冰球的不同尺寸與溫度速度對冰雹沖擊試驗的影響

在光伏系統的運行過程中，組件面臨各種環境挑戰，其中就包括冰雹。當冰雹以高速撞擊組件表面時，可能對光伏系統造成嚴表面破損、電池損傷、連接線斷裂等嚴重影響。因此，了解冰雹對組件的影響和組件的抗沖擊能力，對確保系統的可靠性和持久性至關重要。本期美能光伏將深入探討冰雹對光伏組件的影響及相關的測試和解決方案。

IEC61215標準-冰雹沖擊試驗

冰雹沖擊試驗是通過人工制作的冰球代替冰雹從不同角度以一定的動量撞擊組件，檢測組件產生的外觀缺陷、電性能衰減率，以確定組件承受冰雹撞擊的能力。

冰雹沖擊試驗可通過冰雹沖擊試驗機進行，工作原理是空壓機將空氣壓縮至儲氣罐，外接壓力表及一定內徑(如25mm)的槍管，連接處安裝一電磁閥，由電磁閥控制開啟。槍管前端安裝光電測速裝置。調節壓力表，使冰球達到標準要求的沖擊速度。制作一定內徑(如25mm)的冰球模具，將制成的冰球置于槍管內，開啟電磁閥，壓縮空氣推動冰球以一定的速度(如23m/s)撞擊太陽能光伏組件。組件受試點經冰球撞擊后，經外觀目測、I-V測試、絕緣電阻測試后判別組件質量是否合格，試驗步驟如下：

1. 準備工作

2. 安裝光伏組件：安裝待測試的光伏組件，確保其位置和固定方式符合試驗要求。

3. 設置試驗參數：設置撞擊速度、角度和能量等參數。

4. 進行試驗：發射冰雹樣本：啟動發射系統，發射模擬冰雹的樣本。

5. 數據分析：分析損傷情況：評估組件在冰雹撞擊下的損傷情況，包括外觀變形、破裂、電性能變化等；結果評估：將試驗結果與IEC 61215標準進行對比，評估組件的抗沖擊性能和耐久性。試驗過程中應遵守相關的安全操作規程，確保人員和設備的安全。

冰球的尺寸、速度和溫度對組件抗沖擊能力的影響

制備直徑為25、40和70mm的冰球，用氣槍對球形冰試樣進行加速，使其達到目標速度。使用不同內徑的圓形玻璃管來引導冰球。三種不同直徑的冰球樣本以相同的速度在兩種不同的冷凍溫度（-5°C和-20°C）下射到霍普金森桿上后，負載與響應時間的測試結果如表1所示，包括樣品溫度和質量以及樣品的直徑，在各個測試組中均可以觀察到單調增加的趨勢。但整體數據仍存在一定的離散性，較低的溫度 (-20°C)會導致峰值載荷增加和斷裂時間縮短。

表1.不同直徑冰球的實驗結果

通過比較直徑為40 mm的樣品的平均值發現，溫度降低會導致加載速率翻倍，從而導致更高的應力速率。對于-20°C下的25、40和70 mm的冰球，峰值力比相同速度下-5°C下的峰值力高約70%、59%和44%。

圖2比較了70mm直徑樣品在兩種溫度下的載荷與時間曲線。降低樣品溫度將導致峰值力增加，并減少達到峰值力所需的時間;以及25和40 mm的樣本在-20°C下的載荷與時間曲線。

圖2.負載與時間曲線圖3為三個直徑的冰球撞擊過程中拍攝的照片，圖中可見冰球對電池片的影響和由此產生的裂縫。

圖3.冰球樣本對霍普金森桿和電池片的影響(12800 fps)結果表明，隨著尺寸和沖擊速度的增加，峰值力和對應的時間都增加；冰球溫度也起著重要作用；較低的溫度導致較高的峰值力和較短的峰值時間；即：溫度越低，峰值力越大，峰值時間越短。研究光伏組件的抗沖擊能力可以幫助減輕損失，根據IEC61215標準，光伏組件應至少抵抗以80公里/小時的速度發射的25毫米冰雹的沖擊，而氣候變化正在加劇，在頻繁出現冰雹氣候的環境中，實際上需要承受的冰雹沖擊是40毫米或更多，更大的直徑和更高的速度，使制造商能夠在足夠的安全裕度下評估產品。

美能冰雹沖擊試驗機

了解冰雹對光伏組件的影響對于確保光伏系統的穩定運行至關重要，冰雹沖擊試驗旨在模擬真實環境下的冰雹沖擊情況，通過測試評估，幫助生產商更好地抵御自然環境帶來的挑戰。

聯系：400-008-6690

介紹：

美能冰雹沖擊試驗機是基于IEC61215標準MQT17條款開發的冰雹測試設備，通過氣壓沖擊不同直徑大小的(人工制作的冰球用于模擬冰雹)冰球，并以恒速撞擊組件，模擬冰雹氣候對組件的影響，驗證組件的抗沖擊能力。

功能特點:

• 高精度紅外線測速傳感器

• 配置多種夾具，滿足不同結構組件

可滿足發射25、35、45mm直徑冰球的需求

光伏組件冰雹沖擊試驗機作為保障光伏產品質量和穩定運行的重要工具，在太陽能產業中扮演著不可或缺的角色。來自美能光伏的冰雹沖擊試驗機，模擬真實冰雹沖擊環境，確保組件在惡劣天氣下的可靠性。是評估光伏組件抗沖擊能力的關鍵手段。美能光伏愿通過不斷的創新和努力，更好地利用太陽能這一清潔能源，為構建更美好的未來貢獻力量。