Ćwiczenie 18 – Badanie ogniw słonecznych
1.
Załącznik – protokół badań
2.
3.
I. Badanie charakterystyk obciążeniowych
4.
Celem badań jest porównanie charakterystyki obciążeniowej bate-
5.
rii galwanicznej 6F22 (9V) oraz baterii słonecznej BS 9-1 (9V,
6.
100mA, 1W).
7.
1. Wyznaczenie charakterystyki EBS = f (E)
Kielce, dnia ...............................
Wyznaczyć zależność siły elektromotorycznej baterii słonecznej
(EBS) od natężenia oświetlenia (E). Siła elektromotoryczna jest napię-
Podpis .........................................
ciem na zaciskach baterii słonecznej w stanie jałowym.
230 V
T
Natężenie oświetlenia należy zmieniać zmieniając napięcie
zasilania żarówki za pomocą autotransformatora.
Rys. 1. Schemat elektryczny układu pomiarowego. BS - bateria lx
E
V
słoneczna, E - źródło światła, lx - luksomierz, T - auto-
transformator, V - woltomierz
BS
Tab.1. Wyniki pomiarów siły elektromotorycznej baterii słonecznej w funkcji natężenia oświetlenia E
lx
EBS
V
2. Wyznaczenie charakterystyki UBS = f (E) przy obciążeniu I = const. (10 mA) Należy wyznaczyć zależność napięcia na zaciskach
230 V
baterii słonecznej od natężenia oświetlenia przy obciąże-
T
niu I = 10 mA. Dla każdej wartości natężenia oświetlenia
należy ustawiać wartość prądu obciążenia na 10 mA (za
pomocą rezystora dekadowego).
I
A
Rys. 2. Schemat układu pomiarowego. BS - bateria słonecz-
na, E - źródło światła, lx - luksomierz, T - auto-
E
lx
V
transformator, V - woltomierz, A – amperomierz,
Robc
Robc – rezystancja obciążenia, I – prąd obciążenia
BS
Tab.2. Wyniki pomiarów napięcia baterii słonecznej w funkcji natężenia oświetlenia przy I = 10 mA E
lx
UBS
V
3. Wyznaczenie charakterystyki UBS = f (I) przy E = const. oraz charakterystyki U6F22 = f (I) A. Przed przystąpieniem do pomiarów napięcia baterii słonecznej w funkcji obciążenia należy ustawić natężenie oświetlenia na wartość maksymalną. Następnie należy odłączyć na chwilę obciążenie i od-czytać siłę elektromotoryczną EBS. Ponieważ E = const. więc i EBS = const. Wpisać wartości E i EBS
w wyznaczone miejsca nad tabelą 3.
Charakterystykę UBS = f (I) zdejmujemy zmniejszając rezystancję obciążenia (Robc) co 100 Ω od wartości początkowej równej 1100 Ω.
B. Dla porównania należy zdjąć zależność napięcia 9-woltowej baterii galwanicznej 6F22 w funkcji ob-ciążenia (U6F22 = f (I)) dla tych samych wartości prądu jak dla baterii słonecznej. Przed przystąpieniem do pomiarów należy pomierzyć E6F22 (stan jałowy) i wpisać jej wartość nad tabelą 3.
C. Należy obliczyć i wykreślić zależność rezystancji wewnętrznej badanej baterii słonecznej od prądu obciążenia Rw = f (I), oraz zależność Rw = f (I) dla baterii 6F22 w jednym układzie współrzędnych.
230 V
a)
b)
I
I
A
A
+
6F22 9V
lx
E
V
_
V
R
R
obc
obc
BS
Rys. 3. Schemat układów pomiarowych: a) do badania baterii słonecznej, b) do badania baterii galwanicznej 9V 6F22.
BS - bateria słoneczna, E - źródło światła, lx - luksomierz, V - woltomierz, A – amperomierz, Robc – rezystancja obciążenia, I – prąd obciążenia
I
I
Rw
Rw
Rys. 4. Schematy zastępcze układów bateria –
U
U6F22
BS
obciążenie. Rw – rezystancja wewnętrz-
Robc
Robc
E
E
na baterii.
6F22
BS
Należy wykorzystać zależności (patrz rysunek 4):
EBS = UBS + I⋅Rw , oraz E6F22 = U6F22S + I⋅Rw
gdzie: EBS, E6F22 - siła fotoelektryczna baterii ogniw słonecznych i siła elektromotoryczna baterii ogniw galwanicznych 6F22, UBS, U6F22 – napięcia na bateriach w stanie obciążenia, I - prąd obciążenia, Rw
- rezystancja wewnętrzna baterii.
Tab. 3. Wyniki pomiarów i obliczeń.
E = ........... lx, EBS = ............... V, E6F22 = .............. V
I
UBS
U6F22
Rw (BS)
Rw
(6F22)
Lp.
4. Opracowanie wyników pomiarów
mA
V
V
Ω
Ω
a) wykreślić zależność: U
1
bat = f (E) i Ebat = f (E),
b) wykreślić zależność: Ubat = f (I) i U6f22 = f (I),
2
c) wykonać wykresy Rw = f (I) dla obu baterii,
3
Należy określić:
4
5
– wartość natężenia oświetlenia przy którym
Ebat = 9V,
6
– wartość natężenia oświetlenia przy którym
7
Ebat = 9V w warunkach obciążenia 10 mA,
8
– wartość napięcia na baterii 6F22 przy obciąże-
niu 10 mA.
9
10
II. Wnioski
Należy omówić wykonane wykresy i porównać właściwości baterii złożonej z ogniw słonecznych i baterii złożonej z ogniw galwanicznych.
Sprawozdanie powinno zawierać:
1. Cel ćwiczenia
2. Wyniki pomiarów i obliczeń (tabele)
3. Opracowanie wyników pomiarów (wykresy, przykłady obliczeń, analiza) 4. Wnioski (obszerne)
5. Załącznik – protokół badań (ten dokument) podpisany przez prowadzącego zajęcia.