схемы и способы правильного соединения

Автономные солнечные батареи – набирающий популярность альтернативный источник электроэнергии. Его часто применяют для создания независимого энергоснабжения в дачных коттеджах и частных домостроениях. При грамотном монтаже солнечных электростанций (СЭС) обеспечивается высокая энергетическая эффективность в солнечные дни и в дождливую погоду.

Чтобы обустроить подобную систему в своем загородном доме, необходимо правильно подобрать технические элементы и выполнить монтаж. При желании и небольшой сноровке сделать это способен каждый. Достаточно внимательно изучить схемы и методы соединения фотоэлементов. В статье подробно рассказано, как организуется производительная система, позволяющая переработать «зеленую энергию» в ток, как соединитьсолнечные панели с магистральной электросетью и иные важные нюансы.

Прежде всего, надо четко понимать, из каких компонентов состоит система. Солнечные панели – это набор ячеек на фотоэлектрических элементах.

Они способны трансформировать «зеленую энергию» в ток. Сила электричества системы напрямую обусловлена интенсивностью ультрафиолета, то есть чем ярче светит солнце, тем больше энергии система способна сгенерировать.

Солнечные батареи отличаются повышенной чувствительностью к правильности установления контакта и расположению входящих в систему компонентов. Малейшая погрешность способна спровоцировать критическое снижение КПД. Важно тщательно контролировать угол размещения фотомодулей и соотношение параметров комплектующих. Грамотное подключение гарантирует эффективность и высокую окупаемость СЭС.

Инженерами разработано несколько эффективных способов соединения элементов независимых солнечных электростанций.

Содержание

• Из чего состоит солнечная электростанция
• Порядок подключения системы
  • Контроллер и АКБ
  • Без контроллеров
  • Подключение аккумуляторов СБ и контроллера
  • Подключение контроллера к панелям
  • Подключение инвертора
• Способы соединения солнечных панелей
• Характеристики компонентов солнечных электростанций для дома
  • Контроллер
  • Сборка, угол наклона
  • Провод
  • Инвертор
  • Прочие характеристики

Из чего состоит солнечная электростанция

Базовое назначение солнечных панелей – накапливание ультрафиолета. Концентрированный свет при помощи специальных устройств преобразуется в электрический ток и перенаправляется в сеть 220 В или накопитель энергии.

Ключевые достоинства системы – автономность и автоматический характер. К недостаткам можно отнести зависимость от внешних условий (погоды, климата, затенения).

Комплектующие необходимо выбирать таким образом, чтобы они максимально быстро окупились. Эффективность дальнейшего функционирования системы напрямую зависит от правильности сборки.

Автономная солнечная электростанция отличается большим количеством составляющих элементов:

1. СБ – панели, оснащенные специальным покрытием. Собирая и накапливая ультрафиолет и тепло, фотомодули передают его в накопитель для дальнейшего преобразования в энергию.
2. Контроллер. Демонстрирует пользователю состояние аккумуляторного блока и уровень заряда.
3. Инвертор. Отвечает за процесс преобразования ультрафиолета в ток заданного значения.
4. АКБ, блоки питания – неотъемлемые компоненты, осуществляющие накопление и расход энергии по запросам потребителя.
5. Предохранители. Минимизируют риск коротких замыканий.
6. Коннекторы МС4.

Каждая солнечная батарея имеет многослойную конструкцию:

1. Стеклянное покрытие, стойкое к внешним негативным явлениям и механическим воздействиям.
2. Пленочный прозрачный слой (EVA).
3. Кремниевый элемент. Притягивает ультрафиолет и взаимодействует с ним.
4. Герметизирующая пленка.

Порядок подключения системы

Процесс монтажа начинается с проверки элементов на совместимость друг с другом. При ошибке есть риск критической неисправности устройства из-за чрезмерной нагрузки.

Контроллер и АКБ

Аккумулятор подсоединяется к батареям через контроллер, который регулирует цикл заряда. С обратной стороны от АКБ выполняется прокладка кабелей к инвертору. Первоначально подключаются блок АКБ и контроллер, следом контроллер подсоединяют к солнечным панелям. После этого к аккумуляторам подключается инвертор. На заключительном этапе выполняется разводка сети по потребителям.

Неконтролируемый поток энергии сопряжен с многочисленными рисками – повышенного расхода или избыточной зарядки. Под воздействием обоих факторов накопитель энергии быстро изнашивается и выходит из строя. Для предотвращения этой проблемы приходится ставить контроллер между батареей и панелями. На это устройство возложены функции управления циклом зарядки/отдачи.

Провода с учетом полярности подсоединяются на клеммы прибора. Это традиционная схема монтажа.

Без контроллеров

Реже встречается упрощенная схема подключения. При подобном подходе ток модулей не должен создавать чрезмерного заряда накопителей энергии. В ином случае батарея в скором времени окончательно перестанет функционировать.

Упрощенная методика монтажа применяется, когда аккумулятор успевает закончить полный цикл зарядки/отдачи:

1. для местности с сокращенным световым днем;
2. на территориях с низким расположением источника солнечного света;
3. с фотоэлектрическими модулями пониженной мощности.

Защитный диод устанавливается в непосредственной близости к накопителю энергии. Он призван предотвратить короткое замыкание.

Подключение аккумуляторов, СБ и контроллера

Батареи включены в основную комплектацию ЭС. При необходимости их можно дополнительно приобрести с учетом основных параметров. Количество батарей не ограничено.

Некоторые пользователи создают блок из батарей для получения значительного резерва. Такие АКБ должны обладать одинаковыми характеристиками и последовательно подключаться. Подобный блок можно компактно разместить на стеллаже или в проеме.

Алгоритм подключения выглядит следующим образом:

1. Осмотр контроллера с целью определения проводов и клемм.
2. Соединение контактов с клеммами накопительных емкостей. Закрутка зажимов.
3. На табло контроллера должны отобразиться сведения о нагрузке и напряжении.

Недорогой контроллер со стандартными параметрами и тремя парами клемм подойдет для обслуживания панелей на 150 Вт. Для большого количества солнечных модулей используется контроллер большего номинала.

Контроллер беспрерывно мониторит состояние накопителей энергии. При максимальных нагрузках он выступает в качестве буфера.

Подключение контроллера к панелям

Общепринятой схемы не существует. Кабели подключаются в клеммы. Проводится осмотр панелей с целью исключения дефектов. Удаляется защитная пленка. Внимательно изучается техническая инструкция. Подключение осуществляется в соответствии со схемами, указанными в инструкции.

Зажимается кабель на клеммах, обозначенных графической символикой. Подсоединяются жилы с учетом полярности. На кабелях из набора предусмотрены бирки и буквенные обозначения. Удобство и быстрота подключения обеспечивается разъемами «папа-мама».

При одновременном подсоединении нескольких панелей используется принцип параллельного подключения. Для этих целей применяется разветвитель. При необходимости возможен монтаж нескольких контроллеров.

Подключение инвертора

На контроллере предусмотрена клемма для устройств потреблением 12, 24 В. Линии подобных приборов соединяются с контактами напрямую. Для организации трехфазной сети требуется инвертор. Этот прибор трансформирует электричество в заданный вольтаж с частотой 50 Гц. Пользователь получает возможность снабжать электричеством частный загородный коттедж столь же эффективно, как от центральной электромагистрали.

Прибор входит в комплектацию готовой СЭС или приобретается дополнительно. Подключение выполняют, следуя простому алгоритму:

1. Распаковка изделия, осмотр на наличие заводского брака и дефектов, проверка набора.
2. Изучение технической инструкции. В комплекте обязательно должны иметься два кабеля с «крокодилами».
3. Подключение устройства к АКБ.
4. Подсоединение проводов к инвертору специальными зажимами.
5. Инвертор соединяется с клеммами батареи при помощи аккумуляторных зажимов.

Способы соединения солнечных панелей

При одном фотоэлементе существует единственная схема подключения: панель подсоединяется к правильным разъемам.

Для монтажа двух и больше секций предусмотрено несколько способов соединения:

1. Параллельный монтаж. Подключаются друг к другу клеммы одинаковой полярности. Выход – 12 В.
2. Последовательное: «+» первого компонента подключается к «–» второго фотоэлемента. Оставшиеся клеммы разной полярности подсоединяются к контроллеру. Выход равен 24 В.
3. Последовательно-параллельная комбинация. Внутри секции элементы подключаются параллельно, а группы соединяются последовательно.

Характеристики компонентов солнечных электростанций для дома

Алгоритм установки фотомодулей для частного коттеджа предполагает верное соотношение всех составляющих системы и совпадение технических характеристик. Это правило особенно важно соблюдать при покупке элементов СЭС вне комплекта.

Контроллер

Узел мониторинга заряда АКБ подбирается с учетом ряда параметров.

Мощность массива панелей

Один из ключевых параметров – соответствие напряжению:

• номинальному;
• открытому контуру.

Фотопанели должны обладать устойчивостью к предельной силе входного тока от СБ. Этот пункт не всегда содержится в технической документации. Для вычисления значения берется номинал контроллера и определяется ток КЗ фотоэлементов контура (этот параметр прописывают в инструкции к солнечным панелям, как правило, он выше предельного рабочего). Ток подсоединенного контура модулей, который вырабатывается элементами в ходе нормальной эксплуатации, ниже указанного в инструкции для контроллера.

Номинал – произведение рабочего напряжения на ток солнечных панелей. Мощность элементов, соединенных с контроллером, должна равняться данному номиналу или быть ниже. При более высоком значении узел перегорит. Устанавливается предохранитель, защищающий от перегрузки в 10–20 % в течение четверти часа.

Напряжение солнечных модулей и аккумуляторов

Традиционно используются АКБ на 12, 24 В с автопереключением. Первая модель выбирается, если панели соединены между собой последовательно. Но опытные инженеры рекомендуют выбирать универсальные модели.

Рассматриваемые значения напряжения слишком низкие для мощных систем. Для получения оптимальной мощности устанавливается большее количество фотоэлементов и АКБ, создаются параллельные контуры. Возрастание силы тока приводит к электропотерям и перегреву кабеля. Приходится повышать сечение жил. Стабилизировать ситуацию позволяет применение дорогостоящих моделей контроллеров.

С целью предотвращения резкого роста количества ампер узлы мониторинга для мощных контуров изготавливаются под мощное номинальное рабочее напряжение (НН) со значением 36, 48, 60 В. Это позволяет выполнять последовательное подключение элементов. Подобные контроллеры изготавливают для технологий зарядки ШИМ. Входящее НН фотоэлементов и контура АКБ должно быть равным.

Контроллеры моделей МРРТ способны функционировать с равным или большим входным напряжением. Кратность значения 12 В не учитывается. Устройства рассчитаны на вход от панелей 50 В, мощные системы – до 250 В. Выходное напряжение у моделей стандартное. Зачастую используются мощные модели с входным напряжением до 2000 В.

Максимальный входной ток и ток заряда АКБ

При ШИМ контроллере узел не способен заряжать большим значением ампер, чем выдает подключенная к нему система. В МРРТ все обстоит несколько иначе. Значение входящего тока фотоэлементов должно превышать в 2-3 раза показатели выходного тока для заряда АКБ.

МРРТ следует выбирать по предельному заряду АКБ. В технической документации указывается предел мощности фотоэлементов при НН контура аккумулятора. Важно не превысить это значение.

Максимум нагрузки, зарядной ток, количество АКБ

Зарядной ток АКБ или максимальная нагрузка относится к первостепенным параметрам. Предел мощности на выходе контроллера следует брать в расчет со стороны устройства и со стороны АКБ.

В качестве примера можно рассмотреть следующую ситуацию. Имеется комплект аккумуляторов большой емкости. Для зарядки за день узлу требуется выдать заданное значение. Аналогичный параметр и возможности у фотоэлементов. Если характеристики солнечных панелей и узла мониторинга смогут удовлетворить потребности блока батарей, то он не зарядится полностью в течение суток. При регулярном повторении такая ситуация приведет к скорому износу устройств.

Нивелировать указанные сложности способны характеристики новых контроллеров. Современные модели оснащены встроенной микросхемой, где прописана программа заряда. Подобное устройство обладает способностью выполнять настройку тока и напряжения заряда.

Тип аккумуляторов

Скорость получения электрического заряда обусловлена химическим составом накопителя. Каждая модель обладает собственной программой зарядки с различными алгоритмами. Все оптимальные характеристики регулируются контроллером и соответствуют заданным пользователем.

В большинстве своем используются стандартные контроллеры ШИМ. Реже встречаются МРРТ модели более высокого качества. В них встроена функция определения точки максимума по мощности от набора фотомодулей.

Выбор изделия осуществляется с учетом программы под заданный тип аккумулятора. Простейшие модели устройств оснащены 1 или 2 программами для АКБ.

Функционал контроллера

Больше всего потребителей интересуют следующие функции:

• наличие дисплея, на котором отображаются ключевые параметры и значения;
• автоматическое определение номинального напряжения гальванических элементов и АКБ;
• ручная настройка опций контроллера;
• наличие коммуникационных разъемов для подключения устройства удаленного доступа;
• поддержка АКБ разных типов;
• встроенная защита от короткого замыкания, перезаряда или перегрузки;
• электронная защита;
• опция самодиагностики;
• внешние датчики;
• цифровой журнал учета характеристик работы устройства;
• реле управления другими приборами;
• встроенные таймеры отключения.

Тип регулировки, трансформации напряжения

С учетом этой характеристики выбираются устройства МРРТ или ШИМ, причем первые предназначены для более мощных контуров.

Сборка, угол наклона

Монтаж предполагает фиксацию модулей на каркасе. Существуют разные виды креплений, кронштейнов в зависимости от материала поверхности.

Опорные рейки и другие элементы для крепления идут в стандартной комплектации или приобретаются отдельно.

Соединяющие стыковые элементы создаются из реек для фиксации каркаса. Используются клеммные компоненты и фиксаторы для жил. Они применяются для объединения алюминиевых рамок. После их заземления крепят кабели.

При монтаже на наклонную крышу строения оптимальный угол наклона модулей равен 30-40°. Для северных широт этот показатель достигает 45°. Для самостоятельной очистки панелей во время дождя угол должен быть минимум 15°.

Необходимый угол наклона создают при помощи опорных профилей. Возможно создание практичной сборно-разборной, поворотной конструкции.

Если уровень освещения неравномерный, то панель, установленная на солнечном участке, выдаст повышенное значение тока. Вследствие этого электричество используется на нагрев менее нагруженных модулей. Для предотвращения подобной ситуации применяются отсекающие диоды, которые впаиваются между плоскостями изнутри.

Провод

Подключение фотоэлементов выполняется при помощи провода с жилой стандартного сечения (от 4 мм2). Не рекомендуется брать провод с меньшим значением.

Возможно применение более толстого шнура. В этом случае не возрастают электропотери, поскольку снижается сопротивление. Однако покупка такого провода обойдется дороже.

Изделие должно обладать устойчивостью к холоду и пламени, качественной изоляцией, стойкостью к воздействию УФ-лучей. В специализированных магазинах в продаже имеются провода, специально созданные под фотоэлементы.

Инвертор

Существуют разные методы объединения модулей. При этом подбор характеристик элементов системы осуществляется по общему принципу.

1. Контур фотомодулей не подключается к центральной сети. Вся накопленная энергия поступает в систему от модулей. Используется устройство off-grid. В магазинах доступны одно- и трехфазные модели, предназначенные для преобразования постоянных токов различного вольтажа. Это изделия бюджетного ценового сегмента. Подобные приборы применяются для систем с низкими требованиями.

2. Контур с подключением к основной электромагистрали. Система функционирует в автономном режиме и совместно с основной магистралью. АКБ не предусмотрены. Используется инвертор on-grid:

   • регулирует забор электрического тока из домашней сети, если батареи не дают необходимого напряжения;
   • излишки вырабатываемой энергии отправляются в главную магистраль (реализуются по «зеленым тарифам»).

   Цена такой модели обусловлена мощностью выбранного устройства и другими параметрами.

3. Аккумуляторно-сетевая система. Продуцируемая в избытке энергия накапливается в емкости аккумуляторов. Батареи отдают электрический заряд в ночное время суток или при дефиците солнечного света. Возможна реализация тока в центральную магистраль. Если система не может справиться с многократно возросшими потребностями, то выполняется забор тока из общей сети. Устанавливается устройство типа hybrid.

Прочие характеристики

Прежде чем подключить фотомодуль, следует учесть ряд дополнительных параметров.

Опция	Расшифровка
Мощность	Варьируется, исходя из номинала по мощности контура. Берется полное значение мощности системы (допускается погрешность от 90 до 120 %) и значение подключенных одновременно электроприборов. Первый параметр прописан в инструкции фотоэлементов, по второму рассчитывается общее пусковое значение.
Напряжение	Оптимальное соотношение вольтажа к мощности системы: 12 В /600 Вт; 24 В/ 600…1500 Вт; 48 В/ свыше 1500 Вт.
КПД	Большинство современных устройств обладают КПД 90-95 %. Энергопотребление устройства не должно превышать 5-10 % электричества, которое сквозь него проходит.
Вес	На 1 кг массы – 100 Вт.
Тип сигнала	Меандровый относится к дешевым устройствам, не способным защитить от непредвиденных перепадов напряжения. Слабо справляется с индуктивными нагрузками. Требуется установка дополнительных стабилизаторов. Синусоидальный сигнал – дорогостоящий вариант. Используется для загородных коттеджей. Отличается плавными колебаниями. Квазисинусоид – комбинация указанных выше вариантов. Менее качественный прибор, чем чистая синусоида.
Количество фаз	Трехфазный – устанавливается на СЭС с одной или тремя фазами. Однофазный применяется для такой же сети.
Количество инверторов	В теории достаточно одного устройства для СЭС при условии его правильного подбора. Инвертор следует выбирать с учетом мощности и иных характеристик. При значительном количестве фотомодулей в нескольких линиях рекомендуется использовать по одному инвертору на линию. Нестабильность одной ветви способна оказать отрицательное влияние на общее устройство, в результате снижается КПД. При установке отдельных приборов на каждую линию подобный недостаток устраняется. Оптимальный вариант – модель, подходящая для нескольких обособленных МРРТ входов. Стоимость подобного прибора будет достаточно высокой.

Как подключить солнечную батарею: схемы и способы подключения

Статьи 15.04.202218.04.2022 aaccent

Солнечная батарея – основа для создания солнечной электростанции, являющейся альтернативным источником энергии, который обеспечивает автономное энергоснабжение. Рассмотрим, как правильно подключать солнечные батареи.

Как выбрать оптимальное место для установки?

Прежде чем подключать батареи, нужно определиться с местом их расположения. Лучше всего выбирать максимально освещенные места – крыши, балконы, территорию участка. Кроме того, важно подобрать правильный угол наклона панелей. Рекомендуется повернуть светопоглощающую поверхность на юг и обеспечить попадание солнечных лучей под углом 20-30° – это оптимальный угол для периода весна-осень. 2-4 раза в год угол наклона нужно менять, чтобы сохранять максимальную производительность. Если вы хотите разместить панели на участке, лучше приподнять их над поверхностью на 50 см, чтобы защитить от обильных снегопадов и обеспечить циркуляцию воздуха.

Устройство солнечной электростанции

Обязательными составляющими являются:

• солнечные батареи, преобразующие солнечное излучение в электрический ток;
• контроллеры, отвечающие за перераспределение электроэнергии между аккумуляторами (основным и резервным),
• аккумулятор, накапливающий энергию,
• инвертор для солнечных батарей, который преобразует постоянный ток в переменный 220В.

Как подключить солнечные батареи?

Можно использовать следующие способы:

1. Параллельное подключение солнечных батарей. Соединяются одноименные клеммы. Ошибиться здесь практически невозможно. Схема позволяет обеспечить продуктивность, прямо пропорциональную числу подключенных элементов. Кроме того, удастся увеличить ток без повышения напряжения.
2. Последовательное соединение противоположных полюсов. Используется, если требуется повысить уровень напряжения, зафиксировав мощность на неизменном уровне.
3. Смешанная схема применяется, когда используется несколько различных групп батарей. Внутри групп используется параллельное соединение, а сами группы объединяются последовательно.

1. Параллельное подключение

2. Последовательное соединение

3. Смешанная схема

Стандартная схема сборки

Сборка солнечной электростанции – это поэтапный процесс. Сначала панели соединяют между собой, далее осуществляется сборка оставшегося оборудования, после чего все устройства соединяют в единую цепь. Такой порядок проведения работ позволяет обеспечить правильность соединения и безопасную работу.

Прямое подключение солнечной батареи к аккумулятору не используется. Это может вызвать неконтролируемое получение энергии, избыточное расходование и перезарядку, что губительно для аккумуляторных  батарей. Во избежание проблем устанавливается контроллер заряда, который отвечает за обеспечение оптимального режима как зарядки, так и отдачи энергии. Инвертор подключают к аккумулятору для преобразования энергии в напряжение 220 В.

Данная схема подключения солнечных батарей – одна из наиболее простых и эффективных. Она позволяет получать и отдавать энергию в оптимально подходящем режиме.

Нюансы работы с разнонаправленными элементами

Панели должны располагаться под одинаковым углом, чтобы сохранить эффективность работы. Иначе мощность более освещенной батареи будет выше. Учитывая, что ток движется по пути меньшего сопротивления, получается, что часть энергии, образуемой этой батареей, будет идти на нагревание менее освещенных панелей.

Для сокращения потерь рекомендуется использовать контроллер заряда для каждой группы батарей или установить между панелями отсекающие диоды. Если у вас есть желание собрать солнечную электростанцию для дома, смело обращайтесь к специалистам компании REENERGO, которые расскажут об особенностях оборудования и подберут оптимальный комплект.

Типы цепей для солнечной энергии

Райан Бек

Обзор:

Цель этого доклада — проинформировать и напомнить учащимся, начинающим конструировать проекты солнечных панелей, как ведут себя схемы, чтобы они могли правильно подключить панели. Это подходит для старшеклассников.

Материалы:

Не требуются, это может быть просто «разговор мелом», хотя желательны некоторые визуальные эффекты. В этом случае:

• Лампы накаливания-вспышки (минимум 2, можно использовать больше)
• Блок питания (рекомендуется как минимум две батарейки D или C, можно использовать больше)
• Соединительный провод (необходимо не менее 4, зависит от ранее установленных компонентов)

Усовершенствованные схемы для урока солнечной энергии

Фон:

до занятия:

Электричество или поток электронов обычно встречается в двух формах: или питание на землю, которое обычно наблюдается в небольшой электронике и поставляется в большинстве фотоэлектрических элементов. Это то, что будет рассмотрено в сегодняшнем расследовании и как таковое будет сосредоточено в этом обсуждении.

Переменный ток (AC), где поток электронов постоянно переключается. Эта форма является типичным методом питания для США и некоторых других стран, где в США подается 120 вольт с частотой ~ 60 Гц (таким образом, ток переключается 120 раз в секунду, то есть реверсируется или циклически повторяется 60 раз в секунду) в типичных бытовых электрических сетях. системы.

Для определения мощности или тока в (простой) цепи можно использовать закон Ома. Закон Ома гласит, что напряжение (V, измеренное в вольтах, представляющее собой разность потенциалов между двумя точками) равно току (I, измеренному в амперах, представляющему собой поток электрического заряда, переносимого электронами), умноженному на сопротивление (R, измеряется в омах).

В = IR

Затем это можно использовать для определения объема работы или мощности , необходимой для выполнения задачи, например, зажечь лампочку или раскрутить двигатель. Это значение (P, измеренное в ваттах) равно электрическому току (I ранее), состоящему из заряда (Q, измеренного в кулонах), проходящего через напряжение каждые t секунд.

P =  (VQ)/t = IV

Схема определяет, как ведут себя ток и напряжение, и, таким образом, следует учитывать, какое приложение пытается реализовать схема.

Для подключения простых цепей существует два распространенных варианта: подключение цепей параллельно или последовательно. Многие крупномасштабные цепи (такие как дом или энергосистема) состоят из комбинаций этих простых цепей для подачи энергии. Для этих цепей есть несколько типичных компонентов (провода, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и т. д.), которые можно использовать в различных конфигурациях для различных целей. Напряжение и ток для этих систем (по крайней мере, в простых случаях для сегодняшней демонстрации) можно легко рассчитать и, используя закон Ома, определить доступную мощность. В серия цепь, ток одинаков по всей цепи. В случае нескольких источников питания (много разных солнечных элементов или батарей) общее напряжение системы будет аддитивным (иначе: В _к = В ₁ + В ₂ + В _n ), как и сопротивление системы (иначе: R _tot = R ₁ + R ₂ + R _n ). Такую схему можно увидеть в нескольких приложениях, например, 12-вольтовая батарея (для автомобиля) обычно состоит из 6, 2-вольтовых элементов, соединенных вместе. Этот тип цепи имеет только один путь для протекания тока, и поэтому, если одна часть отключена, вся цепь разомкнута (или темна), как в старых праздничных огнях, где, если одна лампочка перегорает, вся нить остается темной, если не включено правильное освещение. лампочка заменена. В параллельной цепи ток через каждый резистор (например, лампочку, двигатель и т. д.) можно определить по закону Ома: -1 + R _n ^-1 ) и напряжение постоянно по всей цепи, в этом случае полное сопротивление системы можно рассчитать как обратную сумму обратных индивидуальных сопротивлений:  R ^-1 _Итого = _{р 1} ^-1 + Р ₂ ^-1 + Р _n ^-1 . Батареи, подключенные в этом методе, должны будут обеспечивать меньший ток (~ N ^-1 ампер на батарею, где N — количество батарей или источников питания), что может позволить им работать дольше, чем батарея в последовательной цепи, однако при добавлении дополнительная нагрузка на батареи увеличит ток, который они обеспечивают, чтобы поддерживать постоянное напряжение, в результате чего они разряжаются быстрее, чем если бы в цепи была меньшая нагрузка. Параллельная проводка также позволит отсоединять различные части, не выводя из строя всю цепь, пока остается путь для потока электронов (так же, как выключение выключателя света не выключает весь дом).

 

Предыдущее обсуждение было сосредоточено на батареях и лампах накаливания в качестве источников и нагрузок. Что происходит, когда мы переключаемся на фотоэлементы и светодиоды? В отличие от батарей, фотоэлементы не «разряжаются» при длительном использовании, поскольку они способны преобразовывать свет в энергию. В случае этих ячеек они будут обеспечивать напряжение (которое зависит от материала, используемого для ячеек) и ток, зависящий от размера (площади поверхности) ячейки. Из-за этого, когда элементы соединены последовательно, цепь будет иметь добавочное напряжение, но меньший ток (и здесь следует позаботиться о том, чтобы обеспечиваемый ток элементов был таким же, как соединение элементов с разными номиналами тока приведет к тому, что цепь только поставить самую низкую). Когда ячейки соединены параллельно, ток ячеек будет аддитивным, но напряжение будет постоянным, и здесь необходимо позаботиться о том, чтобы ячейки имели одинаковое напряжение, иначе будет неэффективность или даже повреждение цепи. Обычно при сборке схемы напряжение и ток настраиваются для приложения. Пример того, почему такая настройка необходима, можно увидеть, если мы переключимся на светодиоды в наших простых схемах. Несмотря на то, что светодиоды значительно более энергоэффективны, чем лампы накаливания (меньше энергии тратится на выделение тепла), для их работы требуется определенное рабочее напряжение. В зависимости от цвета светодиода (в зависимости от материала, из которого они изготовлены) для их активации требуются разные напряжения, и они не могут использовать более высокие напряжения, в отличие от ламп накаливания, которые могут работать в диапазоне напряжений, поэтому при определении схема нужно иметь в виду предполагаемое приложение.

 

При замене простых лампочек на что-то вроде электродвигателя необходимо учитывать дополнительные факторы. Это может быть в тех случаях, когда мы питаем электрический насос, автомобиль или другие устройства. Выбор правильного метода соединения нескольких фотоэлементов для питания такого устройства может быть затруднен. Идеальный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами действует как резистор и источник напряжения, соединенные последовательно. Это связано с тем, что обмотки двигателя будут давать сопротивление, и двигатель будет генерировать напряжение при вращении (независимо от того, приводится ли он в действие электрическим током или механической энергией двигателя и подключенного устройства), это напряжение изменяется с скорость, с которой двигатель вращается и «борется» с потоком тока в электродвигателе. Это генерируемое напряжение обычно называют «противоЭДС». По мере того, как двигатель вращается быстрее, эта противо-ЭДС становится больше, вызывая уменьшение крутящего момента двигателя (крутящий момент создается, когда ток протекает через двигатель на валу), таким образом, при фиксированном напряжении крутящий момент и скорость двигателя обратно пропорциональны. пропорциональный. Для фиксированной нагрузки увеличение напряжения приведет к увеличению скорости, поэтому необходимо выполнить сложное уравновешивающее действие, чтобы гарантировать, что напряжение двигателя достаточно велико для достижения полезной скорости, а также что есть достаточный ток для раскрутки двигателя с подключенной к нему нагрузкой (обычно в этих случаях это солнечный гонщик). «Лучший» метод подключения нескольких фотоэлементов к двигателю будет зависеть от двигателя и доступного фотоэлектрического модуля, а также других факторов, таких как редуктор двигателя и вес прикрепленного транспортного средства, которые будут важны при принятии решения о том, как его сконструировать.

 

Процедура:

для наглядного пособия:

1. Соедините лампочки последовательно.

1. При использовании нескольких лампочек:
   1. Начните с одной лампочки, а затем добавьте другую, обратите внимание на уменьшение света на лампочках при распределении напряжения.
   2. Удалите одну лампочку (чтобы она «перегорела») и покажите, как гаснет вся цепь.
2. При использовании нескольких батарей:
   1. Начните с одного, а затем добавьте другой, обратите внимание на увеличение яркости по мере увеличения напряжения.
   2. Отключите одну батарею от цепи, чтобы показать, что вся цепь гаснет.

1. Параллельное подключение лампочек:

1. При использовании нескольких лампочек:
   1. Начните с одной лампочки, а затем добавьте другую, обратите внимание на то, чтобы фары не теряли яркость.
   2. Удалите одну лампочку (чтобы она «перегорела») и покажите, как горит вся цепь.
2. При использовании нескольких батарей:
   1. Начните с одного, а затем добавьте другое, обратите внимание на то, чтобы яркость огней не увеличивалась.
   2. Отсоедините одну батарею от цепи, чтобы вся цепь продолжала гореть.

 

Пост Презентация/обсуждение:

Немного пищи для размышлений/ возможные вопросы для обсуждения для присутствующих:

1. Если кто-то задумал построить электрическую сеть, какие соображения следует принять во внимание? счет?
2. Какие потенциальные проблемы могут возникнуть из-за наличия в цепи нескольких источников питания с различной мощностью производства (например, солнечных/ветровых источников)? Какие есть способы ограничить некоторые из этих проблем?

Добавочный номер:

С этой базой студенты могут понять Водную Модель Электричества.

 

Наиболее распространенные схемы солнечных батарей

Помимо самой солнечной панели практически любая схема состоит из солнечного регулятора, инвертора и, чаще всего, аккумулятора. Кратко пройдемся по их функциям.

Наиболее распространенные схемы солнечных батарей

Джефф Блейлок

10.01.19, 08:21 | Солнечная энергия | Обсуждение технологий

Солнечная энергия, без сомнения, находится на радаре сегодня, когда речь заходит о энергетическом рынке. Это не только отличный экологически чистый вариант для тех, кто обеспокоен, но и эффективное решение для бизнеса и домашних хозяйств с экономической точки зрения. Да, в то время как счета за электроэнергию постоянно растут, стоимость использования солнечной энергии неуклонно демонстрирует тенденцию к снижению.

Ссылка

Имея такие неоспоримые преимущества, нет никаких причин для того, чтобы инсоляция в конечном итоге не превратилась в основной глобальный энергетический ресурс. Фактически, по состоянию на 2017 год он уже стал самым быстрорастущим источником энергии, впервые в истории опередив все остальные виды энергии. Таким образом, вы приняли абсолютно правильное решение, наткнувшись на эту статью, в которой будут объяснены 101 солнечные панели и схемы, а также представлены две самые простые и распространенные схемы для начала вашего солнечного путешествия.

 

Общие сведения о солнечных панелях

Фотогальванические панели, называемые просто «солнечными», состоят из множества солнечных элементов. Основной компонент каждой ячейки – кремний служит полупроводником для электронов. Выбитые из своих атомов ударом фотонов, электроны текут по цепи между положительным и отрицательным слоями, в конечном итоге генерируя электричество.

Ссылка

Таким образом, солнечный свет преобразуется в электричество постоянного тока для зарядки аккумулятора. Каждая панель характеризуется выходной мощностью, измеряемой в ваттах. Это число говорит о мощности, которую панель в идеале способна производить в течение 1 пикового солнечного часа. И это непростая вещь. Если панель подвергается воздействию дневного света примерно 7 часов каждый день, среднее количество часов пикового солнечного света составляет около 3 или 4. Инсоляция зависит от множества факторов. Помимо, очевидно, погодных условий, помните о следующем:

• Время суток (больше излучения ближе к полудню)

• Сезон (больше освещенности ближе к лету)

• Географическое положение (больше излучения ближе к экватору)

Возвращаясь к панели, можно рассчитать ее производительность исходя из выработки и среднего количества пиковых часов. Например, солнечная панель мощностью 100 Вт будет генерировать в среднем 700 Вт в день в Юте и 200 Вт на Аляске. Узнать примерное количество солнечных часов в вашем штате можно с помощью этой таблицы.

 

Другие компоненты схемы солнечной энергии

Помимо самой солнечной панели, практически любая схема состоит из солнечного регулятора, инвертора и, чаще всего, батареи. Кратко пройдемся по их функциям.

Солнечные регуляторы. Эти компоненты, более известные как контроллеры заряда, предназначены для контроля тока, поступающего от солнечной панели, для защиты аккумулятора от перезарядки. Регулятор предназначен для прекращения или уменьшения потока тока, как только он обнаруживает, что батарея полностью заряжена.

Инверторы (они же Преобразователи). Обязанностью этих элементов является преобразование энергии постоянного тока от батареи в электричество переменного тока, поскольку панели способны генерировать исключительно постоянный ток. Преобразователи могут быть либо прямоугольными, либо чистыми синусоидальными. В этот момент достаточно знать, что на последних работает абсолютное большинство устройств.

Аккумулятор. Выполняет функции накопления энергии. Обратите внимание, что самые примитивные схемы могут управляться напрямую. Следовательно, отсутствие батареи отменяет необходимость в инверторах и регуляторах.

 

Наиболее распространенные солнечные цепи

Блок солнечной энергии. Пожалуй, нет смысла объяснять, чем же так популярна эта схема. Мы просто слишком боимся расстаться с нашими гаджетами. И нам не нужно, если у нас есть такая простая система, чтобы заряжать смартфон, где бы мы ни захотели. К счастью, у нас есть блоки питания и бесплатная проверка на плагиат, они сделали нашу жизнь намного проще.

Вот как вы создаете банк солнечной энергии: возьмите солнечную панель на 5 В, добавьте зарядное устройство, саму литий-ионную батарею и преобразователь. Завершить с помощью повышающего инвертора USB. Легко делает это!

Автоматический светодиодный фонарь на солнечных батареях. Он уверенно удерживает позицию самого распространенного солнечного устройства, сделанного своими руками, в первую очередь благодаря простоте сборки и широкой области применения – сад, ферма, дачный участок и т. д. 12 белых светодиодов. Аккумулятор SLA аккумулирует энергию панели в течение дня и обеспечивает питание светодиодов ночью. Кроме того, чтобы не расходовать заряд батареи, имеется LDR, который отключает свет днем ​​и активирует его ночью с помощью переключающего транзистора. Взгляните на простую схему ниже:

 

 

О Джеффе Блейлоке
Джефф Блейлок — инженер и исследователь в области солнечной энергии. Джефф посвятил свою жизнь развитию Солнечной системы, так как сильно обеспокоен состоянием окружающей среды. Недавно он написал несколько информационных статей о солнечной энергии.

 

Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения AltEnergyMag

10.01.19, 08:21 | Солнечная энергия | Обсуждение технологий

---

Другие статьи о солнечной энергии | Истории | Новости

Эта запись не имеет комментариев.