Дневник Шестеро Михаила

06:14 pm - Ликбез по автономному электрообеспечению на фотоэлементах

Фотоэлементы вырабатывают электрический ток как под действием прямого так и рассеянного света. Максимальная мощность достигается при облучении прямым солнечным светом когда фотоэлемент стоит под прямым углом к лучам, а солнце – высоко над горизонтом. Если не поворачивать фотоэлемент в течении дня, в нашем северном полушарии оптимально фотоэлемент следует обратить на юг, под некоторым углом (он зависит от широты и от времени года). Зимой этот оптимальный угол ближе горизонту, чем летом, так как Солнце встаёт ниже. Ночью фотоэлементы не только не производят ток, но могут его пропускать в обратную сторону, поэтому для того, что бы не отключать их каждый раз я использую полупроводник (диод). (В “настоящих” системах автономного обеспечения это, в частности, делает специальное устройство – контроллер заряда).
Основные характеристики электрического тока – напряжение (измеряется в вольтах) и так называемая сила тока (измеряется в амперах). Произведение этих величин даёт мощность (количество работы, которое делается током непрерывно). Мощность измеряется в ваттах.
Энергия из Солнечной батареи заряжает аккумулятор (АКБ). АКБ заряжается, просто, когда на его клеммы подаётся напряжение большее, чем он в данный момент выдаёт. Контакты АКБ и фотоэлементов полярны (есть “+” и “-” – это постоянный ток), и полярность нужно соблюдать! Обычно плюс обозначается красным цветом. АКБ имеет следующие характеристики – номинальная ёмкость, номинальное напряжение, предельный ток заряда и др. Номинальную ёмкость АКБ принято выражать в ампер*часах, но легко можно приблизительно пересчитать в ватт*часы: так номинальная ёмкость типового автомобильного аккумулятора 55 аЧ при номинальном напряжении 12 вольт даёт 660 ватт*часов. Это обозначает, например, что электрический прибор мощностью 60 ватт может работать 11 часов. Следует иметь в виду, что реальная ёмкость может быть заметно меньше заявленной номинальной. Предельный ток зарядки в амперах как правило равен 1/10 численной величины ёмкости, выраженной в Ач, и, соответственно, для типового автомобильного аккумулятора составляет 5.5 ампер. Слишком быстрая зарядка вредна АКБ, к тому же она она вредна для людей - приводит к испарению ядовитого электролита из-за его нагрева.
Но гораздо вреднее переразрядка и перезарядка АКБ. АКБ нормально надо хранить в более-менее заряженном состоянии. Разряженный АКБ быстро необратимо разрушается. К тому же зимой на морозе электролит в разряженном АКБ может замёрзнуть и он лопнет. По мере разрядки напряжение, которое выдаёт АКБ падает, по мере зарядки – возрастает. Типовой допустимый рабочий интервал для АКБ с номинальным напряжением 12 вольт – от 11.5 до 13.5 вольт. Таким образом, кроме функции накопления АКБ выполняет важную роль стабилизатора напряжения. Напряжение измеряется вольтметром постоянного тока, таким образом можно контролировать уровень заряда. Контролировать уровень заряда можно также измеряя плотность электролита спиртометром (поплавком), но это сложнее.
Замечу, что когда ёмкость АКБ гораздо больше суточного производства и потребления энергии переразрядка и перезарядка едва ли произойдёт неожиданно – достаточно проверять напряжение раз в пару дней или даже реже. Фотоэлемент имеет предельный ток выработки, и если он меньше предельного тока заряда АКБ это исключает опасность перегрева электролита. Иногда электролит подсыхает, и его нужно разбавлять дисцилированной(!) водой, но это бывает реже чем раз в год. В отключенном состоянии освещённый фотоэлемент может произвести гораздо большее напряжение – порядка 21 вольта, однако все эти напряжения безопасны для человека – это значит за провода можно браться голыми руками.
Однако существует другая опасность – короткое замыкание АКБ: если случайно замкнуть клеммы АКБ проводком он может выдать очень большой ток (очень много энергии) – провод может моментально расплавиться, загореться или даже взорваться. Это может стать причиной термического ожога или пожара. Сам солнечный элемент обычно не способен выдать ток такой силы, но замыкать его клеммы тоже не следует.
Стандартным разъёмом 12-вольтовых электроприборов - розетка прикуривателя автомобиля. В автомобильных магазинах продаются различные портативные электроприборы, зарядники для мобильных устройств и пальчиковых аккумуляторов, блоки питания к ноутбукам, даже удлинители и тройники для таких разъёмов. В розетке прикуривателя минус идёт на боковой контакт, плюс – на центральный. При покупке лампочки следует иметь в виду, что лампа дневного света приблизительно в 5.5 раз ярче лампы накаливания (т.е. лампа дневного света 10 ватт светит как лампа накаливания в 55 ватт). Лампы-“переноски” дневного света от 12 вольт бывают в продаже, но “их надо поискать”. Для освещения наиболее экономичны светодиодные блоки, но они дороги. Для получения переменного напряжения 220 вольт из постоянного 12 вольт используются устройства “инвертеры”, которые также продаются в автомобильных магазинах, однако, для многих случаев вам этого не потребуется. Напряжение более 30 вольт является опасным для человека и животных и создаёт гораздо большее электромагнитное излучение.

Current Mood: calm