Τίτλος Άσκησης: Μελέτη αντίδρασης φωτοβολταϊκού πάνελ στις διακυμάνσεις του φορτίου συνεχούς ρεύματος 1. Περιγραφή πειράματος και διδακτικών στόχων Μια φωτοβολταϊκή γεννήτρια παρέχει συνεχές ρεύμα. Σε αυτό το πείραμα θα αναλύσουμε μια συνθήκη υπερφόρτωσης του πάνελ που μπορεί να προκύψει μετά από αύξηση του μηχανικού φορτίου, λόγω διαταραχής των φυσιολογικών συνθηκών λειτουργίας, και να οδηγήσει ενδεχομένως σε κρίσιμη κατάσταση, ακόμα και όταν η απαιτούμενη ισχύς είναι μικρότερη από τη μέγιστη ισχύ που θα μπορούσε να παρέχει το πάνελ στις ίδιες συνθήκες έντασης ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Εικόνα 1 ‐ Εγκατάσταση με φορτίο που τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα από ένα φωτοβολταϊκό πάνελ [PV] Φωτοβολταϊκό πάνελ – [P] Ηλεκτρική αντλία με συνεχές ρεύμα – [WW] Νερό προς άντληση από τον υδροφόρο ορίζοντα – [WT] Δεξαμενή αποθήκευσης – [DS] Υδραυλικό σύστημα διανομής Για παράδειγμα, αναφορικά με την Εικόνα 1, ας υποθέσουμε ότι το ηλεκτρικό φορτίο του πάνελ συνίσταται στο μοτέρ συνεχούς ρεύματος μιας ηλεκτρικής αντλίας που χρησιμοποιείται για την άντληση νερού [P] και τροφοδοτείται απευθείας από ένα φωτοβολταϊκό πάνελ [PV]. Η διαταραχή των φυσιολογικών συνθηκών λειτουργίας μπορεί να οφείλεται σε αύξηση της ηλεκτρικής ισχύος που απαιτεί το μοτέρ για να αυξήσει τη μηχανική ισχύ του άξονά του και να μπορέσει να αντεπεξέλθει σε μια διακύμανση της ροπής αντίστασης που έχει προκληθεί από την αύξηση της αντίστασης του νερού στο κύκλωμα άντλησης και διανομής ή από την αύξηση της τριβής των εδράνων. 2. Λίστα στοιχείων Για τη διεξαγωγή του πειράματος που περιγράφεται παρακάτω, θα χρειαστείτε τα εξής: A. Λογισμικό: • Υπολογιστής με λειτουργικό σύστημα Windows 10 • SW SOLAR ‐ BD1 ‐ Λογισμικό για το εργαστήριο DL SOLAR ‐ BD1 B. Υλικό • DL 9021 ‐ Μονάδα μέτρησης για φωτοβολταϊκά συστήματα • DL 9018 ‐ Μονάδα μεταβλητού ωμικού φορτίου • DL 9044 ‐ Μονάδα λαμπτήρων 12 Vdc • PFS ‐ 85 ‐ Ηλιακό φωτοβολταϊκό πάνελ • DL SIMSUN ‐ Πλαίσιο με 12 λαμπτήρες αλογόνου 3. Συνδέσεις Η Εικόνα 2 δείχνει τις συνδέσεις που πρέπει να γίνουν μεταξύ των μονάδων. Χρησιμοποιώντας το κατάλληλο παρεχόμενο καλώδιο, συνδέστε την υποδοχή πέντε πόλων της μονάδας PFS ‐ 85 (πλαίσιο [A] στην Εικόνα 2) με την αντίστοιχη υποδοχή IRR. / T του οργάνου μέτρησης SOLAR PANEL SENSOR DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [I] στην Εικόνα 2). Χρησιμοποιώντας καλώδια 4 mm, συνδέστε τον κόκκινο και τον μαύρο ακροδέκτη του PFS ‐ 85 (πλαίσιο [A] στην Εικόνα 2) με τους ακροδέκτες + και ‐ αντίστοιχα του τμήματος IN του οργάνου μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [Β] στην Εικόνα 2). Χρησιμοποιώντας καλώδια 4 mm, συνδέστε τους ακροδέκτες + και – του τμήματος OUT του οργάνου SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [C] στην Εικόνα 2) με τους ακροδέκτες + και – αντίστοιχα του τμήματος IN του οργάνου μέτρησης LOAD OR BATTERY ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [D] στην Εικόνα 2). Χρησιμοποιώντας καλώδια 4 mm, συνδέστε τους ακροδέκτες + και ‐ του τμήματος OUT του οργάνου μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [C] στην Εικόνα 2) με τους ακροδέκτες A και B αντίστοιχα της μονάδας DL 9018 (πλαίσιο [G] στην Εικόνα 2). Χρησιμοποιώντας καλώδια 4 mm, συνδέστε τους ακροδέκτες + και – του τμήματος OUT του οργάνου μέτρησης LOAD OR BATTERY ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 (πλαίσιο [F] στην Εικόνα 2) με τους ακροδέκτες + και – αντίστοιχα της μονάδας DL 9044 (πλαίσιο [H] στην Εικόνα 2). Κάντε όλες τις συνδέσεις γείωσης των μονάδων. Εικόνα 2. Οι συνδέσεις που πρέπει να γίνουν μεταξύ των διαφόρων μονάδων Σημεία που πρέπει να υπογραμμιστούν Αρχικά, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να υπενθυμίσει στους σπουδαστές ορισμένες πτυχές που σχετίζονται με το ηλεκτροτεχνικό κύκλωμα και μπορεί να συνδέονται με τις αναλυόμενες συνθήκες λειτουργίας της εγκατάστασης. Εικόνα 3 ‐ Κύκλωμα φωτοβολταϊκού πάνελ που τροφοδοτεί ένα μοτέρ συνεχούς ρεύματος που μπορεί να αναπαρασταθεί ως μεταβλητό ωμικό φορτίo Αναφορικά με το σύστημα άντλησης νερού που περιγράφεται πιο πάνω στην παράγραφο 1. Περιγραφή πειράματος και διδακτικών στόχων και παρουσιάζεται στην Εικόνα 1, πρέπει να σημειωθεί ότι το ηλεκτρικό φορτίο του φωτοβολταϊκού πάνελ [PV], το οποίο συνίσταται στο μοτέρ συνεχούς ρεύματος μιας ηλεκτρικής αντλίας για την άντληση υπόγειων υδάτων [P] που τροφοδοτείται απευθείας από ένα φωτοβολταϊκό πάνελ [PV], μπορεί να αναπαρασταθεί ως μεταβλητό ωμικό φορτίο RP, όπως φαίνεται στην Εικόνα 3. Το σημείο λειτουργίας του κυκλώματος προκύπτει από την τομή της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης του πάνελ και της γραμμής της εξίσωσης I = V / RP. Κατά συνέπεια, η ισχύς που παρέχεται από το πάνελ στο φορτίο εξαρτάται και από την τιμή της αντίστασης RP. Αναφορικά με την Εικόνα 4, φανταστείτε ότι έχετε επιλέξει ένα μοτέρ που, υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας του συστήματος άντλησης, έχει αντίστοιχη τιμή αντίστασης RP ικανή να επιτύχει το σημείο λειτουργίας στο σημείο μέγιστης ισχύος Pm (σημείο λειτουργίας C στην Εικόνα 4). Σε περίπτωση που αυξηθεί η απαίτηση ισχύος του μοτέρ, π.χ. λόγω αύξησης της ροπής αντίστασης, το πάνελ δεν θα μπορεί να ικανοποιήσει αυτή την απαίτηση καθώς λειτουργεί ήδη στη μέγιστη ισχύ που μπορεί να παρέχει σε αυτές τις συνθήκες έντασης ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Εικόνα 4 ‐ Τα σημεία λειτουργίας A και B στα οποία η παρεχόμενη ισχύς είναι ίδια και μικρότερη από τη μέγιστη ισχύ που μπορεί να αντληθεί από το πάνελ Κατά συνέπεια, είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα μοτέρ με αντίστοιχη τιμή αντίστασης που μεταθέτει το σημείο λειτουργίας έτσι ώστε να υπάρχει πάντα δυνατότητα παροχής μεγαλύτερης ηλεκτρικής ισχύος DP και το πάνελ να είναι σε θέση να αντεπεξέρχεται στις συνήθεις απαιτήσεις του μοτέρ για αύξηση της μηχανικής και, κατ' επέκταση, της ηλεκτρικής ισχύος. Γι' αυτό, επιλέξτε ένα μοτέρ με: • αντίστοιχο ωμικό φορτίο RPA κατάλληλο για λειτουργία στο σημείο A • αντίστοιχο ωμικό φορτίο RPB κατάλληλο για λειτουργία στο σημείο Β Και στα δύο σημεία λειτουργίας A και B, η παρεχόμενη ισχύς είναι ίδια και μικρότερη από τη μέγιστη ισχύ που μπορεί να αντληθεί από το πάνελ: PA = PB DP = Pm ‐ PA = Pm ‐ PB Στο σημείο B, ένα αίτημα από το μοτέρ για αύξηση της ισχύος λόγω αύξησης της ροπής αντίστασης αντιστοιχεί, στο κύκλωμα της Εικόνας 3, σε μείωση της αντίστασης φορτίου, η νέα τιμή της οποίας θα είναι RPB1<RPB. Το πάνελ θα είναι σε θέση να αντεπεξέλθει σε αυτή την απαίτηση. Αναφορικά με την Εικόνα 5, μπορείτε να παρατηρήσετε ότι το σημείο λειτουργίας και η παρεχόμενη ισχύς θα μετακινηθούν στις αντίστοιχες καμπύλες ως εξής: • Το σημείο λειτουργίας θα μετακινηθεί προς τα αριστερά στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης. • Η παρεχόμενη ισχύς θα μετακινηθεί προς τα αριστερά στη χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος ‐ τάσης, προσεγγίζοντας το σημείο μέγιστης ισχύος Pm και καθιστώντας εφικτή την εκπλήρωση της απαίτησης για αύξηση της ισχύος του μοτέρ. Εικόνα 5 ‐ Μετατόπιση του σημείου λειτουργίας B σε συνάρτηση με τη μείωση της αντίστοιχης αντίστασης RP Και στο σημείο A, ένα αίτημα από το μοτέρ για αύξηση της ισχύος λόγω αύξησης της ροπής αντίστασης αντιστοιχεί, στο κύκλωμα της Εικόνας 3, σε μείωση της αντίστασης φορτίου, η νέα τιμή της οποίας θα είναι RPA1<RPA. Το πάνελ, ωστόσο, αυτή τη φορά δεν μπορεί να αντεπεξέλθει σε αυτή την απαίτηση. Αναφορικά με την Εικόνα 6, μπορείτε να παρατηρήσετε ότι το σημείο λειτουργίας και η παρεχόμενη ισχύς θα μετακινηθούν στις αντίστοιχες καμπύλες ως εξής: • Το σημείο λειτουργίας θα μετακινηθεί προς τα αριστερά στη χαρακτηριστική καμπύλη έντασης ‐ τάσης. • Η παρεχόμενη ισχύς θα μετακινηθεί προς τα αριστερά στη χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος ‐ τάσης, απομακρυνόμενη από το σημείο μέγιστης ισχύος Pm με αποτέλεσμα να μην είναι εφικτή η εκπλήρωση της απαίτησης για αύξηση της ισχύος του μοτέρ. Εικόνα 6 ‐ Μετατόπιση του σημείου λειτουργίας A σε συνάρτηση με τη μείωση της αντίστοιχης αντίστασης RP Το τμήμα της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης μεταξύ των σημείων B και C αντιστοιχεί σε μια ζώνη σταθερότητας. Το πάνελ μπορεί να ικανοποιήσει την απαίτηση για αύξηση της απορροφούμενης ισχύος. Το τμήμα της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης μεταξύ των σημείων A και B αντιστοιχεί σε μια ζώνη αστάθειας. Το πάνελ δεν μπορεί να ικανοποιήσει την απαίτηση για αύξηση της απορροφούμενης ισχύος παρότι θεωρητικά έχει τη δυνατότητα να παράσχει αυτή την ισχύ. Στη συνέχεια, βασιζόμενος στα προβλήματα που έχουν ανακύψει σε αυτές τις εξαιρετικά απλές συνθήκες λειτουργίας του συστήματος, ο εκπαιδευτικός θα αναλύσει με τους σπουδαστές ορισμένες λύσεις για την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση της ισχύος που παράγει η φωτοβολταϊκή γεννήτρια με φορτίο συνεχούς ρεύματος. Η Εικόνα 7 παρουσιάζει τις χαρακτηριστικές καμπύλες μιας φωτοβολταϊκής γεννήτριας σε διαφορετικές συνθήκες ακτινοβολίας αλλά σε σταθερή θερμοκρασία, τοποθετημένες πάνω στο διάγραμμα της αντίστασης φορτίου RL με σταθερή τιμή. Το σημείο λειτουργίας στο κύκλωμα προκύπτει από την τομή της χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης του πάνελ με την ευθεία γραμμή της εξίσωσης I = V / RL. Ας υποθέσουμε ότι έχετε επιλέξει τη βελτιστοποιημένη τιμή φορτίου, έτσι ώστε να είναι δυνατή η επίτευξη της μέγιστης ισχύος όταν η τιμή έντασης ακτινοβολίας είναι 600 W/m2 και η θερμοκρασία του πάνελ είναι 25 °C (σημείο λειτουργίας [1] στην Εικόνα 7). Σε αυτή την περίπτωση, ωστόσο: • Όταν η τιμή έντασης ακτινοβολίας είναι 1000 W/m 2 (σημείο λειτουργίας [2] στην Εικόνα 7), η γεννήτρια παρέχει σημαντικά χαμηλότερη ισχύ από τη μέγιστη ισχύ που μπορεί θεωρητικά να παρέχει. • Όταν η τιμή έντασης ακτινοβολίας είναι 100 W/m 2 (σημείο λειτουργίας [3] στην Εικόνα 7), η γεννήτρια λειτουργεί σχεδόν σε συνθήκες βραχυκυκλώματος. Εικόνα 7 ‐ Σημείο λειτουργίας ωμικού φορτίου σταθερής τιμής για διαφορετικές τιμές έντασης ακτινοβολίας και σταθερή θερμοκρασία Επίσης, οι συσκευές κατασκευάζονται συνήθως έτσι ώστε να λειτουργούν με σχεδόν σταθερή τάση αλλά, από την Εικόνα 7, μπορούμε να δούμε ότι η παροχή ισχύος της συσκευής παρουσιάζει διακυμάνσεις γύρω από την ονομαστική τιμή των 17 [V] (σημείο λειτουργίας [1] στην Εικόνα 7), μεταξύ μιας μέγιστης τιμής 19,5 [V] (σημείο λειτουργίας [2] στην Εικόνα 7) και μιας ελάχιστης τιμής 4 [V] (σημείο λειτουργίας [3] στην Εικόνα 7). Αυτό το εύρος διακύμανσης δεν είναι σε καμία περίπτωση συμβατό με τη σωστή λειτουργία της συσκευής. Τέλος, η αύξηση της θερμοκρασίας των κυψελών των φωτοβολταϊκών μονάδων, σε σύγκριση με την τιμή των 25 °C που επιτρέπει τη βελτιστοποίηση του φορτίου, δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στο παραγόμενο ρεύμα, αλλά προκαλεί την πτώση της τάσης και, κατ' επέκταση, τη μείωση της απόδοσης σε επίπεδο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τη γεννήτρια, όπως φαίνεται στην Εικόνα 8. Εικόνα 8 ‐ Μεταβολή της καμπύλης έντασης‐τάσης με βάση τη διακύμανση της θερμοκρασίας των κυψελών Μπορούμε να καταλήξουμε στα εξής συμπεράσματα: • Ένα ωμικό φορτίο μπορεί να προσδιορίσει το βέλτιστο σημείο λειτουργίας για ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, για μια συγκεκριμένη τιμή έντασης ακτινοβολίας και μια συγκεκριμένη τιμή θερμοκρασίας. Ωστόσο, δεδομένου ότι και οι δύο αυτές παράμετροι μεταβάλλονται συνεχώς, η βελτιστοποίηση αυτή είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί. • Οι συσκευές ωμικής αντίστασης σχεδιάζονται για να λειτουργούν με σχεδόν σταθερή τάση αλλά, εξαιτίας της συνεχούς διακύμανσης των παραμέτρων έντασης ακτινοβολίας και θερμοκρασίας, αυτή η συνθήκη λειτουργίας είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί. Τα δύο αυτά προβλήματα μπορούν να λυθούν, όπως θα δούμε στα παρακάτω πειράματα, συνδέοντας παράλληλα με τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια έναν ηλεκτροχημικό συσσωρευτή (μια μπαταρία) και έναν ρυθμιστή φορτίου, δηλ. μια ηλεκτρονική συσκευή που λαμβάνει ενέργεια από τις φωτοβολταϊκές μονάδες και διαχειρίζεται τη μεταφορά αυτής της ενέργειας προς την μπαταρία και το φορτίο. Τέλος, σε ό,τι αφορά την Εικόνα 9, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να ζητήσει από τους σπουδαστές να κάνουν τα ακόλουθα παρέχοντάς τους μια εκτυπωμένη εικόνα (ή μια εικόνα που θα τροποποιηθεί μέσω λογισμικού επεξεργασίας γραφικών): • σχεδίαση του διαγράμματος συναρμολόγησης μονάδων • έλεγχο των συνδέσεων, χρησιμοποιώντας τη λίστα ελέγχου που αναφέρθηκε πιο πάνω στην ενότητα 3. Συνδέσεις. Εικόνα 9 ‐ Η εικόνα που θα χρησιμοποιήσουν οι σπουδαστές για την άσκηση που αφορά τη σύνδεση των μονάδων 5. Διαδικασία πειράματος Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος, ο εκπαιδευτικός θα πρέπει να κάνει συνεχώς αναφορές όχι μόνο στο διάγραμμα σύνδεσης των μονάδων της Εικόνας 2 αλλά και στο ηλεκτρικό διάγραμμα της Εικόνας 10, που δείχνει τις τάσεις, τις εντάσεις και τις ροές ισχύος. Εικόνα 10 ‐ Ηλεκτρικό διάγραμμα αναπαράστασης τάσεων, εντάσεων και ροών ισχύος • Θέστε σε λειτουργία τη μονάδα DL 9021 πατώντας τον διακόπτη POWER ON. • Κρατήστε τον λαμπτήρα LED και τον διχρωικό λαμπτήρα της μονάδας DL 9044 σβηστούς, γυρίζοντας τους αντίστοιχους διακόπτες Power On στο 0. • Επαναλάβετε τα πειράματα με τις μεθόδους εκτέλεσης που περιγράψαμε νωρίτερα: Σχεδίαση χαρακτηριστικής καμπύλης έντασης ‐ τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ και Σχεδίαση χαρακτηριστική καμπύλη ισχύος ‐ τάσης φωτοβολταϊκού πάνελ. • Προσδιορίστε τα διαγράμματα έντασης ρεύματος IPV σε συνάρτηση με τη μεταβολή της τάσης VPV, ισχύος PPV σε συνάρτηση με τη μεταβολή της τάσης VPV και αντίστασης φορτίου R σε συνάρτηση με τη μεταβολή της τάσης VPV, κάνοντας υπέρθεση αυτών των διαγραμμάτων όπως στην Εικόνα 11. Εικόνα 11 ‐ Διαγράμματα IPV‐VPV, PPV‐VPV, R‐VPV με τα σημεία λειτουργίας A, B, C, τις αντιστάσεις RPA, RPB, τις τιμές ισχύος PA, PB, Pm και την περίσσεια ηλεκτρικής ισχύος DP • Κάνοντας τη σύγκριση με την Εικόνα 4, μπορείτε να εντοπίσετε εύκολα τις αντιστοιχίες μεταξύ των ακόλουθων: ‐ Σημεία λειτουργίας A, B, C ‐ Τιμές ισχύος PA, PB, Pm Στην περίπτωσή μας, οι τιμές ισχύος που αντιστοιχούν στα σημεία A και B παίρνουν την τιμή PA = PB = 15 W. ‐ Τιμές αντίστασης RPA, RPB ‐ Η τιμή περίσσειας ηλεκτρικής ισχύος DP που μπορεί να παρασχεθεί από το πάνελ για την ικανοποίηση των συνήθων απαιτήσεων αύξησης της μηχανικής και, κατ' επέκταση, της ηλεκτρικής ισχύος του μοτέρ. • Αναφορικά με την Εικόνα 12: ‐ Θέστε σε λειτουργία τη μονάδα DL SIMSUN γυρίζοντας τον αυτόματο διακόπτη στη θέση ON. ‐ Μετακινήστε τον επιλογέα στη θέση LOCAL. ‐ Γυρίστε το ποτενσιόμετρο φωτεινότητας μέχρι να εμφανιστεί στην οθόνη της μονάδας DL 9021 η τιμή έντασης ακτινοβολίας 110 [W/m2]. Εικόνα 12 ‐ Λεπτομέρεια πίνακα ελέγχου DL SIMSUN Σε αυτές τις συνθήκες, το όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021 θα εμφανίσει την τιμή τάσης του πάνελ (V1 στο κύκλωμα της Εικόνας 10), την τιμή της έντασης ρεύματος (I1 στο κύκλωμα της Εικόνας 10) που ρέει από το φωτοβολταϊκό πάνελ προς το φορτίο και την αντίστοιχη ροή ισχύος (P1 στο κύκλωμα της Εικόνας 10) που παρέχεται από τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια. Εικόνα 13 ‐ Πίνακας ελέγχου μονάδας DL 9018 Αναφορικά με την Εικόνα 13, γυρίστε αργά το ποτενσιόμετρο μεταβλητού φορτίου DL 9018 προς τα δεξιά, ξεκινώντας από τη θέση Imin, μέχρι να φτάσετε στο σημείο λειτουργίας B. Εικόνα 14 ‐ Μετρήσεις στο σημείο λειτουργίας B με τους λαμπτήρες της μονάδας DL 9044 σβηστούς Αναφορικά με την Εικόνα 14, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα εξής: • Η ισχύς που απορροφούν οι λαμπτήρες της μονάδας DL 9044 και εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης LOAD OR BATTERY ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, είναι μηδενική. • Το πάνελ παρέχει ισχύ, η τιμή της οποίας εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, που απορροφάται από τη μονάδα DL 9018 μεταβλητού φορτίου.  Ανάψτε τον λαμπτήρα LED της μονάδας DL 9044, ρυθμίζοντας τον διακόπτη POWER ON στη θέση 1, για να προσομοιώσετε την απαίτηση του μοτέρ για αύξηση της ηλεκτρικής ισχύος, π.χ. λόγω αύξησης της ροπής αντίστασης.  Το πάνελ θα είναι σε θέση να αντεπεξέλθει σε αυτή την απαίτηση, όπως μπορείτε να επιβεβαιώσετε ανατρέχοντας στην Εικόνα 15 και παρατηρώντας ότι: ‐ Η ισχύς που απορροφά ο λαμπτήρας της μονάδας DL 9044 και εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης LOAD OR BATTERY ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, δεν είναι πλέον μηδενική. ‐ Το πάνελ παρέχει ισχύ, η τιμή της οποίας εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, που απορροφάται από τη μονάδα DL 9018 μεταβλητού φορτίου και τον λαμπτήρα LED και ισούται περίπου με το 118% της προηγούμενης τιμής. Εικόνα 15 ‐ Μετρήσεις στο σημείο λειτουργίας B με τον λαμπτήρα LED της μονάδας DL 9044 αναμμένο • Σβήστε τον λαμπτήρα LED και τον διχρωικό λαμπτήρα της μονάδας DL 9044, γυρίζοντας τους αντίστοιχους διακόπτες POWER ON στο 0. • Αναφορικά με την Εικόνα 13, γυρίστε αργά το ποτενσιόμετρο της μονάδας DL 9018 μεταβλητού φορτίου προς τα δεξιά, ξεκινώντας από τη θέση Imin, μέχρι να ξεπεράσετε τη μέγιστη τιμή ισχύος που μπορεί να παρέχει το πάνελ, που αντιστοιχεί στο σημείο λειτουργίας C, και να φτάσετε στο σημείο λειτουργίας A. Εικόνα 16 ‐ Μετρήσεις στο σημείο λειτουργίας A με τους λαμπτήρες της μονάδας DL 9044 σβηστούς • Αναφορικά με την Εικόνα 16, μπορούμε να παρατηρήσουμε τα εξής: ‐ Η ισχύς που απορροφούν οι λαμπτήρες της μονάδας DL 9044 και εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης LOAD OR BATTERY ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, είναι μηδενική. ‐ Το πάνελ παρέχει ισχύ, η τιμή της οποίας εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, που απορροφάται από τη μονάδα DL 9018 μεταβλητού φορτίου. • Ανάψτε τον λαμπτήρα LED της μονάδας DL 9044, ρυθμίζοντας τον διακόπτη POWER ON στη θέση 1, για να προσομοιώσετε την απαίτηση του μοτέρ για αύξηση της ηλεκτρικής ισχύος, π.χ. λόγω αύξησης της ροπής αντίστασης. • Το πάνελ δεν θα είναι σε θέση να αντεπεξέλθει σε αυτή την απαίτηση, όπως μπορείτε να επιβεβαιώσετε ανατρέχοντας στην Εικόνα 17 και παρατηρώντας ότι: ‐ Η ισχύς που απορροφά ο λαμπτήρας της μονάδας DL 9044 και εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης LOAD OR BATTERY ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, δεν είναι πλέον μηδενική. ‐ Το πάνελ παρέχει ισχύ, η τιμή της οποίας εμφανίζεται στο όργανο μέτρησης SOLAR PANEL ELECTRICAL DATA της μονάδας DL 9021, που απορροφάται από τη μονάδα DL 9018 μεταβλητού φορτίου και τον λαμπτήρα LED και ισούται περίπου με το 24% της προηγούμενης τιμής. Εικόνα 17 ‐ Μετρήσεις στο σημείο λειτουργίας A με τον λαμπτήρα LED της μονάδας DL 9044 αναμμένο Το πείραμα μπορεί να επαναληφθεί εύκολα στο εργαστήριο με τους σπουδαστές. Για να απλοποιήσετε τη διαδικασία και να εισαγάγετε γρήγορα τις τιμές μέτρησης και να δημιουργήσετε τα διαγράμματα έντασης ρεύματος IPV σε συνάρτηση με τη μεταβολή της τάσης VPV, ισχύος PPV σε συνάρτηση με τη μεταβολή της τάσης VPV και αντίστασης φορτίου R σε συνάρτηση με τη μεταβολή της τάσης VPV, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υπολογιστικό φύλλο που περιλαμβάνεται στο αρχείο DL_SOL ‐ EXP ‐ 113A ‐ R_2.0.xlsx (Εικόνα 18) και επισυνάπτεται σε αυτό το εγχειρίδιο. Μπορείτε να ανοίξετε το αρχείο με το λογισμικό Excel. Εικόνα 18 ‐ Υπολογιστικό φύλλο αρχείου DL_SOL‐EXP‐113A‐R_2.0.xlsx 6. Διεξαγωγή του πειράματος με το λογισμικό DL SOLAR ‐ BD1 Χρησιμοποιώντας το λογισμικό DL SOLAR ‐ BD1 που παρέχεται με το εκπαιδευτικό σύστημα, μπορείτε να διεξάγετε πολλές ασκήσεις πρακτικής εξάσκησης για τα θέματα που καλύπτονται σε αυτή την παράγραφο. Αναφορικά με την Εικόνα 19: • Ανοίξτε το λογισμικό DL SOLAR ‐ BD1. • Επιλέξτε Μελέτη φωτοβολταϊκού πάνελ από το πλαίσιο Λίστα κατηγοριών πειραμάτων. • Επιλέξτε μία από τις εφαρμογές που εμφανίζονται στο πλαίσιο Λίστα πειραμάτων. • Επιλέξτε το κουμπί Εκτέλεση. • Ακολουθήστε τις οδηγίες στην online βοήθεια (HELP). Συγκεκριμένα, μπορείτε να κάνετε την άσκηση που περιγράφεται στην παράγραφο επιλέγοντας PV Overloading Situations (Συνθήκες υπερφόρτωσης φωτοβολταϊκού πάνελ) από το πλαίσιο Experiment List (Λίστα πειραμάτων). Εικόνα 19 ‐ Διεξαγωγή του πειράματος με το λογισμικό DL SOLAR‐BD1