Лаб 1

Диффузиялық және жалпы күн радиацйясының түзу түсуінің компьютерлік модельі

Жұмыс мақсаты: Диффузиялық және жалпы күн радиацйясының түзу түсуінің компьютерлік модельі

Теориялық ақпарат: Күн энергиясының коллекторлары әдетте күн жүйесінің жылумен жабдықтауында қолданылады, көлбеу түрде орналастырылған 1,1 суретте көрсетілгендей. күн сәулесінің коллекторларына көлбеу жазықтықпен түсетін күн энергиясының жарты айлық жалпы саны Е_нак мДж/(м^2. күн) тең:

Е_нак = R (1.1)

онда E - көлденең бетіне түсетін жалпы күн радиациясының (МДж / (м2 күні) айлық орташа күндік көлемі, олардың мәндері 1.1 кестеде келтірілген; R - күн радиациясының орташа айлық күндік сомасына қатынасы) (көлбеу және көлденең жерге конверсиялық факторды алды.

Сурет 1.1. Дизайн схемасы

Айырбастау фактор R оңтүстік бағдар күн энергиясының коллекторы көлбеу бетінің көлденең бетіне күн энергиясын тікелей диффузды сәйкес үш құрамдас сомасы болып табылады және күн сәуле көрінісі:

, (1.2)

онда Ep - көлденең бетіне түсетін шашыраңқы күн радиациясының, МДж/(м^2.день) айлық орташа тәуліктік саны.

         Ұмытшақ күн радиациясының Ep / E айлық орташа тәуліктік үлес бұлттылық Кя индексі байланысты.

Е_р/ Е =f(Кя) тәуелділігі ретінде аналитикалық ұсынылуы мүмкін:

Е_р/Е=1,39–4.03К_я+5,53К_я²–3,11Кя³. (1.3)

Анық атмосфераға Кя коэффициенті анықталады:

Кя=Е/Е₀, (1.4)

Е₀ мұнда - Жердің атмосферадан тыс көлденең бетіне күн радиациясының орташа тәуліктік келуі, солтүстік ендіктегі олардың салдары 1.5-кесте көрсетілген; Rp - көлденең түскен көлбеу бетінің тікелей күн радиациясына (1.3-кесте) орташа конверсиялық факторы;

, (1.5)

олардың құндылықтарды ендік аумақтары (опциондар бойынша) tab.1.2 берілген - , онда;

- Күннің тартқаны, бұршақ.

Берілген күні Күннің тартқаны мына формула бойынша анықталады:

_{=23,5sin[360(284+n)/365], (1.6)}

онда n - жыл басынан бері күні реттік саны (яғни, 1 қаңтар, n = 1) мәндері (опциондар бойынша) кестеде 1.2 келтірілген; ₃ и _З.Н. n - көлденең және көлбеу бетінің град батуы сағат бұрышы.

Көлденең бет үшін

; (1.7)

Көлбеу бет үшін

, (1.8)

- көкжиек КМК бетінің онда бұрышы; - Жер бетінде шағылысқан коэффициенті (альбедо) және қоршаған органдар, ол әдетте қыс 0,7 жаздың 0,2 болуына қабылданады.

      _З.Н бұйра жақшада келтірілген екі құндылықтарды аз қабылдайды. Жалпы тәуліктік доза Е және Е_р есептеу алгоритмдері көлденең бетіне күн сәулесінің (МДж / м²) шашыраңқы, ай атмосфераның коэффициенті Кя түсініктілігі (опциялары үшін) таңдалған бағыттар бойынша 1.1 кестеде көрсетілген.

Исходные данные для расчета

№ варианта	Город/местность	Широта , град	Месяц	День
1	Алматы	43	I	15
2	Талдыкорган	43,5	II	25
3	Капчагай	43.2	III	15
4	Актобе	50	IV	17
5	Астана	51	V	19
6	Атырау	47	VI	12
7	Актау	44	VII	13
8	Караганда	48	VIII	23
9	Костанай	53	IX	26
10	Кызылорда	45	X	30
11	Арал	44,5	XI	30
12	Павлодар	52	XII	31
13	Петропавл.	56	III	3
14	Тараз	44	IV	6
15	Шымкент.	42	V	13
16	Туркестан	42,5	VI	17
17	Кентау	42,3	VII	19
18	Уральск	52	VIII	28
19	Усть-Кам.	47	IX	20
20	Жезказган	46	X	21

Жұмыстың орындалу тәртібі

Орындау тәртібі кестелерде 1.2, 1.3, 1.4 беріледі.

                                                                                                          1.2-кесте

Жалпы күнделікті тұтыну есептеу және көлденең жерге күн сәуле тарататын алгоритмдері, ай атмосфераның анық коэффициенті

Показатели/ Месяц	21 Март	22 Июнь	День, месяц (по вариантам)
Город/местность/
Широта местность - , град
Солнечный коллектор Южной ориентации, Ап , град	Ап =0
Угол наклона поверхности коллектора к горизонту,( принимаем летом = - 15) , зимой-  =  +15 ) , град
Sin 
Cos 
tg 
Номер дня от начала года/ – n.

Склонение Солнца /- град
Sin
Cos
tg

Rп- көлденең түскен көлбеу бетінің тікелей күн радиациясының орташа конверсиялық фактор

Угол наклона коллектора =   15 Знак: + зимой: - летом.

(( - )

Cos ( - )

sin (-)

tg( - )

Склонение Солнца,

cos

sin

tg

cos

sin

tg

з

зн

sin з

sin зн

Rп

Көлбеу беті КЭК бойынша ағып көлбеу беті КЭК оңтүстік бағдар және жалпы күн энергиясы Енак МДж / (м². Күні) орташа тәуліктік сомасы көлденең бетіне күн энергиясын сомасына конверсиялық фактор R

Месяц	Е0,106 Дж/м2	Е, 106 Дж/(м2 сут)	Кя=Е/ Е0	Ер /Е	1- Ер /Е	Rп	(1- Ер /Е)Rп	(Ер/Е)(1+cos)/2	 (1-cos)/2	R	Енак, 106 Дж/(м2 сут)
Январь
Февраль
………
Декабрь

Жер атмосферасындағы, E 0, МДж / м² тыс көлденең бетіне күн радиациясының орташа тәуліктік келуі

Широта местности, 	Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
40	15.1	20,3	27,2	34,3	39,3	41,4	40,3	36,2	29,7	22,3	16,3	13,6
45	12,0	17,5	24,8	32,8	38,8	41,3	40,0	35,1	27,7	19,6	13,3	10,6
50	9,0	14,5	22,3	31,2	38,1	41,2	39,6	33,8	25,4	16,7	10,3	7,6
55	6,1	11,5	19,5	29,3	72,2	40,9	39,1	32,4	23,0	13,8	7,3	4,8

Көлденең бетіне түсетін жалпы күн радиациясының (МДж / м² (. Күні) Е айлық орташа күндік көлемі

	город /местность	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	В сред. за год
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	Алматы	9.5	13.9	19.2	25.4	29.2	30.7	29.2	25.4	20.8	15.7	10.5	8.1	19,8
2	Талдыкорган	9.3	13.0	18.2	24.4	28.2	29.7	28.2	24.4	19.8	14.7	9.5	8.1	18,8
3	Капчагай	9.8	13.9	19.7	25.9	29.9	31.7	29.9	25.9	21.8	16.7	11.5	8.9	19,0
4	Актобе	7.1	11.5	18.5	24.2	28.4	30.7	29.1	25.1	19.3	13.7	8.7	6.1	18,5
5	Астана	5.8	10.8	18.0	23.6	28.3	30.6	28.9	20.1	18.5	13.3	7.7	5.3	17,9
6	Атырау	7.7	13.1	18.4	24.1	28.9	30.5	29.2	25.2	20.5	14.5	9.1	6.6	19,0
7	Актау	8.8	12.6	18.9	23.8	27.3	28.9	27.6	24.1	19.7	14.5	9.7	7.7	18,7
8	Караганда	8.1	12.9	19.7	25.6	29.7	30.2	29.8	26.0	20.3	14.7	9.1	7.1	19,5
9	Костанай	5.2	9.5	16.4	21.7	26.8	28.9	28.1	23.1	17.3	11.6	6.3	4.1	16,6

Продолжение таблицы 1.6

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
10	Кызылорда	8,4	14,0	19,1	22,9	29,3	30,7	29,1	25,4	20,4	15,2	10,1	7,3	19,4
11	Арал	8,1	13,0	18,1	21,9	28,3	29,7	28,1	24,4	19,4	14,2	9,1	6,3	18,4
12	Павлодар	6,6	10,3	17,6	23,2	27,6	30,7	28,3	23,5	18,3	12,4	7,0	5,3	18,9
13	Петропавл.	4,7	6,2	12,6	19,7	22,7	27,6	26,4	20,4	16,1	10,0	5,8	3,1	14,4
14	Тараз	8,7	12,2	18,8	23,6	27,0	29,2	27,4	24,5	20,2	14,4	10,2	7,6	18,7
15	Шымкент.	9,9	15,2	20,5	26,2	30,5	32,2	30,7	27,3	22,5	16,8	11,4	8,7	20,9
16	Туркестан	9,8	15,0	20,0	25,2	29,5	30,2	29,7	25,3	20,5	14,8	10,4	7,7	18,9
17	Кентау	9,6	15,1	20,9	25,9	29,5	30,2	30,3	26,3	22,0	16,0	11,0	8,2	18,0
18	Уральск	6,4	11,4	17,1	23,3	27,5	29,3	28,4	24,3	18,9	12,7	8,1	5,7	17,8
19	Усть-Кам.	7,6	12,2	18,3	24,5	29,1	30,1	29,6	25,8	20,2	14,5	9,0	6,7	19,1
20	Жезказган	7,7	12,7	18,8	24,9	29,8	31,1	29,9	25,9	20,8	14,9	9,5	6,9	19,9

Бақылау сұрақтары:

1. «күн энергиясының коллекторы» дегенимиз не?

                            2. күн энергиясы дегеніміз не?

                            3. күн энергиясын мәні қалай анықталады?

                            4. Күн кластері деп нені айтамыз?

                            5. Күн биіктігінің бұрышы дегеніміз не?

                            6. Күннің зениттік бұрышы дегеніміз не?

Лабаратория № 2

Фотоэлектрлі модульдер жою ағымдағы кернеу сипаттамасы U=f(I)

Мақсаты: Фотоэлектрлік модульдің ағымдағы кернеу мен қуат сипаттамаларын эксперименттік жою.

Теориялық ақпарат

Фотоэлектрлі модуль шыны шамын, сезетін материалдық k, катодты қызмет жұқа қабатымен жабылған, оның жартысы бірін қауіпсіз жерге көшірілді отыр. Анодтық цилиндр орталығында және сақина немесе борттың ретінде қалыптасады. Тұрғын үй ішіне сүзгі фотоэлемент арнайы қалтасына жабдықталған. Көзден жарық дивергентті сәулелік катодты толқын ұзындығы   дерлік монохроматического сәуле түсіп, ол арқылы сүзгі арқылы өтеді.   мәні таңдалған сүзгі түсі анықталады. Катодта жарық оқиғадан сомасы жарық көзі мен Фотоэлемент арасындағы қашықтықты өзгерту арқылы реттеуге болады.

Анодты және катодты арасындағы тұрақты кернеу U жеткізу электрмен жабдықтау; - оң U мәні қосқыш P 1 жабық кезде вольтметр V. арқылы өлшеуге болады катодты теріс әлеуеті және анод жеткізіледі. Бұл жағдайда, сынған жарық, электрондар (фотоэлектронов) анод асықты, және фотоэлемент І U ток-кернеу сипаттамасы (ВАС) деп аталады кернеу фототок амперметрі А. тәуелділігі өлшеу үшін пайдаланылады тұйықталу тогы ағындары (фототок) I. Жұмыс үшін негізгі жабдық 2.1-кесте келтірілген.

Орындау тәртібі төменде көрсетілген.

Перечень аппаратуры для выполнения работы

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Блок питания	224.2	~ 220 В / 6 А
А1	Блок фотоэлектрического модуля	2317.1	12 В / 4,8 Вт
А2	Источник света	2331.1	2 прожектора ~ 220 В / 300 Вт
А3	Блок нагрузки и измерения	2318	15 В / 0,5 А / 5 Вт
Р1	Блок мультиметров	510	3 мультиметра 0…1000 В ; 0…10 А ; 0…20 МОм

2,1 -сурет. Фотоэлектрлік ағымдағы кернеу сипаттамаларын алып тастау электрлік модуль U = F (I)

Жұмыстың орындалу тәртібі:

1. экспериментте пайдаланылатын құрылғылар электр желісінен ажыратылғанына көз жеткізіңіз.

2. Сурет 2.1 көрсетілген схемаға сәйкес жабдықты жалғаңыз.

3. Қуат көзін «жарықтандыру басқарғышы» арқылы G1 сағат тіліне қарсы бұраңыз.

4. реттеу тұтқасын «жүктеме» блок жүктемесін және өлшемді ол тоқтағанша A3 сағат тіліне қарсы бұраңыз.

5. Құлаған жарық сәулелеріне 90 градус бұрышпен фотоэлектрлік модуль орналастырыңыз.

6. Ажыратқыштар және электрмен жабдықтау G1 өшіру құрылғыларын қосыңыз.

7. Р1 «Желі» мультиметрлер блогын және Р2 жүктеме блогымен өлшеуішті қосыңыз.

8. экспериментке қатысатын P1 мультиметрлер блогын іске қосыңыз.

9. электрмен жабдықтау G1 реттеу тұтқасын «жарықтандыру басқарғышын» бұрай отырып, Е энергетикалық жарықтандыруға тең болатын жүйенің кернеуін вольтметр арқылы орнатыңыз, мысалы 400 Вт/м2 және соны лабораториялық сабақтығ соғына деин бақылаңыз .

10. Р1 мультиметр блогына қосылған термопараны температура өлшеу режиміне ауыстырыңыз

11.мультиметр мәні арқылы Т фотоэлектрлік модульдің бетіндегі температураны бақылап, орнатылғанша 7-10 минут күтіңіз, жазып алыңыз.

12. Жүктеме блогының «жүктеме» бұрауышын бұрау арқылы фотоэлектрлік модуль блогының ток күшін өзгертіңіз және амперметр мен вольтметр көрсеткіштерінің мәнін 2,2 кестеге жазыңыз, жүктеме мен өлшеу блогындағы ваттметр арқылы ток пен кернеудің максималды мәнін өлшеңіз.

Таблица 2.2

I, A
U, B

13. Жұмыс аяұталысымен G1 қуат көзі блогындағы жарықтандыру басқарғышын сағат тіліне қарсы тірелгенше бұраймыз. G1 блогындағы барлық автоматты өшіргіштерді өшіреміз. Р1 мультиметр блогындағы “жүйе”өшіргіштерін өшіреміз және А3 жүктеме мен есептеулер блогында өшіреміз.

14. 2,2 кестедегі мәндерді пайдалана отырып E = Const және Т = const кезінде фотоэлектрлік модуль U = F (I) талап етілетін ағымдағы кернеу сипаттамасын салу. E = Const және Т = const кезіндегі фотоэлектрлік модуль U = F (I) талап етілетін ағымдағы кернеу сипаттамасын салу.

Бақылау сұрақтары:

1. Вольт-Амперлік сипаттама дегеніміз не?

2. Қай кезде жарықтылық өлшенеді?

3. ПӘК деп нені айтамыз?

4. Жарық көзін энергияға айналдыру қалай іске асады?

5. Өлшегіш амперметр мен вольтметр қалай қосылады?

6. Электрлік схемаларда V, A, W әріптерімен қандай құрылғылар белгіленеді?

7. Фотоэлектрлік модуль қандай принциппен жұмыс істейді?

8. Жұмыс орындау барысында қауіпсіздік ажыратқыштарын не үшін қосу керек?

9. Қандай құрылғылар көмегімен тұрақты токты айнымалы токқа айналдырады?

Лаб №3

Фотоэлектрлік модульдің қысқа тұйықталу тогындағы энергетикалық жарықтандыруға тәуелділігін жою Iк=f(Е)

Жұмыстың мақсаты: Фотоэлектрлік модульдің қысқа тұйықталу тогындағы: электрлік жарықтандырудан, оның бетіне түскен жарық сәулесінің түсу бұрышына тәуелділігін жою.

Теориялық мағлұмат

Күн модульі оның ВАС-ында орналасқан кернеу мен токтың кез-келген комбинацисында жұмыс істейді. Бірақ шындығында бұл уақытта модуль бір нүктеде жұмыс істейді. Бұл нүкте модульмен емес, осы модуль немесе күн батареясы қосылған тізбектің электрлік сипаттамасымен анықталады.

Ток 0-ге тең кезіндегі кернеу кез-келген комбинацияда бос жүріс кернеуі деп аталады V_oc. Ал кернеу 0-ге тең кездегі ток қысқа тұйықталу тогы деп аталады (Isc). Бұл ВАС төтенше нүктелерінде модульдің күші 0-ге тең. Практикада жүйе жеткілікті қуат өндірілгенде, ток пен кернеудің комбинациясы кезінде жұмыс істейді. Ең жақсы комбинация максимальды қуат нүктесі деп аталады. Сәйкес келетін ток пен кернеу Vp (номинальды кернеу) және Ip (номинальды ток) деп белгіленеді. Дәл осы нүкте үшін номинальды қуат пен күн модулінің КПД-сы анықталады. Жұмысты орындау үшін басты құрал 3,1 кестеде келтірілген. Жұмыстың орындалу реті астында келтірілген.

Таблица 3.1