz, se
conectan en paralelo con los dos cables de entrada 18 por medio de
dos pares de aparatos de cableado 16 y 17. Cada cuatro unidades
modulares contiguas MN se conectan por medio de cada par
correspondiente de aparatos de cableado 16 y 17. Los conectores 34
que se unen a los extremos distales respectivos de los cables
principales 31 de los aparatos de cableado 16 para electrodo
negativo, de los aparatos de cableado 16 y 17, y los conectores 34
que se unen a los extremos distales respectivos de los cables
secundarios 32 se conectan individualmente a los conectores 24a para
electrodo negativo de cada cuatro unidades modulares contiguas MN
por acoplamiento. En las unidades modulares conectadas en paralelo o
conectadas en serie-paralelo MN mostradas en las
Figs. 5 a 7, estos conectores 34 se conectan a sus conectores
correspondientes 28b. Como se muestra en la Fig. 3, los conectores
35 que se unen a los extremos distales respectivos de los cables
principales 31 de los aparatos de cableado 17 para electrodo
positivo, y los conectores 35 que se unen a los extremos distales
respectivos de los cables secundarios 32 se conectan individualmente
a los conectores 24a para electrodo positivo de las cuatro unidades
modulares contiguas MN por acoplamiento. En las unidades modulares
MN conectadas en paralelo o conectadas en
serie-paralelo mostradas en las Figs. 5 a 7, estos
conectores 35 se conectan a sus conectores correspondientes 28b.
Como los aparatos de cableado anteriormente mencionados 16 y 17, los
usados en las otras cuatro unidades modulares MN se conectan a sus
conectores correspondientes 24a y similares. Los conectores 34 que
se unen a los otros extremos respectivos de los cables principales
31 de los dos aparatos de cableado 16 para electrodo negativo se
conectan individualmente a los conectores 36b del un cable de
entrada 18 por acoplamiento. Asimismo, los conectores 35 que se unen
a los otros extremos respectivos de los cables principales 31 de los
dos aparatos de cableado 17 para electrodo positivo se conectan
individualmente a los conectores 36b del otro cable de entrada 18
por acoplamiento. Al hacer esto, los aparatos de cableado 16 y 17
pueden conectarse a las unidades modulares MN después de conectarse
a los cables de entrada 18. Haciendo esto, las ocho unidades
modulares MN pueden conectarse en paralelo unas con otras. En la
Fig. 3, cada cable principal 31 está representado por una línea
gruesa y cada cable secundario 32 por una línea fina.
Como los terminales de salida respectivos de las
unidades modulares MN se conectan entre sí por medio de los aparatos
de cableado 16 y 17 que incluyen cada uno el cable principal 31 y
los cables secundarios 32, puede llevarse a cabo un trabajo de
cableado aproximado para los aparatos 16 y 17 antes de que las
unidades modulares MN se coloquen sobre un tejado o similar. Cuando
las unidades modulares MN se colocan sobre el tejado o similar
después del trabajo de cableado, los aparatos de cableado 16 y 17
pueden conectarse a las unidades modulares MN. Por consiguiente, la
operación de cableado puede ejecutarse sin peligro y fácilmente
sobre un tejado o algún otro lugar elevado. Como los aparatos de
cableado 16 y 17 pueden conectarse de golpe por medio de los
conectores de acoplamiento, en particular, la operación de cableado
puede lograrse fácilmente sin requerir ninguna operación de conexión
laboriosa, como soldadura con aleaciones de estaño y plomo. Como,
además, los conectores de acoplamiento se usan como estructuras de
conexión, no hay posibilidad de conexión entre conectores macho o
entre conectores hembra, de manera que puede evitarse la mala
conexión.
En la estructura de cableado anteriormente
mencionada, los cables principales 31 respectivos de los aparatos de
cableado 16 y 17 sirven de elementos de cableado comunes para las
unidades modulares MN individuales. Cada cable secundario 32 tiene
que tener sólo una longitud corta, que comprende desde su cable
principal 31 correspondiente hasta el terminal de salida de una
unidad modular MN. De este modo, el número necesario de cables
eléctricos y otros elementos de cableado para todo el sistema de
generación fotovoltaica 12 puede reducirse, de manera que la
eficiencia de instalación puede mejorarse. Además, la conexión en
paralelo basada en los aparatos de cableado 16 y 17 requiere el uso
de sólo dos cables de entrada 18 que se extienden desde el panel
fotovoltaico 15 a la casa. Por consiguiente, la instalación del
sistema de generación 12 sobre el tejado 11a o similar, incluyendo
el trabajo de cableado, puede llevarse a cabo muy fácilmente. Como,
además, la estructura de cableado requiere sólo dos cables de
entrada 18, la posibilidad de cableado incorrecto se reduce, y sólo
se perforaría un pequeño agujero para los cables de entrada a través
de una pared del edificio. De este modo, el edificio puede cerrarse
herméticamente con facilidad contra agua de lluvia y similares.
En la estructura de cableado de la Fig. 3 que
incluye los aparatos de cableado 16 y 17, los cables principales 31
pueden disponerse para hacer de cables de entrada 18. En este caso,
los cables principales 31 de los aparatos de cableado 16 y 17
conectados a la unidad modular MN se extienden dentro de una
vivienda, y las partes extendidas de los cables principales 31 se
usan como cables de entrada 18. Si los cables principales 31 tienen
un empalme de derivación 33, pueden usarse en lugar de los empalmes
de derivación 36 que tienen líneas secundarias 36a descritas
anteriormente. Según esta disposición, se reduce el número de
conectores usados, de manera que los conectores pueden conectarse
con menos tiempo y trabajo. Además, como sólo se necesitan los
cables principales 31 como elementos de cableado que se extienden
desde el panel fotovoltaico 15 a la casa, el trabajo de cableado es
más fácil.
En el mantenimiento de los módulos fotovoltaicos
M, las unidades modulares MN como objetos de mantenimiento pueden
separarse de los aparatos de cableado 16 y 17 desconectando de ellas
los conectores 34 y 35. De este modo, la facilidad de mantenimiento
de los módulos M puede mejorarse.
En los aparatos de cableado 16 y 17, las
envolturas protectoras 31b y 32b de los cables 31 y 32 y los
elementos cubierta 33f de los empalmes de derivación 33 están
formados del mismo material. Por consiguiente, las partes de
conexión de cables 33a a 33c (mostradas en la Fig. 8A) y las
envolturas protectoras 31b y 32b de los cables 31 y 32 conectadas a
las mismas pueden soldarse térmicamente unas a otras de manera
satisfactoria. En este caso, no existe posibilidad de que las partes
de conexión 33a a 33c y las envolturas 31b y 32b se separen unas de
otras. Por lo tanto, aun cuando los empalmes de derivación 33 se
sitúen al aire libre, son tan resistentes al agua que la fiabilidad
de los aparatos de cableado 16 y 17 para resistir la penetración del
agua puede mejorarse.
Los módulos M que usan células amorfas generan un
voltaje inferior que el generado por módulos que usan células
cristalinas. En el panel fotovoltaico 15 de la primera realización
descrita anteriormente, los módulos M que constituyen cada unidad
modular MN se conectan en serie, y las unidades modulares MN se
conectan en paralelo unas con otras por medio de los aparatos de
cableado 16 y 17. Según este panel fotovoltaico 15, puede generarse
un voltaje deseado según el número de módulos M conectados en serie
usados, y puede obtenerse una corriente deseada con el uso de las
unidades modulares MN conectadas en paralelo. De este modo, puede
obtenerse energía eléctrica deseada o necesaria para uso como fuente
de energía seleccionando los números de módulos M y unidades
modulares MN. Además, si las unidades modulares MN con la estructura
de cableado conectada en paralelo o conectada en
serie-paralelo mostrada en las Figs. 5 a 7 se
combinan como se requiere, puede obtenerse voltaje y corriente
correspondiente a la estructura de cableado, y puede obtenerse una
fuente de energía fotovoltaica deseada.
Las Figs. 10 y 11 son diagramas de montaje que
ilustran una segunda realización de la presente invención. La
segunda realización se diferencia de la primera realización en que
cada empalme de derivación 33 se provee con un conmutador 41 para
uso como medio de cambio de circuito. El conmutador de cambio de
circuito 41 se diseña de manera que pueda conmutar la conexión
eléctrica entre las unidades modulares MN a cualquiera de los modos
de conexión en serie y en paralelo. Para otros componentes, la
segunda realización se construye de la misma manera que la primera
realización, de manera que se usan números de referencia comunes
para designar partes comunes de las dos realizaciones en todos los
dibujos por sencillez de ilustración. Lo que sigue es una
descripción del conmutador de cambio de circuito 41. Se usan un par
de aparatos de cableado bifilares 16 y 17 según la segunda
realización. Los aparatos de cableado 16 y 17 pueden usarse para
conectar los módulos M en lugar de las unidades modulares MN.
Los aparatos de cableado 16 y 17 según la segunda
realización, que se extienden paralelos uno a otro, se unen juntos
para constituir, aparentemente, un aparato de cableado bifilar. Se
une una pluralidad de empalmes de derivación 33 a partes
longitudinalmente intermedias de los aparatos de cableado 16 y 17.
Cada empalme de derivación 33 incluye un conmutador de cambio de
circuito de dos direcciones 41, que sirve como medio de cambio de
circuito. El conmutador 41 incluye primera y segunda secciones de
conmutación 41a y 41b, que se entrelazan para realizar la operación
de cambio de circuito. En la superficie exterior del empalme de
derivación 33 está expuesto un elemento de operación del conmutador
(no mostrado) para cambiar el conmutador 41. El elemento de
operación del conmutador cambia el conmutador de cambio de circuito
41 cuando se acciona manualmente mediante operación deslizante o de
desconexión rápida.
La primera sección de conmutación 41a se compone
de un contacto común 42, contacto 42a para conexión en paralelo,
contacto 42b para conexión en serie, contacto móvil 42c, etc.
Asimismo, la segunda sección de conmutación 41b se compone de un
contacto común 43, contacto 43a para conexión en paralelo, contacto
43b para conexión en serie, contacto móvil 43c, etc. Los contactos
móviles 42c y 43c se activan en asociación con el elemento de
operación del conmutador.
El contacto 42b para conexión en serie de la
primera sección de conmutación 41a se conecta al contacto 43a de
conexión en paralelo de la segunda sección de conmutación 41b. El
cable principal 31 del un aparato de cableado 16 se conecta a los
contactos 42b y 43a. El cable principal 31 del aparato 16 y un cable
secundario 32 se conectan al contacto común 43 de la segunda sección
de conmutación 41b. El contacto 42a de conexión en paralelo de la
primera sección de conmutación 41a se conecta al cable principal 31
del otro aparato de cableado 17. El otro cable secundario 32 se
conecta al contacto común 42 de la primera sección de conmutación
41a.
Los conectores 44 y 45 mostrados en las Figs. 10
y 11 son conectores de tipo de acoplamiento que pueden unirse y
separarse uno de otro. Los conectores 44 y 45 se usan para unir y
separar los cables principales 31 entre los empalmes de derivación
33. Para otros componentes, la segunda realización se construye de
la misma manera que la primera realización.
La Fig. 10 muestra un estado en el que las
unidades modulares MN según la segunda realización se conectan en
serie unas con otras. En este estado de conexión, los contactos
móviles 42c y 43c de las secciones de conmutación 41a y 41b están en
contacto con sus contactos de conexión en serie 42b y 43b
correspondientes en todos los empalmes de derivación 33 excepto un
empalme de derivación final 33A en el extremo más alejado de los
cables de entrada 18. En el empalme de derivación final 33A, los
contactos móviles 42c y 43c están en contacto con sus contactos de
conexión en paralelo 42a y 43a correspondientes. De este modo, todas
las unidades modulares MN se conectan en serie unas con otras.
La Fig. 11 muestra un estado en el que las
unidades modulares MN se conectan en paralelo unas con otras. En
este estado de conexión en paralelo, los contactos móviles 42c y 43c
de las secciones de conmutación 41a y 41b están en contacto con sus
contactos de conexión en paralelo 42a y 43a correspondientes en
todos los empalmes de derivación 33. De este modo, todas las
unidades modulares MN se conectan en paralelo unas con otras.
En el sistema de generación fotovoltaica que
comprende los aparatos de cableado bifilares 16 y 17 y el conmutador
de cambio de circuito 41 descrito anteriormente, las unidades
modulares MN (o módulos M) pueden conectarse entre sí en serie o en
paralelo operando los conmutadores de cambio de circuito 41
respectivos de los empalmes de derivación 33 según se requiera en el
lugar de instalación. De este modo, los aparatos de cableado 16 y 17
pueden usarse en común tanto para las conexiones en serie como en
paralelo entre las unidades modulares MN o módulos M.
Por consiguiente, los aparatos de cableado no
tienen que fabricarse por separado para conexiones en serie y en
paralelo, de manera que la productividad de los aparatos de cableado
puede mejorarse. Además, las unidades modulares MN pueden conectarse
en serie o en paralelo unas con otras accionando los conmutadores de
cambio de circuito 41 según se requiera en el lugar de instalación,
de manera que pueden mejorarse la disposición previa para la
operación de instalación y la eficiencia de instalación. Además,
añadiendo algunas unidades modulares MN o módulos M de ampliación al
sistema o en algunos otros casos, la modificación resultante de
disposición de cables puede emprenderse con facilidad. Por la misma
razón, el mantenimiento del sistema es fácil. Para otras funciones y
efectos que los descritos anteriormente, la segunda realización se
asemeja a la primera realización, de manera que se omitirá una
descripción repetida.
La Fig. 12 es un diagrama de montaje que muestra
una tercera realización de la presente invención. La tercera
realización se diferencia de la segunda realización en que el
sistema se provee con diodos de derivación 51 para el mantenimiento
de corrientes de salida y diodos de control 52. Los diodos 53 son
componentes de células fotovoltaicas. Para otros componentes, la
tercera realización se construye de la misma manera que la segunda
realización, de manera que se usan números de referencia comunes
para designar partes comunes de las dos realizaciones en todos los
dibujos por sencillez de ilustración. Lo que sigue es una
descripción de los diodos 51 y 52.
En cada uno de los empalmes de derivación 33, el
diodo de derivación 51 se sitúa entre un contacto de conexión en
serie 43b de la segunda sección de conmutación 41b y el cable
principal 31 que se conecta a un contacto de conexión en paralelo
43a. El diodo 51 se conecta al contacto de conexión en serie 43b de
manera que su polaridad se dirige de la manera mostrada en la Fig.
12. En este caso, se forma un circuito de derivación que incluye los
diodos de derivación 51, en paralelo con una pluralidad de unidades
modulares MN o módulos M cuando los contactos móviles 43c se ponen
en contacto con sus contactos de conexión en serie 43b
correspondientes para conectar entre sí en serie las unidades
modulares MN o módulos M. De este modo, el circuito de derivación se
conecta cuando los conmutadores de cambio de circuito 41 están en el
modo de conexión en serie. Cuando los conmutadores 41 se cambian al
modo de conexión en paralelo, el circuito de derivación se
desconecta.
Por lo tanto, si alguna de las unidades modulares
MN o módulos M está en sombra o roto cuando se conectan entre sí en
serie, las corrientes de salida respectivas de las unidades
modulares MN o módulos M normales restantes pueden extraerse de los
cables de entrada 18 por medio del circuito de derivación. De este
modo, las corrientes de salida de las unidades modulares MN o
módulos M que operan normalmente pueden extraerse sin dañarse.
En cada empalme de derivación 33, el primer diodo
de control 52 se sitúa entre un contacto de conexión en paralelo 42a
de la primera sección de conmutación 41a y el cable principal 31 de
un aparato de cableado 17 para electrodo positivo, de manera que su
polaridad se dirige de la manera mostrada en la Fig. 12. Los diodos
52 funcionan cuando sus conmutadores de cambio de circuito 41
correspondientes se cambian al modo de conexión en paralelo, de
manera que las unidades modulares MN o módulos M se conectan en
paralelo. Cuando las unidades modulares MN o módulos M se conectan
entre sí en paralelo, los diodos 52 impiden que la corriente que
circula por el aparato de cableado 17 para electrodo positivo
circule de vuelta a las unidades modulares MN o módulos M por las
primeras secciones de conmutación 41a.
Si algunas de las unidades modulares MN o módulos
M en un sistema de generación fotovoltaica están en sombra o roto,
sus corrientes de salida a veces pueden reducirse a cero o por
debajo de las de las unidades modulares MN o módulos M normales
restantes. Si las unidades modulares MN o módulos M se conectan en
paralelo sin el uso de diodos de control en este caso, las
corrientes de salida de unidades modulares o módulos de corriente de
salida elevada circulan de vuelta a las unidades modulares o módulos
de corriente de salida baja (o corriente de salida cero) a través de
los aparatos de cableado, de manera que a veces la corriente de
salida no puede extraerse normalmente. Sin embargo, según el sistema
de generación fotovoltaica de la tercera realización que está
provisto con los diodos de control 52, la corriente de salida
general del sistema puede extraerse con seguridad sin dañar las
corrientes de salida respectivas de las unidades modulares MN o
módulos M que operan normalmente. Para otras funciones y efectos que
los descritos anteriormente, la tercera realización se asemeja a la
segunda realización, de manera que se omitirá una descripción
repetida. Aunque cada diodo de control 52 se sitúa en un circuito
para electrodo positivo según la tercera realización, puede situarse
alternativamente en un circuito para electrodo negativo.
Las Figs. 13 a 17B muestran una cuarta
realización de la presente invención. Según la cuarta realización,
una pluralidad de módulos M o unidades modulares MN se conectan
entre sí en paralelo por medio de aparatos de cableado multifilares
(más específicamente, bifilares) 19 y 20. Los terminales de salida
respectivos de los módulos M o unidades modulares MN y los aparatos
de cableado 19 y 20 se conectan directamente entre sí por medio de
conectores. Para otros componentes, la cuarta realización se
construye de la misma manera que la primera realización, de manera
que se usan números de referencia comunes para designar partes
comunes de las dos realizaciones en todos los dibujos por sencillez
de ilustración. Lo que sigue es una descripción de diferencias de la
primera realización.
Las Figs. 15A a 15E muestran una caja de
terminales 21. La caja de terminales 21 incluye un cuerpo 61 fijado
a la superficie trasera de cada módulo M, una tapa 62 que cubre una
abertura del cuerpo 61, y un par de terminales de conexión metálicos
63. El cuerpo 61 y la tapa 62 están formados cada uno de un material
aislante eléctrico. La tapa 62 se fija al cuerpo 61 de tal manera
que parte de ella se sujeta a partes ganchos en el cuerpo 61. Un
saliente de ajuste 64 sobresale hacia fuera desde la parte central
de una cara extrema del cuerpo 61. se forman un par de aberturas 65
en el cuerpo 61, que se abren en el lado trasero del módulo M. Se
forma una ranura de enganche circunferencialmente continuo 64a en la
superficie exterior del saliente de ajuste 64.
Los terminales de conexión 63 se montan en el
cuerpo 61. Se forma una clavija de conexión 66 en una parte extrema
de cada terminal de conexión 63. Las clavijas 66 se proyectan hacia
fuera desde el saliente de ajuste 64 en relación paralela. Las dos
clavijas de conexión 66 sirven como terminales de salida de cada
módulo M. La otra parte extrema de cada terminal de conexión 63, que
está frente a cada abertura correspondiente 65, se forma teniendo
una ranura de conexión 67. Las líneas de salida de los módulos M que
se conducen a la caja de terminales 21 se sujetan individualmente a
las ranuras de conexión 67. Las líneas de salida se conectan a sus
terminales 63 correspondientes mediante soldadura con aleaciones de
estaño y plomo o similar. Las líneas de salida y los terminales 63
no se conectan en el lugar de instalación del panel fotovoltaico 15
sobre el tejado, sino en un procedimiento de fabricación para el
panel 15. Si cada terminal 63 requiere la conexión de una pluralidad
de líneas de salida, sólo debería proveerse con una pluralidad de
ranuras de conexión 67.
La tapa 62 tiene una parte tubo guiador de
introducción 62a en uno de sus extremos. La parte tubo guiador 62a
rodea el saliente de ajuste 64 y las dos clavijas de conexión 66.
Puede introducirse un conector 71 para introducción (mencionado más
adelante) en la parte tubo 62a. La parte tubo 62a protege el
saliente de ajuste 64 y las clavijas de conexión 66, y mantiene su
impermeabilización.
La Fig. 16 muestra un aparato de cableado 19
bifilar. Este aparato de cableado 19 comprende un cable principal 31
que tiene un par de conductores principales 31a, una pluralidad de
empalmes de derivación 33 unidos individualmente a partes
longitudinalmente intermedias del cable 31, y cables secundarios 32
que divergen individualmente desde el cable 31 en los empalmes de
derivación 33. Como se muestra en la Fig. 17A, cada cable secundario
32 incluye un par de conductores secundarios 32a. Un conductor
secundario 32a se conecta a un conductor principal 31a en cada
empalme de derivación 33. El otro conductor secundario 32a se
conecta al otro conductor principal 31a en cada empalme de
derivación 33. De este modo, los cables secundarios 32 divergen
entre sí en paralelo desde el cable principal 31. Se conectan
individualmente conectores hembra 71 a los extremos opuestos del
cable principal 31 y los extremos distales respectivos de los cables
secundarios 32.
Como se muestra en las Figs. 17A y 17B para
ilustración representativa, cada conector 71 se provee con dos
terminales de conexión hembra con forma de toma de corriente 72 que
se conectan individualmente a los dos conductores secundarios 32a.
Se forma un agujero de ajuste 73 en el conector 71, que está frente
a los terminales 72. El agujero 73 se abre en la cara extrema distal
del conector 71. Se forma un saliente de enganche
circunferencialmente continuo 73a en la superficie periférica
interior del agujero de ajuste 73. Se hace que el conector hembra 71
se acople con el saliente de ajuste 64 de tal manera que se
introduzca en la parte tubo guiador 62a de la caja de terminales 21
mostrada en la Fig. 15A. Cuando la ranura de enganche 64a engancha
el saliente de enganche 73a, se mantiene el enganche entre la caja
de terminales 21 y el conector 71, y las clavijas de conexión 66 se
conectan eléctricamente a sus terminales de conexión 72
correspondientes. Como esa parte del conector 71 cerca del saliente
de enganche 73a es algo transformable, las clavijas de conexión 66
pueden desengancharse de los terminales de conexión 72 tirando con
fuerza del conector 71 de la caja de terminales 21.
La Fig. 14 muestra un caso donde una pluralidad
de módulos M se conectan entre sí en paralelo por medio de los
aparatos de cableado 19 bifilares. En la Fig. 14, una línea gruesa
representa el cable principal 31, mientras que líneas dobles
representan individualmente los cables secundarios 32. Un conector
76 para cable bifilar que se conecta a los aparatos de cableado 16 y
17 se conecta de manera desmontable a su conector 71 correspondiente
por acoplamiento.
La Fig. 13 muestra otro caso donde se usa el
aparato de cableado 20 bifilar. El aparato de cableado 20 se
construye de la misma manera que el aparato de cableado 19 (mostrado
en la Fig. 14) excepto por los conectores 75 que se unen
individualmente a los extremos distales respectivos de un cable
principal 31 y cables secundarios 32. Cada conector 75 tiene una
estructura macho, de manera que puede acoplarse con cada conector
hembra 71 correspondiente. Cada conector 75 incluye un par de
clavijas de conexión (no mostradas) que se conectan individualmente
a los dos terminales 72 del conector hembra 71. Los conectores macho
y hembra son reemplazables entre sí. Por lo tanto, si los conectores
71 son del tipo macho, los conectores 75 pueden ser del tipo
hembra.
La Fig. 13 muestra el caso donde una pluralidad
de unidades modulares MN se conectan entre sí en paralelo por medio
del aparato de cableado 20. En la Fig. 13, una línea gruesa
representa el cable principal 31, mientras que líneas dobles
representan individualmente los cables secundarios 32. Se provee un
conector 77 para cable multifilar en los cables de entrada 18
mostrados en la Fig. 13. Los cables principales 31 respectivos de un
par de aparatos de cableado 20 se conectan al conector 77.
Como los aparatos de cableado 19 y 20 según la
cuarta realización tienen la estructura bifilar, el número aparente
de cables necesarios puede reducirse a la mitad para hacer la
estructura de cableado más sencilla que en el caso donde se usan los
aparatos de cableado monofilares. Además, como los módulos M y los
aparatos de cableado 19 y 20 se conectan por medio de los conectores
71 ó 75, no tiene que llevarse a cabo operación de conexión
laboriosa como soldadura con aleaciones de estaño y plomo en el
lugar de instalación del sistema de generación fotovoltaica 12.
Además, pueden conectarse simultáneamente circuitos para electrodo
positivo y negativo ajustando entre sí los conectores macho y
hembra, de manera que puede ahorrarse trabajo para la operación de
conexión. De este modo, puede mejorarse la eficiencia de trabajo
para la instalación del sistema de generación fotovoltaica.
Para otras funciones y efectos que los descritos
anteriormente, la cuarta realización se asemeja a la segunda
realización, de manera que se omitirá una descripción repetida. Los
conectores 71 de las unidades modulares MN según la cuarta
realización también son aplicables a los casos de la primera
realización y similares en los que se usan los aparatos de cableado
monofilares. De este modo, se puede impedir que las líneas de salida
cuelguen por fuera de los extremos de los módulos fotovoltaicos.
Las Figs. 18A, 18B, 19A y 19B muestran una quinta
realización de la presente invención. La quinta realización se
diferencia de la primera realización en que los cables de unión 85
para líneas principal y secundarias se unen según se requiera a
empalmes de derivación 33. Para otros componentes, la quinta
realización se construye de la misma manera que la primera
realización, de manera que se usan números de referencia comunes
para designar partes comunes de las dos realizaciones en todos los
dibujos por sencillez de ilustración. Lo que sigue es una
descripción de diferencias de la primera realización.
Como se muestra en la Fig. 18A, se une una
primera parte de conexión de cables 81 a cada cara extrema de cada
empalme de derivación 33. Contigua a la primera parte de conexión de
cables 81 se une una segunda parte de conexión de cables 82 a una
cara extrema de cada empalme de derivación 33. Las dos primeras
partes de conexión de cables 81 se conectan a un cable principal 31,
y la segunda parte de conexión de cables 82 a su cable secundario 32
correspondiente. Las partes de conexión 81 y 82 tienen la misma
estructura de conector macho de la caja de terminales 21 descrita,
por ejemplo, junto con la cuarta realización (Fig. 17A). Aunque el
conector mostrado en la Fig. 17A es un conector bifilar, los
conectores según la quinta realización (Figs. 18A y 18B) son
conectores monofilares. En vez de conectores macho en las partes de
conexión de cables 81 mostradas en la Fig. 18B, pueden unirse
conectores que se asemejan al conector hembra 71 mostrado en la Fig.
17A directamente a cada empalme de derivación 33.
Un par de conectores 83 se unen individualmente a
los extremos opuestos del cable principal 31. Un conector 83 se
conecta de manera desmontable a una de las primeras partes de
conexión de cables 81 por acoplamiento. También se unen
individualmente un par de conectores 84 a los extremos opuestos de
cada cable secundario 32. Un conector 84 se conecta de manera
desmontable a la segunda parte de conexión de cables 82 por
acoplamiento. Los conectores 83 y 84 pueden ser conectores hembra o
macho. Sin embargo, en el caso ilustrado, tanto la primera como la
segunda parte de conexión de cables 81 y 82 son del tipo hembra, de
manera que los conectores 83 y 84 son conectores hembra.
Como se muestra en la Fig. 19A, puede conectarse
un cable de unión 85 entre cualquiera de las primeras partes de
conexión de cables 81 y su conector 83 correspondiente en el cable
principal 31, dependiendo de las condiciones para la instalación de
los módulos fotovoltaicos. Además, dependiendo de las condiciones
para la instalación de módulos, puede conectarse un cable de unión
85 entre cualquiera de las segundas partes de conexión de cables 82
y el conector 84 en su cable secundario 32 correspondiente. Como se
muestra en la Fig. 19B, cada cable de unión 85 tiene un primer
conector 86 en uno de sus extremos y un segundo conector 87 en el
otro extremo. El primer conector 86 se conecta de manera desmontable
a la primera o segunda parte de conexión de cables 81 ó 82 por
acoplamiento. Como las partes de conexión de cables 81 y 82 son del
tipo macho, el primer conector 86 es del tipo hembra. El segundo
conector 87 se conecta de manera desmontable a cualquier conector 83
en el cable principal 31 o a cualquier conector 84 en cualquier
cable secundario 32 por acoplamiento. Como los conectores 83 y 84
son del tipo hembra, el segundo conector 87, como las partes de
conexión de cables 81 y 82, es del tipo macho. Si una pluralidad de
cables de unión 85 tiene que conectarse entre sí en serie, cada dos
cables 85 pueden conectarse de tal manera que el primer conector 86
en un cable 85 se realiza para acoplarse con el segundo conector 87
en el otro cable 85. Para otros componentes que los descritos
anteriormente, la quinta realización se construye de la misma manera
que la primera realización.
Con el uso de los aparatos de cableado 16 y 17
que tienen las construcciones anteriormente mencionadas, el cable
principal 31 puede conectarse de manera desmontable a las primeras
partes de conexión de cables 81 en cada empalme de derivación 33 por
acoplamiento, y cualquier cable secundario 32 puede conectarse de
manera desmontable a cualquier segunda parte de conexión de cables
82 por acoplamiento. Por lo tanto, en el mantenimiento de los
módulos fotovoltaicos, pueden separarse de los aparatos de cableado
16 y 17 desenganchando los cables principal y secundarios 31 y 32 de
las partes de conexión de cables 81 y 82. De este modo, los módulos
fotovoltaicos que requieren mantenimiento pueden separarse de los
aparatos de cableado 16 y 17, de manera que puede reducirse la
posibilidad de que los aparatos 16 y 17 dificulten el mantenimiento.
Por consiguiente, puede mejorarse la eficiencia de trabajo para el
mantenimiento.
Además, si es necesario, el cable de unión 85
puede conectarse entre la primera parte de conexión de cables 81 de
cada empalme de derivación 33 y el cable principal 31 que se va a
conectar al mismo, o entre la segunda parte de conexión de cables 82
y el cable secundario 32 que se va a conectar a la misma. En este
caso, los conectores 86 y 87 en el cable de unión 85 se conectan,
respectivamente, a la parte de conexión de cables 81 ó 82 y al
conector 83 ó 84 del cable principal 31 o del cable secundario 32
después de que el cable 31 ó 32 se desenganche de la parte de
conexión de cables 81 ó 82. Con el uso del cable de unión 85, la
longitud de cableado considerable de cada cable principal o
secundario 31 ó 32 puede hacerse más larga que en el caso donde no
se usa cable de unión. De este modo, dependiendo del uso de cables
de unión 85 o del número de cables de unión 85 usados, las
longitudes respectivas de los cables principal y secundario 31 y 32
pueden ajustarse para ajustar la distribución o configuración de los
módulos fotovoltaicos o unidades modulares. Por consiguiente, los
módulos fotovoltaicos pueden incrementarse para ampliación o
reordenarse con facilidad. Pueden usarse cables disponibles
comercialmente como los cables de unión 85. En este caso, no hay
necesidad de desarrollar nuevos productos para los cables 85, de
manera que el cable 85 puede estar disponible a bajo coste. Para
otras funciones y efectos que los descritos anteriormente, la quinta
realización se asemeja a la primera realización, de manera que se
omitirá una descripción repetida. La quinta realización también es
aplicable a aparatos de cableado multifilares (por ejemplo,
bifilares).
Las Figs. 20 y 21 muestran una sexta realización
de la presente invención. La sexta realización se diferencia de la
primera realización en que un cable principal auxiliar 95 y un cable
secundario auxiliar 96 se conectan según se requiera a un cable
principal o secundario 31 ó 32. Para otros componentes, la sexta
realización se construye de la misma manera que la primera
realización, de manera que se usan números de referencia comunes
para designar partes comunes de las dos realizaciones en todos los
dibujos por sencillez de ilustración. Lo que sigue es una
descripción de diferencias de la primera realización.
Como se muestra en la Fig. 20, una pluralidad de
unidades de cableado 91 se conecta a aparatos de cableado 16 y 17.
Cada unidad de cableado 91 incluye un cable principal 31, un empalme
de derivación 33 unido al cable 31, y un cable secundario 32 que
diverge del empalme de derivación 33. Se proveen conectores 92 y 93
en uno y otro extremo, respectivamente, del cable principal 31. Se
provee un conector 94 en el extremo distal del cable secundario 32.
Los conectores 92 y 93, que son de diferentes tipos, macho o hembra,
pueden conectarse entre sí de manera desmontable por acoplamiento.
El conector 94 en el cable secundario 32 puede ser del tipo macho o
hembra, o más específicamente, del mismo tipo que uno de los
conectores 92 y 93. Los conectores respectivos 92 y 93 de las
unidades de cableado 91 contiguas se conectan entre sí de manera
desmontable por acoplamiento, formando así aparatos de cableado 16 y
17 con una longitud deseada.
Las Figs. 21 y 22 muestran un cable principal
auxiliar 95 y un cable secundario auxiliar 96 que se conectan según
se requiera a una de las unidades de cableado 91. Los cables 95 y 96
tienen la misma construcción. Como se muestra en detalle en la Fig.
22, cada uno de los cables 95 y 96 tiene un primer conector 97 del
tipo macho en uno de sus extremos y un segundo conector 98 del tipo
hembra en el otro extremo. El primer conector 97 se conecta de
manera desmontable al conector hembra 93 por acoplamiento. El
segundo conector 98 se conecta de manera desmontable al conector
macho 92 ó 94 por acoplamiento. Para otros componentes, la sexta
realización se construye de la misma manera que la primera
realización.
Con el uso de los aparatos de cableado 16 y 17
que se proveen con las unidades de cableado 91, el cable principal
auxiliar 95 o el cable secundario auxiliar 96 pueden conectarse de
manera desmontable a los conectores 92, 93 y 94, que se proveen en
los cables principal y secundario 31 y 32, por acoplamiento. Los
conectores respectivos 92 y 93 de una pluralidad de cables
principales 31 pueden conectarse entre sí de manera desmontable por
acoplamiento. El conector 94 de cada cable secundario 32 también
puede conectarse de manera desmontable a otro conector por
acoplamiento. Por lo tanto, en el mantenimiento de los módulos
fotovoltaicos, los módulos que requieren mantenimiento y las
unidades de cableado 91 que corresponden a los módulos pueden
separarse de los aparatos de cableado 16 y 17 desenganchando los
conectores 92, 93 y 94 de sus conectores asociados. De este modo,
los módulos fotovoltaicos que requieren mantenimiento pueden
separarse de los aparatos de cableado 16 y 17, de manera que no
existe posibilidad de que los aparatos 16 y 17 dificulten el
mantenimiento. Por consiguiente, puede mejorarse la eficiencia de
trabajo para el mantenimiento.
Además, si es necesario, los cables principales
auxiliares 95 pueden conectarse individualmente a los cables
principales 31 respectivos de las unidades de cableado 91 por
acoplamiento, usando los conectores 92, 93, 97 y 98. Además, si es
necesario, los cables secundarios auxiliares 96 pueden conectarse
individualmente a los cables secundarios 32 por medio de los
conectores 94, 97 y 98. Con el uso de estos cables auxiliares 95 y
96, las longitudes de cableado considerables de los cables
principales y secundarios 31 y 32 pueden hacerse más largas que en
el caso donde no se usan cables auxiliares. De este modo,
dependiendo del uso de los cables auxiliares 95 y 96 o del número de
cables auxiliares usados, las longitudes respectivas de los cables
principales y secundarios 31 y 32 pueden ajustarse para ajustar la
distribución o configuración de los módulos fotovoltaicos o unidades
modulares. Por consiguiente, los módulos fotovoltaicos pueden
incrementarse para ampliación o reordenarse con facilidad. Pueden
usarse cables disponibles comercialmente como los cables auxiliares
95 y 96. En este caso, no existe necesidad de desarrollar nuevos
productos para los cables 95 y 96, de manera que los cables 95 y 96
pueden estar disponibles a bajo
coste.
coste.
Para otras funciones y efectos que los descritos
anteriormente, la sexta realización se asemeja a la primera
realización, de manera que se omitirá una descripción repetida.
Además, como se muestra en las Figs. 23A, 23B y 23C, la sexta
realización también es aplicable a aparatos de cableado multifilares
(pro ejemplo, bifilares). Un cable auxiliar 99 mostrado en la Fig.
23A incluye un par de cables eléctricos 99a. Un extremo de cada
cable 99a se conecta a su clavija correspondiente de un par de
clavijas de conexión 97a que se disponen en el primer conector 97
del tipo hembra. El otro extremo de cada cable 99a se conecta a su
correspondiente terminal de un par de terminales de conexión con
forma de toma de corriente 98a que se disponen en el segundo
conector 98 del tipo macho. Con el uso de estos conectores 97 y 98,
el cable auxiliar 99 bifilar puede conectarse a los aparatos de
cableado 16 y 17 bifilares. Como se muestra en las vistas frontales
de las Figs. 23B y 23C, los conectores 97 y 98 del cable auxiliar 99
tienen una forma bisimétrica tal que las clavijas de conexión 97a y
los terminales de conexión 98a tienen direccionalidad para conexión.
Con esta disposición, las clavijas 97a y los terminales 98a pueden
conectarse sin error de polaridad. Este concepto también es
aplicable a la conexión de conector para los cables monofilares
según la primera realización y similares. Por ejemplo, un conector
para electrodo positivo y un conector para electrodo negativo pueden
tener diferentes formas, para evitar la conexión incorrecta de
los
mismos.
mismos.
La presente invención no se limita a las
realizaciones anteriormente descritas. Por ejemplo, los componentes
de las realizaciones anteriores pueden combinarse opcionalmente o
selectivamente para proveer sistemas de generación fotovoltaica,
aparatos de cableado, y estructuras de cableado según realizaciones
alternativas que tengan funciones equivalentes a o diferentes de las
de las realizaciones anteriores.
Claims (13)
1. Un aparato de cableado para un sistema de
generación fotovoltaica para conectar terminales de salida
respectivos de una pluralidad de secciones generadoras, cada una
incluyendo módulos fotovoltaicos (M), comprendiendo los aparatos de
cableado:
un cable principal (31) que incluye un conductor
principal (31a) para conducir las corrientes de salida respectivas
de las secciones generadoras;
una pluralidad de cables secundarios (32) que
divergen individualmente de una pluralidad de partes
longitudinalmente intermedias del cable principal (31), incluyendo
cada dicho cable secundario (32) un conductor secundario (32a) que
tiene un extremo conectado eléctricamente a una parte
longitudinalmente intermedia del conductor principal (31a) y el otro
extremo conectado eléctricamente al terminal de salida de cada
sección generadora correspondiente;
empalmes de derivación (33) formados entre el
cable principal (31) y los cables secundarios (32);
una pluralidad de conectores (92, 93, 94), cada
uno unido a un extremo del cable principal (31) o de un cable
secundario (32), y adaptados para ajustarse de manera desmontable
con un conector (97, 98) de un cable auxiliar (95, 96, 99) para
conectar el cable principal (31) y/o los cables secundarios (32) con
cables auxiliares (95, 96, 99) correspondientes;
caracterizado por
una envoltura protectora (31b) formada de un
material de resina sintética termoplástica que recubre la periferia
exterior del cable principal (31), envolturas protectoras (32b)
formadas del material de resina sintética termoplástica que recubren
individualmente las periferias exteriores respectivas de los cables
secundarios (32), y elementos cubierta (33f) formados del material
de resina sintética termoplástica y que recubren individualmente las
periferias exteriores respectivas de los empalmes de derivación
(33), soldándose térmicamente los elementos cubierta a la envoltura
protectora (31b) que recubre la periferia exterior del cable
principal y a las envolturas protectoras (32b) que recubren las
periferias exteriores del cable secundario, de manera que los
empalmes de derivación (33) son resistentes al agua.
2. Un aparato de cableado para un sistema de
generación fotovoltaica según la reivindicación 1, en el que cada
empalme de derivación (33) incluye una primera parte de conexión de
cables (81) conectada de manera desmontable con el cable principal
(31) y una segunda parte de conexión de cables (82) conectada de
manera desmontable con el cable secundario (32), en el que un cable
de unión (85) es conectable entre la primera parte de conexión de
cables (81) y el cable principal (31), teniendo el cable de unión
(85) un primer conector (86) conectable de manera desmontable a la
primera parte de conexión de cables (81) y un segundo conector (87)
conectable de manera desmontable a un conector (83) del cable
principal (31), y en el que otro cable de unión (85) es conectable
entre la segunda parte de conexión de cables (82) y cada dicho cable
secundario (32), teniendo el cable de unión (85) un primer conector
(86) conectable de manera desmontable a la segunda parte de conexión
de cables (82) y un segundo conector (87) conectable de manera
desmontable a un conector (84) de cada dicho cable secundario
(32).
3. Un aparato de cableado para un sistema de
generación fotovoltaica según la reivindicación 1 ó 2, en el que
dicho cable principal (31) y dicho cable secundario (32) tienen dos
almas (31a, 32a).
4. Un aparato de cableado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho cable
principal (31) y cada dicho cable secundario (32) están dotados
individualmente con conectores (34, 35) conectados de manera
desmontable a los terminales de salida respectivos de las secciones
generadoras.
5. Un aparato de cableado según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho aparato de cableado (16, 17,
19, 20) incluye dicho cable principal (31), dicho cable secundario
(32) y dichos empalmes de derivación (33) como un cuerpo integral, y
dichos cables secundarios (32) se disponen en una misma dirección de
cableado, pero en una dirección diferente de la de dicho cable
principal (31).
6. Un sistema de generación fotovoltaica que
comprende una pluralidad de secciones generadoras, cada una
incluyendo módulos fotovoltaicos (M) situados fuera de un edificio o
unidades modulares (MN) formadas cada una combinando los módulos
fotovoltaicos (M), y aparatos de cableado (16, 17, 19, 20) según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para conducir las
corrientes de salida respectivas de las secciones generadoras al
edificio.
7. Una estructura de cableado para un sistema e
generación fotovoltaica que incluye aparatos de cableado según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para conducir las
corrientes de salida respectivas de una pluralidad de secciones
generadoras, cada una incluyendo módulos fotovoltaicos (M) situados
fuera de un edificio, se conducen a cargas en el edificio por medio
de aparatos de cableado (16, 17, 19, 20), en la que los terminales
de salida respectivos de las secciones generadoras se conectan
individualmente por medio de los aparatos de cableado (16, 17, 19,
20); y en la que el cable principal (31) o cables de entrada (18)
conectados a las mismas se conducen al edificio.
8. Un aparato de cableado según la reivindicación
1, en el que cada empalme de derivación (33) incluye un conmutador
de cambio de circuito (41) capaz de conmutar la conexión entre las
secciones generadoras a un modo de conexión en serie o en
paralelo.
9. Un sistema de generación fotovoltaica que
comprende:
una pluralidad de secciones generadoras, cada una
incluyendo módulos fotovoltaicos (M) situados fuera de un edificio o
unidades modulares (MN) formadas combinando los módulos
fotovoltaicos, y aparatos de cableado (16, 17, 19, 20) según la
reivindicación 8 para conducir las corrientes de salida respectivas
de las secciones generadoras al edificio.
10. Una estructura de cableado para un sistema de
generación fotovoltaica, que incluye aparatos de cableado (16, 17,
19, 20) según la reivindicación 8 para conducir corrientes de salida
respectivas de una pluralidad de secciones generadoras, cada una
incluyendo módulos fotovoltaicos (M) situados fuera de un edificio,
a cargas en el edificio, en la que los terminales de salida
respectivos de las secciones generadoras se conectan individualmente
por medio de aparatos de cableado (16, 17, 19, 20), y el cable
principal (31) o los cables de entrada (18) conectados a ellos se
conducen al edificio.
11. Un aparato de cableado según la
reivindicación 1, en el que cada empalme de derivación (33) incluye
un circuito eléctrico para conectar entre sí en paralelo las
secciones generadoras, teniendo el circuito eléctrico un diodo de
control (52) y un diodo de derivación (51) para impedir que la
corriente circule de secciones generadoras de corriente de salida
más elevada, de las secciones generadoras conectadas en paralelo, a
secciones generadoras de corriente de salida inferior.
12. Un sistema de generación fotovoltaico que
comprende:
una pluralidad de secciones generadoras, cada una
incluyendo módulos fotovoltaicos (M) situados fuera de un edificio o
unidades modulares (MN) formadas combinando los módulos
fotovoltaicos, y aparatos de cableado (16, 17, 19, 20) según la
reivindicación 11 para conducir las corrientes de salida respectivas
de las secciones generadoras al edificio.
13. Una estructura de cableado para un sistema de
generación fotovoltaica, que incluye aparatos de cableado (16, 17,
19, 20) según la reivindicación 11 para conducir corrientes de
salida respectivas de una pluralidad de secciones generadoras, cada
una incluyendo módulos fotovoltaicos (M) situados fuera de un
edificio, a cargas en el edificio, en la que los terminales de
salida respectivos de las secciones generadoras se conectan
individualmente por medio de aparatos de cableado (16, 17, 19, 20),
y el cable principal (31) o cables de entrada (18) conectados a los
mismos se conducen al edificio.
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