光伏组件的日益高功率化、组件尺寸增大成为趋势,组件在工厂处理、运输、安装过程中会收到各种各样的力,在户外会受到风、雪、冰等重物的压力,如果组件的强度达不到要求,在受到重物压力情况下,组件形变过大,会导致出现电池片和主栅等脆弱部分失效现象。美能动态机械载荷测试仪被广泛应用于光伏组件的结构设计和评估,通过使用机械应力以模拟实际情况下的外力作用,评估组件在自然环境条件下的抗风压、抗冲击能力以及结构的稳定性。
在全球光伏实验室检测通行的光伏组件性能及安全测试规范IEC标准中,对于机械载荷测试进行了详细规定,例如IEC TS 62782用于评估光伏组件承受动态风压的能力,以及IEC 61215中MQT16的机械载荷试验。
光伏组件风载荷
光伏组件在实际使用过程中遭受大风天气而损坏的情况并不少见,风载的作用虽然不如其他自然灾害那样强,但是风载荷作用频繁且受外界环境和结构形式的影响不易确定,对光伏组件产生的危害要大得多。在光伏发电系统中,光伏组件是最先承受风载荷的,其占据了大部分的受力面积,之后再传递至基础结构(地基、配重等)。
两种不同的风载荷工况对组件产生了两种不同的力
光伏组件冰雪载荷
冰雪在组件表面大量堆积时,会造成压力。通过机械载荷测试评估光伏组件在遇到强降雪时,承受压力的能力,从而更有效规避将组件产品应用在多降雪地区,进而造成积雪压力引起的组件失效情况,如边框弯折或断裂、背玻不均匀性破裂、安装系统部分或完全解体等。
两种不同的冰雪载荷工况对组件产生了两种不同的力
机械载荷测试光伏组件在进入实地使用之前,为了避免出现各种故障与失效情况,必须保证光伏组件的结构设计合理、材料选择合理、生产工艺流程合理,且经历一系列的气候、光照、电气和机械应力测试。
其中机械应力测试,包含静态、动态机械载荷试验,引出端强度试验和冰雹撞击试验。
静态机械载荷,IEC61215对其的要求为至少达到设计载荷的1.5倍,通过施加一定的载荷并测量组件的位移、应力等参数,可以确定组件最大承载能力,以及变形特性。这对于设计和选择适合特定应用场景的光伏组件非常重要,以确保其在实际工作中能够安全可靠地承受外部机械载荷。
所谓动态机械载荷,是指光伏组件在强风作用下,产生前后表面晃动,会使得组件承受正反方向交替加压,从而加速材料疲劳,进而可能引发电池片和栅线等脆弱部分的失效现象。影响强度的关键因素有组件的尺寸、厚度、表面处理、框架稳定性、安装方式和焊接点的机械可靠性。测试有助于评估组件的抗疲劳性能和材料的耐久性,提高产品质量水平。
现有标准中机械载荷试验主要模拟组件承受静态载荷的情况,考核组件在静止不变的压力下是否可靠。动态机械载荷比静态机械载荷更加苛刻,更能够客观、全面的反映组件的真实可靠性,是制造商测量光伏组件抗风能力的绝佳工具。
未合格组件在动态机械载荷试验前(左)后(右)EL图像对比
美能动态机械载荷测试仪
美能动态机械载荷测试仪,兼具静态机械载荷测试和动态机械载荷测试2套测试功能,测试光伏组件在经受风、雪、或覆冰等静态、动态载荷的抗压能力。采用动态持压技术,模拟组件承受正反方向交替加压试验,加速组件材料疲劳,检验组件的真实可靠性。
- 载荷施加方式:气缸带动吸盘压合吸;
- 可安装多达84(12*7)个气缸,每个气缸单独控制;
- 测试系统压力,拉力,保持时间,循环测试,循环频率,电流大小可以预先设定;
测试系统可记录和存储测试过程中的正向压强,反向压强,形变,温度,循环次数,电流值。
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