为科学博览会项目测量太阳能电池板的输出

电器工程 太阳能电池
2022-02-01 04:37:25

我在 7 年级,正在使用不同的太阳能电池板阵列做一个科学展览项目。我有 3 种不同的配置,连接了 6 个迷你面板。对于每种配置,我都连接了所有正极线和所有负极线。我正在使用万用表来测量电压和安培数。如果我将安培乘以电压,这是否可以准确指示三种配置中的每一种的输出?预先感谢您的协助!

3个回答

不幸的是,这并不容易。

如果将不同的负载连接到电池,通过负载的电压和电流(当然)会不同。如果您绘制所有电流与电压点的曲线,它将看起来像这张图片上的紫色曲线:

在此处输入图像描述

如果你用万用表测量电压(没有连接其他负载),没有电流流过它,你会得到 Vmax。
如果仅测量电流,则会产生短路,因此没有电压。这样,您就可以测量 Imax。

现在,只需将 Vmax 和 Imax 相乘即可得到浅蓝色矩形(部分与黄色矩形重叠)。但这不是正确的值,因为如前所述,Vmax 处的电流为零,功率也是如此!

如果您使用负载进行测量并绘制(电压 * 电流)与电压的曲线,您会得到绿色曲线。它显示了电池在什么电压下提供什么功率。您可以清楚地看到有一个最大值,相应的功率是黄色矩形。

因此,黄色矩形显示了实际的最大功率,它远小于您通过 Vmax*Imax 计算的值。

我认为您可以测量所有单元配置的 Vmax 和 Imax,它会给出某种提示,哪个提供最大功率。但是,将几个不同的电阻器应用于此电压和电流测量也可能很有趣。


编辑:

对于您的项目,您可以使用电位器,如下所示: 在此处输入图像描述

通过转动旋钮,您可以改变外部和中间端子之一之间的电阻。最好有两个万用表,一个测量电压,一个测量电流。像这样连接它,使外部端子之一未连接:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

您可以轻松地稍微转动一下旋钮,读取电流和电压,然后将其输入到 Excel 表中以生成类似于我的曲线。

电位器必须能够处理电池可能提供的最大功率,可以通过 Imax * Vmax(每个电池)来估算。我也不确定推荐什么电阻,可能你使用两个,一个在 100kOhm 到 1MOhm 的范围内,一个在 1-10kOhm 的范围内,以便能够在低负载和高负载下进行测量。可能是,你有人要这个东西,比如老师?

进一步认为您可以测量(使用一个单元格):

  • 各种光照水平
  • 室外阳光直射和窗户直射阳光下的电池
  • 冷热电池

正如另一个答案中所说:很高兴听到你在那个年龄对这个东西感兴趣,我真的鼓励你继续下去。可能是,您可以稍后向我们展示您的结果吗?

不要忘记您的面板可以串联,然后并联。

我认为你的设置方式被认为是“平行的”。

只是我的 2 美分。

顺便说一句,很高兴看到 7 年级的某个人实际上正在努力变得聪明并学习科学。如果让我重来一遍,我会参加每一门高级课程(数学、科学、英语等),这可能会发生更糟糕的情况吗?你学 ?

您可能想为 6 个面板尝试合理数量的串联和并联组合,看看哪一个会产生最有趣的结果(您可能会对答案感到惊讶)。选项包括:

  1. 6 平行(所有红色一起,所有黑色一起)
    (++++++) (------)
    +1-
    +2-
    +3-
    +4-
    +5-
    +6-
    / \
  2. 6个串联(一个红色连接一个黑色,一个红色和一个黑色不连接用于测试)
    +(+-)(+-)(+-)(+-)(+-)-
    +1-+2-+ 3-+4-+5-+6-
  3. 两组 3 个并联(3 个红色一起,3 个黑色一起,然后将 3 个黑色连接到另一组的 3 个红色,然后测试未连接的 3 个红色/黑色)
    (+++)(---+++)(- --)
    +1- +4-
    +2- +5-
    +3-__+6-
    / \
  4. 三组 2 并列(2 个红色一起,2 个黑色一起,然后将 2 个黑色连接到下一组的 2 个红色,然后为第三组再做一次)
    (++) (--++) (--+ +) (--)
    +1- +3- +5-
    +2-__+4-__+6-
    / \

  5. 只是为了好玩,把它们“错误”地连接起来,看看会发生什么
    (++) (--++) (----) (++)
    +1- +3- -5+
    +2-__+4-__ -6+
    / \

在我的“图片”中,()表示连接电线,因此(++)表示 2 个红色在一起,(--)表示 2 个黑色在一起,(--++)表示不同面板的 2 个红色和 2 个黑色在一起。我还尝试将面板绘制为数字,+1- 是带有红线“+”和黑线“-”的面板一。

玩得开心!