Pomiar wydajności paneli słonecznych dla projektu Science Fair

Jestem w siódmej klasie i wykonuję projekt Science Fair przy użyciu różnych układów paneli słonecznych. Mam 3 różne konfiguracje z podłączonymi 6 mini panelami. Do każdej konfiguracji mam podłączone wszystkie przewody dodatnie i wszystkie przewody ujemne. Używam multimetru do pomiaru napięcia i wzmacniaczy. Jeśli pomnożę wzmacniacze przez napięcie, czy to da mi dokładne wskazanie mocy wyjściowej dla każdej z trzech konfiguracji? Z góry dziękuję za twoją pomoc!

Niestety nie jest to takie proste.

Jeśli podłączysz różne obciążenia do ogniwa, napięcie i prąd przez obciążenie będą (oczywiście) różne. Jeśli narysujesz krzywą wszystkich prądów względem punktów napięcia, będzie ona wyglądać jak fioletowa na tym zdjęciu:

Jeśli zmierzysz napięcie za pomocą multimetru (nie podłączono żadnych innych obciążeń), nie przepłynie przez nie prąd, a otrzymasz Vmax.
Jeśli mierzysz tylko prąd, tworzysz zwarcie, więc nie ma napięcia. W ten sposób mierzysz Imax.

Teraz, pomnożenie Vmax i Imax daje jasnoniebieski prostokąt (częściowo zachodzący na żółty). Ale to nie jest poprawna wartość, ponieważ, jak powiedziano, prąd przy Vmax wynosi zero, podobnie jak moc!

Jeśli wykonasz pomiary z obciążeniami i narysujesz krzywą (napięcie * prąd) w funkcji napięcia, otrzymasz zieloną krzywą. Pokazuje, jaka moc jest dostarczana przez ogniwo przy jakim napięciu. Widać wyraźnie, że jest maksimum, a odpowiednią mocą jest żółty prostokąt.

Tak więc żółty prostokąt pokazuje rzeczywistą maksymalną moc, która jest znacznie mniejsza niż to, co obliczasz za pomocą Vmax * Imax.

Myślę, że możesz zmierzyć Vmax i Imax dla wszystkich swoich konfiguracji komórek, i to daje wskazówkę, która z nich daje największą moc. Ale może być również interesujące zastosowanie kilku różnych rezystorów i tego pomiaru napięcia i prądu.

EDYTOWAĆ:

Do swojego projektu możesz użyć potencjometru, który wygląda następująco:

Obracając pokrętło, możesz zmienić rezystancję między jednym z zewnętrznego i środkowego zacisku. Najlepiej byłoby mieć dwa multimetry, jeden do pomiaru napięć i drugi do pomiaru prądów. Podłącz to w ten sposób, pozostawiając jeden z zewnętrznych terminali niepodłączonych:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

i możesz łatwo lekko obrócić pokrętło, odczytać prąd i napięcie i wprowadzić je do arkusza programu Excel, aby wygenerować krzywe podobne do moich.

Potencjometr musi być w stanie poradzić sobie z maksymalną mocą, jaką mogą dostarczyć twoje komórki, którą można oszacować za pomocą Imax * Vmax (na komórkę). Nie jestem również pewien, jaki opór zalecić, być może użyjesz dwóch, jednego w zakresie od 100kOhm do 1MOhm, jednego w zakresie 1-10kOhm, aby móc mierzyć przy niskich i wysokich obciążeniach. Być może masz kogoś, kto poprosi o takie rzeczy, jak nauczyciel?

Dalej myśli, że możesz zmierzyć (za pomocą jednej komórki):

• Różne poziomy światła
• Komórka w bezpośrednim świetle słonecznym na zewnątrz i bezpośrednie światło słoneczne przez okno
• Komora gorąca i zimna

Jak powiedziano w drugiej odpowiedzi: Miło jest usłyszeć, że interesujesz się tymi rzeczami w tym wieku i naprawdę zachęcam do kontynuowania. Być może możesz później pokazać nam swoje wyniki?

nie zapominaj, że twoje panele mogą być szeregowo, a następnie równolegle.

myślę, że sposób konfiguracji jest uważany za „równoległy”.

tylko moje 2 centy warte.

btw cieszę się, że ktoś w siódmej klasie próbuje być mądry i uczyć się o nauce. gdybym miał to zrobić od nowa, wziąłbym każdą zaawansowaną klasę (matematyka, przedmioty ścisłe, angielski itp.). Co gorszego może się zdarzyć? uczysz się ?

Możesz wypróbować rozsądną liczbę kombinacji szeregów i równoległości dla 6 paneli, aby zobaczyć, który z nich daje najbardziej interesujące wyniki (możesz być zaskoczony odpowiedzią). Dostępne są następujące opcje:

1. 6 równolegle (wszystkie czerwone razem i wszystkie czarne razem)
   (++++++) (------)
   + 1-
   + 2-
   + 3-
   + 4-
   + 5-
   + 6-
   / \
2. 6 szeregowo (jeden czerwony podłączony do jednego czarnego z jednym czerwonym i czarnym pozostawionym niepodłączonym do testowania)
   + (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) -
   + 1- + 2- + 3- + 4- + 5- + 6-
3. Dwa zestawy 3 równolegle (3 czerwone razem, 3 czarne razem, następnie połącz 3 czarne z 3 czerwonymi drugiej grupy, a następnie przetestuj na niepodłączonych 3 czerwonych / czarnych)
   (+++) (--- +++) (- -)
   + 1- + 4-
   + 2- + 5-
   +3 -__ + 6-
   / \

4. Trzy zestawy 2 równolegle (2 czerwone razem, 2 czarne razem, następnie połącz 2 czarne z 2 czerwonymi następnej grupy, a następnie zrób to ponownie dla trzeciej grupy)
   (++) (- ++) (- + +) (-)
   + 1- + 3- + 5-
   +2 -__ + 4 -__ + 6-
   / \

5. Dla zabawy połącz je „źle” i zobacz, co się stanie
   (++) (- ++) (----) (++)
   + 1- + 3- -5+
   +2 -__ + 4 -__ -6+
   / \

W moich „obrazach” () oznacza łączenie przewodów, więc (++) oznacza 2 czerwone razem, a (-) oznacza 2 czarne razem, a (- ++) oznacza 2 czerwone i 2 czarne z różnych paneli razem. Próbowałem też narysować panele jako liczby, + 1- to panel pierwszy z czerwonym drutem „+” i czarnym drutem „-”.

Baw się dobrze!