Контрольные вопросы

1. Может ли трансформатор преобразовывать электроэнергию постоянного тока в переменный ток?

2. Какую энергию преобразует трансформатор?

3. Какую функцию выполняют обмотки трансформатора?

4. Нарисуйте схему замещения трансформатора?

5. Чему равняется коэффициент трансформатора по напряжению?

6. Чему равен коэффициент трансформатора по току.

Практическое занятие 5 и 6.

Расчет и выбор сол­нечных батарей и аккумуляторов.

Цель работы: Научить навыкам расчета и выбора электропитания на базе сол­нечных батарей и аккумуляторов.

Задание: Рассчитать и определить параметры электропитания на базе сол­нечных батарей и аккумуляторов по заданным техническим данным. При заданном мощности на вы­ходе, в кВт, напряжении на нагрузке U_н, в вольтах:

1. определить структурную схему преобразования солнечной энергии;

2. выбрать и рассчитать параметры (тип, мощность, напряжение, ток, площадь и вес) сол­нечных батарей;

3. выбрать и рассчитать параметры аккумуляторных батарей (амперчасы, напряжение, ток и время работы);

4. нарисовать принципиальную электрическую схему преобразования солнечной энергии.

Методика расчета солнечных батарей (фотопребразователей)

Согласно варианту, который выбирается по списку группы спроектировать источник пи­тания на базе солнечных батарей. Номер заданного варианта выби­рают из таблицы 7.

При заданном мощности Р₂ на выходе инвертора определяют необходимую мощность Р_СБ солнечных батарей, которая равна или больше

, (1)

где - количество, а - мощность солнечного модуля (элемента), которую выбирают из таблицы 1.

Для получения нужной мощности и напряжения солнечные элементы соединяются по­следовательно, параллельно, смешанно и образуют батареи (рисунок 1) .

Рисунок 1 – Соединение солнечных элементов.

а) последовательное соединение; б) параллельное соединение; в) смешенное соединение.

Далее определяют номинальное напряжение на зажимах солнечных батарей следующим образом

, (2)

где - количество, а - номинальное напряжение в одном солнечном модуле, которое выбирается из таблицы 8.

Как правило, солнечные батареи работают совместно с аккумуляторами, так как в ноч­ное время потребителя надо обеспечить электроэнергией. В этом случае следует правильно выбрать параметры аккумулятора, в частности напряжение на зажимах аккумулятора должен быть больше или равно напряжению солнечных батарей, т.е.

. (3)

В современные аккумуляторы выпускаются на напряжение 12 или 24 В, поэтому

(4)

где - количество, а - номинальное напряжение на одном аккумулятора, который выби­рается из таблицы 9.

Среднестатистические данные говорят о том, что в солнечные дни энергия солнечными батареями вырабатывается в течение t_СБ =10 часов, поэтому ос­тавшиеся t_АК =14 часов сутки должны быть подключены аккумуляторы. В этом случае следует определить параметры ак­кумулятора, который определя­ется следующим образом. При заданной мощности на выходе преобразователя можно определить требуемый ток от аккумулятора

. (5)

Если ток аккумулятора умножить на время работы аккумулятора, то полу­чится Амперчасы аккумулятора, т.е.

. (6)

Значение Амперчасов аккумулятора выбирается из таблицы 2, при этом может оказаться, что недостаточно одного аккумулятора, тогда следует брать несколько последовательно соеди­ненных аккумуляторов

. (7)

Следует отметить, что аккумуляторы требуют ежедневной зарядки, кото­рая будет осуществляться от солнечных батарей в солнечные дни, поэтому требуется дополнительное ко­личество солнечных батареи. Для этого опреде­ляют ток зарядки аккумулятора

, (8)

где t_З = t_СБ =10 часам – время зарядки аккумулятора.

Тогда дополнительная мощность солнечных батареи Р_доп для зарядки аккуму­ляторов равна

, (9)

которая выбирается также из таблицы 1.

В настоящее время выпускают специальные аккумуляторы для солнечных преобразова­телей. Автомобильные аккумуляторы для солнечных преобразова­телей не пригодны, так как в них происходить са­моразряд и они не рассчитаны на большой цикл работы, т.е. на большое количество зарядов и разрядов.

Постоянное напряжение солнечных батарей будут уравновешены напряже­ние аккумуляторов, поэтому

, (10)

где - напряжение на входе инвертора.

Таблица 7

№ вари­анта	Мощность на вы­ходе, в кВт	Напряжение на нагрузке Uн, в вольтах	Частота преоб­разования f, в Гц	Схема преобра­зования	Коэффици­ент мощно­сти
1	2	3	4	5	6
1	1,0	220	50	1,1	0,85
2	1,2	220	50	1,1	0,9
3	1,5	380	50	1,2	0,96
4	1,75	220	60	1,3	0,82
5	2,0	36	50	1,1	0,92
6	2,2	220	50	1,1	0,9
7	2,4	127	200	1,1	0,9
8	2,6	220	60	1,1	1
9	2,75	220	50	1,1	0,8
10	3,0	220	50	1,1	0,89
11	4,0	380	60	1,2	0,86
12	4,0	220	60	1,3	0,92
13	0,063	36	500	1,1	1
14	0,1	24	500	1,1	0,85
15	0,16	12	500	1,2	1
16	0,25	12	200	1,3	1
17	0,4	220	50	1,1	0,92
18	0,63	220	50	1,1	0,85
19	1,2	220	50	1,2	1
20	1,6	380	50	1,3	0,82
21	2,5	220	60	1,1	0,8
22	3,0	36	500	1,1	0,95
23	1,25	220	50	1,1	0,8
24	0,5	12	200	1,1	1
25	0,75	24	400	1,2	0,82
26	1,0	220	50	1,3	0,75
27	1,2	220	50	1,1	0,86
28	3,5	380	50	1,1	0,95
29	1,5	220	50	1,2	0,92
30	1,0	36	500	1,3	1
31	2,0	220	50	1,1	0,9
32	2,0	220	50	1,1	0,82
33	2,5	36	400	1,2	0,85
34	2,5	24	500	1,3	0,89
35	3,0	12	500	1,1	0,96
36	4,0	12	200	1,1	1
37	4,0	220	50	1,2	0,88
38	0,063	36	50	1,3	0,9
39	0,1	24	200	1,1	1
40	0,2	12	400	1,1	0,85

Таблица № 8

Параметры солнечных модулей (элементов)

№	Модель	Мощ­ность, Вт		Напряже­ние ра­зомкну­той цепи, В	Номиналь­ное напря­жение, мо­дуля Uм, В		Номи­нальный ток, А		Размер, мм		Вес, кг
1	МКП-5	5		21,6	17,4		0,29		306*216*18		0,8
2	МКП-10	10		21,8	17,6		0,57		310*368*18		1,5
3	МКП-20	20		21,7	17,6		1,14		656*306*28		2,5
4	МКП-45	45		22,1	17,8		2,53		630*541*28		5,5
5	МКП-60	60		22	17,6		3,43		771*665*30		6,2
6	МКП-80	80		21,9	17,5		4,58		1105*541*30		8
7	МКП-120	120		22,2	17,3		6,94		1482*676*35		12
8	МКП-160	160		43,2	34,5		4,64		1580*808*35		15,5
9	МКП-165	165		43,6	35,4		4,66		1580*808*35		15,5
10	МКП-170	170		44,2	35,6		4,78		1580*808*45		16
11	МКП-175	175		44,2	35,8		4,89		1580*808*45		16
12	МКП-180	180		44,2	36,2		4,97		1580*808*45		16
13	МКП-185	185		44,8	36,2		5,11		1580*808*45		16
14	МКП-210	210		59,2	44,3		4,74		1580*1060*5		21
15	МКП-220	220		59,2	45,2		4,87		1580*1060*5		21
16	МКП-230	230		59,5	46,4		4,96		1580*1060*5		21
17	МКП-240	240		59,5	46,9		5,11		1580*1060*5		21
18	МКП-250	250		44	34,7		7,2		1950*992*50		24
19	МКП-260	260		44,3	34,8		7,45		1950*992*50		24
20	МКП-270	270		44,6	35		7,71		1950*992*50		24
21	МКП-280	280		44,8	35,3		7,93		1950*992*50		24
22	ТПП-50	50	73,5		55,7	0,9		1404*794*3		17,4
23	ТПП-50F	50	73,5		55,7	0,9		1404*794*3		19,4
24	ТПП-55	55	74,1		58,6	0,94		1404*794*3		17,4
25	ТПП-55F	55	74,1		58,6	0,94		1404*794*3		19,4
26	ТПП-60	60	77		60	1		1404*794*3		17,4
27	ТПП-60F	60	77		60	1		1404*794*3		19,4

Таблица № 9

Данные об аккумуляторных батареи напряжением 12 В

Аh, Амперчасы

20

26

28

33

40

45

50

55

60

70

80

85

90

100

120

Данные об аккумуляторных батареи напряжением 24 В

Аh, Ампер­часы

50

55

60

70

80

85

90

100

120

140

160

185

190

210

240