Как всем известно из школьного курса физики, при прохождении тока по проводам возникает падения напряжения. При этом падение напряжения напрямую связано с омическим сопротивление провода:

U = I * R

Каждый провод, независимо от материала изготовления имеет своё омическое сопротивление току, которое уже зависит от материала изготовления и сечения проводника. Сопротивление провода зависит от удельного сопротивления ρ,  которое измеряется в Ом·мм²/м. Величина удельного сопротивления определяет сопротивление отрезка провода длиной 1 м и сечением 1 мм². Сопротивление куска провода рассчитывается по формуле:

R = (ρ*l) / S,

где
ρ - удельное сопротивление провода, Ом·мм²/м,
l — длина провода, м,
S — площадь поперечного сечения, мм².

Лучшие умы планеты бьются в решении проблемы снижения сопротивления проводов и что-то даже сделано на базе сверхпроводников…Но вернёмся в реалии нашей жизни, а это значит что провода из сверхпроводников ещё не подвезли, а из доступных проводов имеем медные, алюминиевые и китайские, типа железные или вообще из неизвестного сплава. Из перечисленных проводов последний тип обычно имеет наибольшее удельное сопротивление и его лучше вообще не использовать по причине наибольшего вносимого падения напряжения или использовать в случаях отсутствия альтернативы. Омические сопротивления меди и алюминия в зависимости от количества примесей отличаются в среднем в полтора раза, что позволяет чаще всего использовать их. Лучше конечно использовать медные провода (они долговечны и обеспечивают удобство в монтаже), но по сравнению с алюминиевыми медные и стоит дороже, особенно с увеличением сечения. Исходя из последнего критерия, провода из алюминия в основном применяют там, где ток превышает значение 50 Ампер (это кабеля с алюминиевой жилой 10 мм² и толще).

Для меди с низким содержанием примесей удельное сопротивление составляет порядка 0,0175 Ом·мм²/м. Для наглядности это означает, что омическое сопротивление провода сечением 1 мм²  длиной 1 метр составит 0,0175 Ом. Для наглядности приведём таблицу сопротивлений медных проводов наиболее распространённых сечений: 

При выборе площади сечения проводов следует руководствоваться тремя основными принципами:

1. Площадь сечения провода (иначе говоря, его толщина) должна быть достаточной для прохождения через него электрического тока. Достаточной — это означает, что при прохождении максимально возможного в данном случае тока нагрев провода будет допустимым (как правило, не более 50°С).
2. Толщина провода  должна обеспечивать его механическую прочность, а значит надежность.
3. Допустимое падение напряжение на необходимой вам длине провода.

На практике выбор толщины провода зависит от одного параметра — максимальной рабочей температуры, при превышении которой провод и изоляция на нём начнут плавиться и разрушаться. Иначе говоря, максимальный рабочий ток для провода с определенным сечением ограничивается только его максимальной рабочей температурой и временем, которое он сможет проработать в таких условиях. В электротехнической литературе можно найти таблицы по подбору площади сечения медных проводов в зависимости от тока. Приведём фрагмент этой таблицы для медных проводов, прокладываемых в воздушной среде: 

Термин «одножильный провод» — означает, что рядом, на расстоянии менее 5 диаметров провода, не проходит больше никаких проводов, а «двужильный провод» — два провода рядом, как правило, в одной общей изоляции. Это более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток меньше. И чем больше проводов в кабеле или пучке, тем меньше должен быть максимальный ток для каждого проводника из-за возможного взаимного нагрева. Учитывайте это! При прокладке кабелей в земле и стенах, тепловой режим проводов смягчается, но не в разы и поэтому не стоит этим фактом злоупотреблять при выборе сечения провода!

В солнечных электростанциях у вас могут фигурировать следующие токи:

• Максимальный ток вырабатываемый солнечной панелью или массивом панелей;
• Максимальный зарядный/разрядный ток для аккумуляторной батареи;
• Максимальный отдаваемый ток в нагрузку.

Исходя из возможностей и критериев вашей солнечной электростанции, все подключения могут быть проведены проводами одинакового сечения или различного.

Вопрос конструктивного выбора провода на предмет его механической прочности обычно выходит на второй план, после выбора провода по критерию максимального тока и допустимого падения напряжения, поскольку чаще всего выбор останавливается на «толстых» проводах, которые имеют достаточный запас прочности.

А вот на критерии выбора провода по допустимому падению напряжения стоит остановится отдельно. Выбор сечения провода по критерию максимально допустимого тока недостаточен. Немаловажную роль будет играть падение напряжения на определённой длине провода. Используя формулу из начала статьи, можно самостоятельно подсчитать величину падения напряжения на выбранном сечении провода. Для наглядности ниже приведём таблицу, в которой указано падение напряжение на проводах различных сечении и длины 1 метр при постоянных токах разной силы: 

Курсивом выделены те случаи, когда применение проводов данного сечения экономически не оправдано и технически нецелесообразно (за порог критерия выбора взято падение напряжения менее чем на 1В на проводе длиной 100 метров). Жирным шрифтом выделены те случаи, когда при прохождении тока провод будет перегреваться, то есть ток будет выше максимально допустимого для данного сечения провода (смотрите предыдущую таблицу).

Не стоит забывать, что вышеуказанный расчёт производился для одного провода, а от солнечной панели идут два провода, что значит, рассчитанное значение надо умножить на два для получения искомого значения падения напряжения.

Рассмотрим практический пример.

Четыре солнечные панели удалены от контроллера заряда на расстояние 10 метров. Мощность панелей 120Вт, максимальный ток каждой панели порядка 6.6А. Рассмотрим вариант, когда панели включены параллельно. Получается, что надо передать на расстояние 10 метров ток 26,4А. Из таблицы подбора сечения по критерию максимально допустимого тока видно что при сечении 4 мм²  и выше наша задача осуществима. Теперь воспользуемся таблицей оценки падения напряжения. Из неё видно что на одном проводе при сечении 4 мм² мы будем терять порядка 1,2В на 10 метрах, а с учётом того что от панелей будут идти два провода – падение напряжения составит порядка 2,4В. В принципе, такое падение напряжения допустимо, но с учётом сопротивления контактов разъёмов и неидеальности провода (все расчёты проводились для меди с минимальным количеством примесей, а на практике может быть в продаже провод с совершенно иными значениями и соответственно хуже по проводимости, плюс производитель может немного обманывать по реальному сечению) лучше остановится на сечении 6 или 10 мм². Как вариант, можно использовать провода 4 мм², но при этом скоммутировать по две панели параллельно и провести к контроллеру заряда по два провода, коммутируемые параллельно уже на клеммах контроллера. 

При построении солнечной электростанции стоит учесть следующие факты, проверенные на практике:

1. Необходимо как можно ближе размещать солнечные панели, контроллер заряда и аккумуляторную батарею.
2. Для уменьшения сечения используемых проводов стоит переходить на более высокие напряжения, например при переходе с 12В на 24В сечение уменьшится вдвое (теоретически, на практике исходя их производимых промышленностью кабелей) или при том же сечении возможно вдвое увеличить длину провода при тех же потерях по напряжению.
3. В случае больших значений рабочих токов возможно применение от солнечных панелей к контроллеру не одного провода большого сечения, а нескольких проводов (панели не все включаются параллельно, а по группам, например по 5 штук и от каждой группы к контроллеру идёт свой провод!)