Лабораторно-исследовательский стенд для изучения характеристик батареи солнечных элементов

Полезная модель относится к учебным пособиям и может быть использована для проведения лабораторных исследований, для демонстрации и изучения процесса преобразования солнечной энергии. Задачей полезной модели является создание стенда для изучения параметров и характеристик солнечных элементов, изучения принципов конструирования солнечного модуля, различных комбинаций соединения элементов - последовательного, параллельного и смешанного соединения, согласование солнечных элементов и модулей с нагрузкой, а также наглядная демонстрация процесса преобразования солнечной энергии. Лабораторный стенд выполнен на плоском основании из ДСП (древесно-стружечной плиты) с облицовкой и окантовкой торцов и содержит:

- батарею солнечных элементов;

- источник освещения, закрепленный на штативе над батареей солнечных элементов;

- изменяемая нагрузка (переменный резистор);

- цифровой амперметр и вольтметр;

- регулируемый источник постоянного напряжения (для снятия темновой характеристики солнечных элементов).

Взаимное расположение компонентов стенда выбрано таким образом, чтобы все они находились в пределах доступности рук человека, выполняющего исследование, а также обеспечивали визуальный контроль, не загораживали друг друга и освещение батареи солнечных элементов. Полезная модель применяется как учебный лабораторный стенд для проведения практических занятий по учебному курсу «Нетрадиционные и

возобновляемые источники энергии», а также другим курсам, например «Экология», в которых рассматриваются вопросы солнечной энергетики. Технический результат, получаемый от модели, заключается в проведении следующих лабораторных работ:

- снятие вольт-амперной характеристики элемента;

- снятие темновой характеристики элемента;

- снятие указанных характеристик для батареи солнечных элементов с различными типами соединения элементов - последовательным, параллельным, смешанным;

- снятие указанных характеристик при частичном или полном затенении элементов;

- вычисление параметров эквивалентной схемы замещения после снятия характеристик.

Полезная модель относится к учебным пособиям и может быть использована для проведения лабораторных исследований по курсам «Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии», «Физика», «Полупроводниковые приборы», «Электротехника», «Экология» и др.; для демонстрационных целей и изучения физических процессов преобразования солнечной энергии, важнейших параметров и характеристик солнечных элементов; а также для изучения методов их сборки в фотоэлектрические модули и включения в электрическую цепь.

Известны устройства для экспериментального изучения законов оптики - полезная модель «Устройство для экспериментального изучения законов оптики» (№2227329 от 2004.04.20), «Учебный прибор по оптике» (№2114462 от 1998.06.27), «Учебное устройство по электротехнике» №(2003111832 от 2004.11.27), «Лабораторно-исследовательский стенд для изучения отражения света и концентраторов солнечного излучения» (№66071 от 2006.11.12). Эти устройства позволяют проводить исследования в соответствующих областях оптики и электротехники. Аналогичных устройств, применяемых в качестве лабораторных стендов для изучения батареи солнечных элементов и батареи солнечных элементов авторам не известно.

Задачей является создание стенда для изучения параметров и характеристик солнечных элементов, изучения принципов конструирования солнечного модуля, различных комбинаций соединения элементов - последовательного, параллельного и смешанного соединения, согласование солнечных элементов и модулей с нагрузкой, изучение их работы в условиях частичного затенения, а также наглядная демонстрация физических процессов преобразования солнечной энергии.

В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность изучения характеристик солнечных элементов:

- снятие указанных характеристик при частичном или полном затенении элементов;

- вычисление параметров эквивалентной схемы замещения после снятия характеристик;

- проведение измерений на открытом воздухе для изучения солнечного излучения.

Технический результат достигается тем, что лабораторно-исследовательский стенд для изучения характеристик батареи солнечных элементов и солнечных модулей содержит батарею солнечных элементов, источник света, закрепленный на подвижном штативе Г-образной формы над солнечными элементами, а также переменную нагрузку, амперметр, вольтметр, демонстрационную нагрузку, источник изменяющегося напряжения, которые соединяются в электрическую цепь с помощью проводов

Лабораторный стенд выполнен на плоском основании из изолирующего материала - ДСП /древесно-стружечной плиты/ с облицовкой и окантовкой торцов. Возможны горизонтальное и вертикальное расположение основания. На основании расположены:

- батарея из трех (или более) солнечных элементов

- источник освещения, расположенный над батареей солнечных элементов. Для имитации солнечного излучения используется галогенная лампа. Она закреплена на Г-образном штативе, позволяющем изменять расстояние от батареи солнечных элементов до лампы, меняя таким образом освещенность солнечных элементов.

- изменяемая нагрузка (переменный резистор);

- амперметр и вольтметр;

- люксметр для контроля освещенности поверхности стенда;

- регулируемый источник постоянного напряжения (для снятия темновой характеристики солнечных элементов);

- шунтирующие диоды, соединительные провода для коммутации батареи солнечных элементов с нагрузкой, источником напряжения и измерительными приборами.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2. и фиг.3. На фиг.1 представлена схема лабораторного стенда сверху. На фиг.2 представлена схема лабораторного стенда спереди. На фиг.3 изображен вариант полезной модели для вертикальной установки (вид спереди). Лабораторный стенд содержит электрическая розетку 220 В 1, галогенная лампа на штативе 2, основание стенда 3, источник регулируемого постоянного напряжения 4, батарею солнечных элементов 5, клеммы солнечных элементов 6, амперметр 7, вольтметр 8, изменяемую нагрузку (резистор) 9, демонстрационную нагрузку 10, люксметр 11

Блоки питания амперметра 7, вольтметра 8, галогенная лампа 2 и источник постоянного напряжения 4 подключены к розетке 220 В 1. Соединительные провода подключаются к клеммам 6, измерительным приборам 7 и 8, к изменяемой нагрузке 9 и к демонстрационной нагрузке 10, образуя электрическую цепь для снятия характеристик элементов.

На поверхность стенда нанесены метки, отражающие полярность солнечных элементов, и другие надписи, облегчающие понимание работы стенда. Все соединения элементов, а также провода от блоков питания мультиметров, смонтированы с нижней стороны основания.

Взаимное расположение компонентов стенда выбрано таким образом, чтобы все они находились в пределах доступности рук человека, выполняющего исследование, а также обеспечивали визуальный контроль, не загораживали друг друга и освещение батареи солнечных элементов.

Комплект соединительных проводов обеспечивает различные варианты коммутации солнечных элементов, нагрузки и измерительных приборов: последовательное, параллельное и смешанное соединение солнечных элементов; снятие вольт-амперной характеристики; снятие темновой характеристики.

Полезная модель применяется как учебный лабораторный стенд для проведения практических занятий по учебному курсу «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» а также другим курсам, например «Экология», в которых рассматриваются вопросы солнечной энергетики.

Лабораторно-исследовательский стенд для изучения характеристик батареи солнечных элементов и солнечных модулей, отличающийся тем, что содержит батарею солнечных элементов, источник света, закрепленный на подвижном штативе Г-образной формы над солнечными элементами, а также переменную нагрузку, амперметр, вольтметр, демонстрационную нагрузку, источник изменяющегося напряжения, которые соединяются в электрическую цепь с помощью проводов.