Статьи по сварке | Сварочное оборудование Форсаж

Под циклом сварки подразумевается некое значение времени, которое будет потрачено специалистом на сварные работы до того момента, когда сварочный аппарат станет перегреваться и в итоге сработает термодатчик, который отключит аппарат.

ПВ — это термин, обозначающий цикл сварки. Дословно аббревиатура расшифровывается, как продолжительность включения сварочного аппарата. Другими словами это отношение времени работы под нагрузкой инвертора и времени отдыха от перегрева. Например, если инвертор в течение 10 минут 6 минут проводит под нагрузкой, а 4 отдыхает, ПВ будет равняться 60%.  Некоторые компании-производители сварочного оборудования склонны указывать в качестве ПВ (продолжительности включения сварочного аппарата) величину, рассчитываемую исходя из рабочего диапазона, который равняется 5 минутам. Поэтому сравнение ПВ этих сварочных аппаратов крайне затруднительно, поскольку рабочие циклы в этом случае будут браться от разных расчетных  периодов и, следовательно, не позволяют произвести объективное сравнение.

Какой цикл ПВ предпочтительнее — 5 минут или 10?

Простой ответ на этот вопрос дать достаточно сложно, поскольку все зависит от конкретной ситуации. Производителям оборудования такое положение дел только наруку, ведь по техническим характеристикам такие агрегаты для сварки выглядят более привлекательно. ПВ часто указывается производителем в нижней части проспекта. Фактическое же значение данного цикла можно увидеть на табличке на самом сварочном оборудовании. Табличку можно найти либо на задней панели, либо на передней, а также с торца или даже внутри устройства.

Как говорилось выше, оценка цикла сварки указывается в процентном выражении. К примеру, это может быть 40 процентов или 60. Данный показатель означает процент времени, в течение которого аппарат может работать на полной мощности до момента перегрева при расчете ПВ в 10 минут. Если вы увидели надпись 60%ПВ — 300 Ампер, значит длительность сварки на максимальной мощности составляет не более 6 минут из 10.

В то же время показатель 40% говорит нам о том, что на каждые 6 минут работы аппарату потребуется 4 минуты отдыха для остывания. Другими словами, работаем 6 мин., после чего отдыхаем 4 мин.

Большинство сварочных аппаратов оснащены термодатчиком. Его задача — предотвращать перегрев оборудования и принудительно отключать его. Время отключения используются для остывания аппарата.

На рисунке можно увидеть рабочий цикл в виде схемы:

На рисунке видно, что рабочий ПВ рассчитывается из периода времени в 10 минут.

Фотография спецификации сварочного аппарата:

Картинка наглядно иллюстрирует, что оценить ПВ можно при разных параметрах силы тока. Эти показатели нужны для того, чтобы сварщик давал себе четкое представление, при какой силе тока оборудование может работать “на полную” и как долго. Другими словами, это дает возможность контролировать перегрев оборудования.

Стоит учитывать и то, что, как правило, значения ПВ указываются для температуры вокруг проведения работ 40 градусов Цельсия. Если в летний период температура будет сильно повышаться, то цикл непрерывной работы оборудования будет сокращаться. И напротив, в зимние холода, когда термометр может показывать — 25 градусов и больше, запас рабочего цикла сварочного оборудования заметно увеличивается.

Высокие циклы ПВ при автоматической сварке

При приобретении сварочного агрегата, нужно четко представлять себе его рабочий цикл. В большинстве случаев, при приобретении аппарата многие не учитывают предстоящие перед оборудованием задачи и условия, в которых ему предстоит работать. Если у аппарата есть ощутимый запас мощности, а его ПВ-цикл достаточно низок, то сварщику придется подстраиваться под возможности аппарата, а не наоборот.

Что такое ПВ и на что этот показатель влияет?

ПВ — это продолжительность включения сварочного аппарата, т. е. время его непрерывной работы. Данный показатель является одной из основных характеристик сварочного инвертора. ПВ всегда указывается в % исходя из 10-минутного сварочного цикла. Указывается на шильдике на задней панели аппарата. У всех сварочных инверторов (САИ) ПВ на максимальном токе составляет 70% (например, у САИ 220 ПВ составляет 70% именно при токе 220А), т. е. 7 минут аппарат работает, после чего в.теории ему требуется 3 минуты отдыха.

Обычный человек может неправильно понять данный показатель. Они говорят: «Что я успею сварить за 7 минут? А потом ему постоянно надо отдыхать 3 минуты?». НЕТ! ПВ показывает продолжительность непрерывной варки. Семь минут варить непрерывно не возможно! Во-первых, потому, что электрод прогорит гораздо быстрее и пока человек меняет электрод, аппарат остывает. Во-вторых, после 3–5 минут процесса сварки обычно возникает необходимость подготовки деталей для дальнейшей работы и проверки сварочного шва — этого времени вполне хватает, чтобы САИ успел остыть. Именно поэтому при работе в бытовых условиях обычно достигается практически 100% ПВ — работа ведется непрерывно и качественного на протяжении всего дня!

Если всё же покупатель хочет приобрести сварочный аппарат, с большим показателем ПВ, чем 70% (обычно это профессиональные сварщики или люди в возрасте, которые «где-то, что-то» услышали от соседа) ему следует просто рекомендовать покупку аппарата большего номинала, чем он выбрал. Т.к. 70% это на максимальном сварочном токе, при уменьшении значения на регуляторе данный показатель сразу растёт. Т.е., например у САИ 160 ПF3 на 160А составляет 70%, а у САИ 250 на те же 160А будет уже 100%, т. е. непрерывная работа (см. рис. 2).

Всегда обращайте внимание на показатель ПВ! Он вам может очень сильно помочь в качестве позиционирования САИ. Так, например, что мы можем увидеть при рассмотрении Telwin САИ 165. ПВ на максимальном токе (150А) не указан вообще, есть данные только на 140А и показатель ПВ на этом токе составляет всего 7% (42 секунды!!!). Это всего лишь то время из 10-ти минутного lfiacria, которое сварочник на этом токе находится в режиме работы. Неплохое обоснование в нашу пользу, да? Да, тут один человек из тысячи может поспорить по поводу температурных режимов, на которые считаются ПВ (об этом можете прочитать в любом источнике в Интернете). Но всё равно попытка обоснования будет звучать вяло!

Также, например, у аппаратов компании «Aiken» (Weld hWD-200) и «ДОН» (ДОН-230) реальный показатель ПВ практически в 3 раза ниже, чем заявленный: 13% и 12% соответственно при заявленных 35% на максимальном токе.

Важно: Помните, что показатель ПВ рассчитан на температуру окружающей среды +25°С, следовательно если человек работает аппаратом летом в жару при большей температуре, корпус аппарата дополнительно нагревается (соответственно показатель ПВ будет немного падать) и вероятность отключения сварочника по тепловой защите возрастает. Если вдруг температура подойдет к предельному показателю загорится индикатор перегрева  на лицевой панели САИ и аппарат отключится и включится только после остывания.

Рабочий цикл сварки и период включения (ПВ) сварочного аппарата

Рабочий цикл сварки и период включения (ПВ) сварочного аппарата

Впервые приобретающие сварочный аппарат для дуговой сварки скорее всего обратят особое внимание на его стоимость, габариты, вес и допустимый диаметр электродов или проволоки. Имеющие хотя бы небольшой опыт сварки наверняка поинтересуются наличием дополнительных функций, облегчающих процесс, и периодом включения (нагрузки). Профессионалы помимо всего этого проверят, какой общий цикл сварки обозначен в спецификации и при каком сварочном токе источник тока может работать без перерыва.

Что такое период включения (нагрузки) или рабочий цикл?

Период включения (ПВ), он же период нагрузки (ПН) или DC (duty cycle – рабочий цикл) – всё это один и тот же параметр сварочного аппарата, являющийся одним из основных. Именно он напрямую определяет производительность, а косвенно ещё и срок службы аппарата. Указывается он в процентах, обозначающих ту часть (период времени) общего цикла сварки, в течение которого устройство может работать непрерывно. То есть, если ПВ=100 %, то паузы в работе делать не требуется. Если ПВ=50 %, то продолжительность сварки равняется продолжительности «отдыха».

Паузы необходимы аппарату для охлаждения до допустимой температуры, которая резко повышается в период горения дуги. Чем удачнее конструкция и мощнее система охлаждения – тем выше и ПВ, а значит, в течение меньшего промежутка времени можно при должной квалификации проделать больший объем работы. При этом аппараты с высоким ПВ обычно служат дольше, так как их компоненты реже работают в условиях предельной температуры.

Какова продолжительность цикла сварки?

На этот вопрос нельзя ответить однозначно. Дело в том, что разные производители принимают этот период равным 5 или 10 минутам. Принято считать, что в России общий цикл сварки пятиминутный, а в Европе – десятиминутный. Однако даже если вы приобретаете аппарат под европейским брендом, желательно найти соответствующее уточнение в спецификации. Если его там нет, то нужно быть готовым к тому, что цикл окажется пятиминутным.

На первый взгляд кажется, что разница невелика, ведь параметр указывается в процентах и общее рабочее время аппарата не изменится. Однако на практике более продолжительный цикл работы гораздо удобнее. К примеру, при одинаковом ПВ=60 %, при десятиминутном цикле можно варить 6 минут без перерыва, а при пятиминутном только 3.  В последнем случае не всегда получится завершить операцию полностью.

ПВ, сварочный ток и температура окружающей среды

В спецификации к сварочным аппаратам указывается период включения не только для максимального, но и для промежуточного тока. Чем выше сварочный ток, тем ниже ПВ, но на каком-то токе он в любом случае будет равным 100 %. Если планируется использовать аппарат для непродолжительных работ на максимальном токе, либо для интенсивных на небольших токах, то приобретать дорогостоящие устройства с высоким ПВ не имеет особого смыла. Если предполагается максимальная продолжительная нагрузка, то этот параметр должен быть максимально высоким. Альтернативный вариант – приобретение сварочного аппарата, рассчитанного на больший максимальный ток. К примеру, если планируете варить на 100-120 А, покупайте аппарат, выдающий ток 180-200 А.

При выборе аппарата стоит учитывать ещё один нюанс. ПВ указывается для температуры 40º С. Если она будет выше – продолжительность непрерывной работы будет пропорционально снижаться с каждым «лишним» градусом.

Если температура воздуха ниже сорокоградусной отметки (что чаще всего и бывает), проработать без паузы вы сможете чуть дольше. 

Инвертор сварочный ТОРУС-260 + комплект сварочных проводов

×

Мы получили ваше сообщение и перезвоним вам

Вес, кг	5.7
Габариты, мм	330х190х125
Диаметр электродов, мм	1.6-5.0
Диапазон сварочного тока, А	40-260
Мощность, кВт	8.2
Напряжение холостого хода, В	65
Напряжение, В	220
ПВ на максимальном токе, %	60
Способ сварки	TIG, MMA

Cкачать паспорт

Инвертор сварочный ТОРУС-260 — это новинка 2020 года, модель в профессиональной линии аппаратов ТОРУС. Работая от однофазной сети 220 В, ТОРУС 260 имеет набор полезных функций облегчающих работу сварщика. С помощью двух энкодеров, размещенных на передней панели сварочного инвертора, можно задать требуемые параметры, такие как регулируемый форсаж дуги, регулируемый горячий старт, контроль отрыва дуги, переключения режима на TIG сваку, функция VRD, которые отражаются на ЖК дисплее. Повышенный сварочный ток до 250 Ампер, и, следовательно, повышенный процент времени работы (ПВ), позволяет вести сварочные работы непрерывно: аппарат обеспечивает ПВ=100% при сварочном токе до 225 Ампер. Потребляемая мощность при сварке «бытовыми» электродами диаметром 3 мм такова, что позволяет включать аппарат в обычную домашнюю розетку. Если в работе нужен сварочный аппарат с большим запасом по мощности и необходимо проводить сварку непрерывно в течении всей рабочей смены, и при этом сварочный аппарат не должен быть большим и тяжелым, то Вам нужен инверторный сварочный аппарат ТОРУС-260.

Отзывы (0)

Каталог

Инверторы для ручной дуговой сварки (MMA) на 220 Вольт (160-200Ампер)

Инвертор для

полуавтоматической сварки (MIG/MAG) + ручной дуговой сварки:

СТРАТ-160ПА

Аппарат воздушно-плазменной резки металла

СТРАТ-1053ПР (105 Ампер, пробивка 16 мм)

Как выбрать сварочный инвертор?

Купить сварочный инвертор — необходимость каждого разностороннего человека с творческим походом к жизни. Люди-ремесленники: с золотыми руками и головами, желанием творить красоту для себя и для других — рано или поздно встают перед задачей выбора при покупке сварочного инвертора. Ну как же купить сварочный инвертор, когда полки магазинов и интернета пестрят обилием производителей и моделей. Как максимально быстро выбрать тот единственный, отвечающий личным запросам каждого и с минимальными затратами!?

Прежде всего, в наш информационно-скоростной век трудно оспорить истину, что интернет являет собой колоссальное преимущество в выборе при покупке сварочного инвертора. Я сразу отсекаю обычные розничные магазины и торговые сети, которые предлагают всегда только то, что выгодно им продавать. И отнюдь не всегда дёшево! Хотя бывает и дёшево, но ремонту, увы, не подлежит. Ну мы же с вами разумные существа, зачем нам оплачивать аренду магазина и работу сотрудников, когда можно попытаться выйти на самого производителя и купить сварочный инвертор по кристально чистой цене!? Такой подход экономит не только деньги, но время и энергию затраченную на бесполезную беготню по магазинам. Теперь задача номер два: как же найти производителя, ведь зачастую производства не занимаются продвижением продукции в интернете. Но есть представители этих производств, развивающие продвижение сварочных инверторов в интернете, торгующие с минимальной наценкой напрямую от производителя. Их как раз не сложно обнаружить, как правило -это первые 3- 6 ссылок в Google по простому запросу — название и модель, например: Страт 200 или страт 200 у. Опять же, очень важно правильно сформулировать запрос: здесь правило нехитрое -чем проще, тем лучше.

А еще есть строительные гипермаркеты, которые в последнее время расширяют свой ассортимент различными сварочными инверторами непонятных марок в основном китайского производства и по очень низким ценам. Наш Вам совет — не дайте себя обмануть некомпетентным сотрудникам гипермаркета и не гонитесь за дешевизной, такими инверторами можно разве что создавать индустриальный интерьер, но никак не работать.

Купить сварочный инвертор дешевле?

Плохая идея. Лучше подумать и разобраться у каких инверторов наилучшее соотношение цена/качество. А еще определить для себя наиболее важные параметры исходя из предполагаемых задач. Так, например, параметр ПВ (Продолжительность включения) может оказаться очень важным, если Вы планируете работать на максимальном токе. У большинства дешевых инверторов значение ПВ ниже 40% — это означает, что аппарат будет часто перегреваться и «отдыхать» на середине шва. Еще нужно быть внимательнее при выборе максимального тока — обычно число в названии модели означает максимальный сварочный ток, например модель СТРАТ-200 имеет сварочный ток 200 Ампер. А вот некоторые хитрые производители в названии модели завышают число, в то время как реальный максимальный сварочный ток значительно ниже. Например, Сварог Eazy ARC 200 имеет максимальный сварочный ток всего 180А, а это уже совсем другой разговор, особенно учитывая, что ПВ (он же ПН) всего 40% (и это для тока 180А). Получается, что электродом d5 уже толком не поварить, а при работе «четверкой» он будет часто отдыхать. Будьте внимательны, за те же деньги можно приобрести модель с бОльшим запасом мощности!

Правильный выбор модели аппарата

Необходимо учитывать несколько важных факторов при выборе сварочного инвертора. Перечислим их сначала списком:

• Напряжение питания
• Максимального сварочного тока
• Продолжительность включения (обозначается «ПВ» или «ПН» и выражается в %)

Теперь рассмотрим подробнее.

Выбор напряжения питания

Данный вопрос кажется очевидным на первый взгляд, но здесь есть некоторые интересные особенности. Конечно, прежде всего необходимо выяснить какие есть сети питания там, где Вы собираетесь производить сварку. Вариантов может быть несколько:

• Сеть 220 Вольт (1 фаза) — самый простой и лучший вариант для сварки токами до 200 Ампер, ведь аппараты рассчитанные на 380 обойдутся дороже. Если у Вас есть сомнения по поводу реального напряжения в розетке, то необходимо замерить его вольтметром до покупки аппарата и если цифра окажется меньше 190 Вольт, то потребуется купить сварочный инвертор специально разработанный для таких сетей, например СТРАТ-160КС или СТРАТ-200КС, на эту тему у нас есть подробная статья.
• Сеть 380 Вольт (трехфазная) — отличный вариант, если Вам необходимо работать на сварочных токах выше 200 Ампер. Мощные сварочные аппараты необходимо включать в трехфазную розетку. Диапазон регулировки сварочного тока даже у мощных инверторов позволит Вам также работать и самыми тонкими электродами. Такое напряжение питания является универсальным, но аппараты будут несколько дороже.
• Электрогенератор на 220. При работе от бензо- или дизель- генератора нужно быть осторожным и осмотрительным. Дело в том,  что мощность генератора должна быть больше потребляемой мощности сварочника хотя бы на  10-20%. Внимательно изучите технические характеристики генератора и инвертора перед покупкой.
  
• Электрогенератор на 380 Вольт. При использовании такого вида питания необходимо приобретать сварочные инверторы специально разработанные для трехфазных генераторов (например СТРАТ-3003ЭГ или СТРАТ-3003ПЭГ). Дело в том, что в розетках таких генераторах отсутствует «ноль» и не предназначенные для такого подключениях инверторы не смогут работать.

Будьте внимательны при чтении обозначений кВт и кВА и при необходимости пересчитайте КилоВаТты в КилоВаттАмперы или наоборот по формуле кВА*0,8=кВт

Выбор сварочного тока

Для выбора максимального сварочного тока воспользуйтесь следующими рекомендациями. Ток выбирается исходя из толщины электрода или по толщине свариваемого металла.

• Толщина металала 0,5 мм, диаметр электрода 1 мм, сварочный ток 10-20А
• Толщина металала 1-2 мм, диаметр электрода 1,5-2 мм, сварочный ток 30-45А
• Толщина металала 3 мм, диаметр электрода 3 мм, сварочный ток 65-100А
• Толщина металала 4-5 мм, диаметр электрода 3-4 мм, сварочный ток 100-160А
• Толщина металала 6-8 мм, диаметр электрода 4 мм, сварочный ток 120-200А
• Толщина металала 9-12 мм, диаметр электрода 4-5 мм, сварочный ток 150-200А
• Толщина металала 13-15 мм, диаметр электрода 5 мм, сварочный ток 160-250А
• Толщина металала 16 мм, диаметр электрода 6-8 мм, сварочный ток 200-350А

Выбор продолжительности нагрузки (ПН)

Этот важный параметр обозначается как «ПН» или «ПВ» (Продолжительность Включения) и выражается в процентах. Если значение ПВ = 50%, то это означает, что на максимальном токе сварочный инвертор будет работать 5 минут и 5 минут потом остывать. Но если Вы собираетесь производить сварку не на максимальном токе, то аппарат будет уже работать дольше и меньше остывать.

Что такое «ПВ» и на что этот показатель влияет? Разница между пн и пв.

ПВ — это продолжительность включения сварочного аппарата , т. е. время его непрерывной работы. Данный показатель является одной из основных характеристик сварочного инвертора . ПВ всегда указывается в % исходя из 10-минутного сварочного цикла. Указывается на шильдике на задней панели аппарата. У всех сварочных инверторов (САИ) ПВ на максимальном токе составляет 70% (например, у САИ 220 ПВ составляет 70% именно при токе 220А), т. е. 7 минут аппарат работает, после чего в.теории ему требуется 3 минуты отдыха.

Обычный человек может неправильно понять данный показатель. Они говорят: «Что я успею сварить за 7 минут? А потом ему постоянно надо отдыхать 3 минуты? ». НЕТ ! ПВ показывает продолжительность непрерывной варки. Семь минут варить непрерывно не возможно! Во-первых, потому, что электрод прогорит гораздо быстрее и пока человек меняет электрод, аппарат остывает. Во-вторых, после 3–5 минут процесса сварки обычно возникает необходимость подготовки деталей для дальнейшей работы и проверки сварочного шва — этого времени вполне хватает, чтобы САИ успел остыть. Именно поэтому при работе в бытовых условиях обычно достигается практически 100% ПВ — работа ведется непрерывно и качественного на протяжении всего дня!

Если всё же покупатель хочет приобрести сварочный аппарат, с большим показателем ПВ , чем 70% (обычно это профессиональные сварщики или люди в возрасте, которые «где-то, что-то» услышали от соседа) ему следует просто рекомендовать покупку аппарата большего номинала, чем он выбрал. Т.к. 70% это на максимальном сварочном токе, при уменьшении значения на регуляторе данный показатель сразу растёт. Т.е., например у САИ 160 ПF3 на 160А составляет 70%, а у САИ 250 на те же 160А будет уже 100%, т. е. непрерывная работа (см. рис. 2).

Всегда обращайте внимание на показатель ПВ ! Он вам может очень сильно помочь в качестве позиционирования САИ. Так, например, что мы можем увидеть при рассмотрении Telwin САИ 165. ПВ на максимальном токе (150А) не указан вообще, есть данные только на 140А и показатель ПВ на этом токе составляет всего 7% (42 секунды!!!). Это всего лишь то время из 10-ти минутного lfiacria, которое сварочник на этом токе находится в режиме работы. Неплохое обоснование в нашу пользу, да? Да, тут один человек из тысячи может поспорить по поводу температурных режимов, на которые считаются ПВ (об этом можете прочитать в любом источнике в Интернете). Но всё равно попытка обоснования будет звучать вяло!

Также, например, у аппаратов компании «Aiken» (Weld hWD-200) и «ДОН» (ДОН-230) реальный показатель ПВ практически в 3 раза ниже, чем заявленный: 13% и 12% соответственно при заявленных 35% на максимальном токе.

Важно: Помните, что показатель ПВ рассчитан на температуру окружающей среды +25°С, следовательно если человек работает аппаратом летом в жару при большей температуре, корпус аппарата дополнительно нагревается (соответственно показатель ПВ будет немного падать) и вероятность отключения сварочника по тепловой защите возрастает. Если вдруг температура подойдет к предельному показателю загорится индикатор перегрева на лицевой панели САИ и аппарат отключится и включится только после остывания.

У любого сварочного аппарата есть одна важная характеристика — продолжительность включения , чаще можно встретить именно аббревиатуру «ПВ». Данная характеристика измеряется в процентах и является ничем иным, как отношением времени работы под нагрузкой к времени охлаждения. Все это замеряется при конкретной температуре окружающей среды.

По европейским стандартам ПВ должно указываться при 40°С и 5-минутном интервале.
По стандартам стран СНГ при 20°С и 10 минутах. В Беларуси в 95% случаев вы встретите показатель Продолжительности включения, рассчитанный именно при 20°С и 10 минутках.

Что же этот хитрый показатель означает

Если говорить о стандартах СНГ, то ПВ 70% означает, что сварочный аппарат будет работать непрерывно на максимальном токе 7 минут, остальные 3 ему необходимо отдыхать. Естественно, такая логика работает при температуре окружающей среды 20°С.

Если температура окружающей среды повышается, то ПВ снижается. То есть, если «за бортом» будет 50°С, то ПВ Вашего такого аппарата будет минимум вдвое меньше.

Если же мы имеем «заморский» сварочный аппарат, например Esab, то ПВ на этом аппарате считалась по-другому. Стандартные 30% для таких аппаратов рассчитаны при температуре 40°С, соответственно, в условиях белорусского лета, когда столбик термометра колеблется на отвертке 24-28°С, то значение ПВ можно смело умножать на 1.5-2. Таким образом, мы будем иметь около 5 минут из 10 или 2.5 минуты из 5 (если считать по стандартам ЕС)

Почему этот показатель важен

Не нужно иметь высшее техническое образование, чтобы понять, зачем показатель продолжительности включения вообще ввели.

• В первую очередь, он дает картину рабочего цикла. Если на улице 25°C или 30°C, а ПВ аппарата 20%, то Вы имеете менее 2 минут на сварочные работы на максимальном токе, остальные 8 Вам придется «курить» в стороне, ожидая, пока аппарат остынет. «Сварить» петли на заборе Вы не успеете и за половину дня.
• Во-вторых, этот показатель помогает выбрать между двумя сварочными аппаратами, которые имеют одинаковый максимальный ток. Наверняка модель с более высоким ПВ имеет лучшую систему охлаждения и «запас прочности» внутренних компонентов. Правда, эта логика работает только с аппаратами известных брендов, которые дорожат репутацией.

Почему этот показатель не важен

Неожиданный поворот сюжета, не правда ли? Увы, но после всего сказанного мы будем убеждать Вас, что не стоит обращать внимание на продолжительность включения при выборе сварочного аппарата.

На сегодняшний день ПВ стал маркетинговой уловкой. Многие производители в битве за потребителя идут на хитрости. Например, в каталогах легко можно найти сварочные аппараты с ПВ 80%, 90% и даже 100%. Как это возможно, спросите Вы? А все очень просто.

Указав ПВ 100% на сварочном аппарате производитель не говорит о том, при какой температуре делался замер.

Иногда можно встретить аппараты на 160А, где написано ПВ 100%, а ниже мелким шрифтом «при 100А». Честно ли это? Не думаю, так как принято указывать ПВ именно на максимальном токе.

Многие производители специально завышают ПВ, ведь никто правду все равно не узнает. Вы ведь не будете проверять этот показатель с помощью балластного реостата.

Вот 4 причины не обращать внимание на ПВ при выборе сварочного аппарата:

• показатель рассчитан для максимального тока . Будете ли Вы вообще хоть раз в жизни «варить» на максимальном токе, если у Вас аппарат на 200А или 250А? Да? Может еще и непрерывно? А однофазная сеть точно даст «реальные» 200А? Ох, как сомневаюсь.
• нужно ли Вам вообще высокое ПВ ? Примите во внимание тот факт, что электрод горит в среднем 40-50 секунд. В условиях климатической зоны Беларуси даже с ПВ 30-40% Вы никогда не почувствуете дискомфорта в работе.
• необходимые перерывы . В процессе сварки Вам нужно проверять качество шва, зачищать его. Даже паузы в 20-30 секунд достаточно, чтобы аппарат успевал охладится.
• ложные сведения . Если в инструкции четко не прописано, по каким стандартам производился замер ПВ, то этот показатель наверняка завышен.

Нужно понимать, что данная статья больше касается бытового использования. На производстве мыслят совершенно другими категориями и подбирать сварочный аппарат нужно будет, исходя из конкретных потребностей.

ПВ также будет важен, если Вы планируете «резать» большое количество металла, хотя для таких целей лучше использовать плазменный резак или болгарку.

Я тут спёр два мнения по этому поводу.

Отдельному рассмотрению подлежат составляющие элемента характеристики — ПВ(ПН)

Продолжительность включения (ПВ) или продолжительность нагрузки (ПН) в процентах — отношение времени работы под нагрузкой или охлаждения за определенный промежуток времени, при определенной температуре окружающей среды. (соотношение времени работы под нагрузкой и отдыха от перегрева). Принятое значение общего времени по Евростандарту составляет 5 минут при 40 градусах Цельсия, других странах и Росси 10 минут и при 20 градусах Цельсия. Оптимальное значение ПВ — около 60%, т.е. 6 минут работы и 4 минуты перерыва. Увеличение времени работы под нагрузкой приведет к срабатыванию тепловой защиты блока управления.

Иными словами, если включить аппарат на максимальную нагрузку, и засечь время через которое он отключится от перегрева, это и будет его ПВ. А так как ПВ измеряется в %, то это соотношение времени «работы» и «отдыха» сварочного аппарата.

Приводим пример если взять сварочный цикл 10 минут (а не 5 минут -евростандарт), температуру окружающей среды 20 градусов (а не 40 градусов -евростандарт) и аппарат отключается через 5 минут, значит ПВ 50% (5 минут работаем 5 минут отдыхаем), если отключается через 3 минуты значит ПВ 30% (3 минут работаем 7 минут отдыхаем), если аппарат отключается через 6 минут, значит ПВ 60% (6 минут работаем 4 минут отдыхаем). Что это значит для нас в практическом смысле? ПВ 50-60% (сварочном цикле 10 минут и температуре окружающей среды 20 градусов) более чем достаточно для любых ММА сварочных работ на токах до 200А.

То есть, если сварочный аппарат имеет ПВ 60%, то на максимальном токе он отработает 6 минут, и 4 минуты будет остывать. Но ПВ замеряется с помощью включения аппарата на постоянную нагрузку (например, с помощью балластного реостата), чего в жизни никогда не происходит! Сварка ММА (РДС Ручная Дуговая Сварка) подразумевает сварку электродом, а ни какой электрод не будет гореть более 40-50 секунд, а кроме того сварочный шов надо очистить от шлака, зачистить его, и т.д. Значит, аппарат не будет работать непрерывно все шесть минут, и будет успевать охлаждаться. Из этого следует, что 60% ПВ это твердые 100% для ММА (РДС Ручная Дуговая Сварка)

Рассмотрим другой вариант -ПВ 10-15% это значит что вы работаете 1-1.5 минуты и около 9 минут отдыхаете, а это уже ситуация обратная. Т.е.вы сжигаете один электрод, аппарат выключится от перегрева, 9 минут ожидания, затем цикл повторится. А если на улице жара, то ПВ становится еще меньше. Купив аппарат с таким ПВ вы вместо того что б приварить две гаражные петли за двадцать минут потратите на это несколько часов своего драгоценного времени. Нерадивые производители либо занижают значения ПВ, либо пишут их так, что непосвященному в сварку человеку разобраться практически невозможно. Например указывают ПВ не на максимальной мощности, а на 20-30 % от нее, например на аппарате на 160 А указывают ПВ -60% -100 А, что означает практически ПВ 35% -160 А. С одной стороны они указали реальное ПВ, с другой они намерено вводят в заблуждение, если у покупателя недостаточно информации. Есть еще одна уловка недобросовестные производители указывают например ПВ -60% -160 А, а затем мелким шрифтом пишут, что время измерения ПВ 3 или 5 минут, а это значит что реальное ПВ при 10 минутах, на максимальной мощности 160 А, означает практически те же ПВ 35% -160 А.

Обратим ваше внимание, что следуя из вышесказанного, надо обращать внимание не только на величину ПВ, но и на температуру при которой ПВ измерялось. Обычно все известные производители такие как Эсаб, Кемппи, Фрониус, EVM, Линкольн-Электрик и др., как правило, указывают при какой температуре измерялся ПВ, Как например рассматриваемый в статье, как читать техническую характеристику инвертора, KEMPPI MINARC EVO 150, имеет при ММА сварке ПВ 35% но это при to = 40 °C, а это значит, что при температуре to = 20 °C ПВ у него будет где-то те же 60%! Если информации по температуре измерения ПВ нет, то следует считать, что измерения производились при комнатной температуре т. е. при 20 градусах Цельсия.

Для источников питания существует два основных вида режима работы — перемежающийся и повторнократковременный. При перемежающемся режиме работа под нагрузкой (собственно сварка, то есть вре мя горения дуги) чередуется с работой на холостом ходу, когда источник питания не отключается пол ностью от сети питания; в таком режиме работают источники питания для ручной дуговой сварки (ме тод ММА). При повторно-кратковременном режиме работа под нагрузкой чередуется с паузами, во вре мя которых источник полностью отключается от сети питания; такой режим характерен для механизи рованной и автоматической сварки (методы MIG/MAG и SAW).

Для источников питания, работающих в перемежающемся режиме, используется характеристика Продолжительность Нагрузки (ПН). Оценить ПН можно по следующей формуле:

t д — время горения дуги

t х — время работы источника на холостом ходу

T цПН — длительность одного полного цикла работы (время горения дуги + время работы

Источника на холостом ходу)

Для оценки ПН время полного цикла работы (время горения дуги + время работы источника на холостом ходу) обычно выбирают равным 5 или 10 минутам. Показатель ПН, указанный в характеристиках источника питания, будет показывать чистое время горения дуги в течение одного полного цикла, то есть ПН, равный 35%, соответствует времени горения дуги в течение 1 минуты 45 секунд за цикл 5 ми нут или 3 минут 30 секунд за цикл 10 минут.

Для источников питания, работающих в повторно-кратковременном режиме, используется характеристика Продолжительность Включения (ПВ). Оценить ПВ можно по следующей формуле:

t д — время горения дуги

t от — время отключения источника от сети

T цПВ — длительность одного полного цикла работы (время горения дуги + время отключения источника)

Для оценки ПВ время полного цикла работы (время горения дуги + время отключения источника) обычно выбирают равным 10 минутам. Показатель ПВ из технических характеристик источника питания также показывает чистое время горения дуги в течение одного полного цикла, то есть ПВ, равный 60%, соответствует времени горения дуги в течение 6 минут при последующем отключении на 4 минуты для охлаждения источника питания.

Показатели ПН/ПВ считаются признаком, который отличает бытовое оборудование от промышленного. Поэтому следует сделать несколько существенных замечаний, касающихся этих параметров.

Во-первых , определение «бытовое» вообще мало применимо к сварочному оборудованию и скорее уместнее применять термины «профессиональное оборудование» или «оборудование для профессиональ ных мастерских».

Во-вторых , в англоязычной технической литературе используется термин «Duty cycle» (Продолжительность цикла) или обозначение ED, то есть за рубежом не делают различия между параметрами ПН и ПВ.

Вследствие этого и в отечественной литературе начали использовать только параметр ПВ.

В-третьих , считается, что для промышленного сварочного оборудования величина ПН/ПВ должна быть не менее 60%. Однако не следует забывать, что при ручных методах сварки MMA, TIG и MIG/MAG (то есть те сварочные процессы, при которых сварщик осуществляет перемещение сварочной горелки или электрода по стыку вручную) максимальная длина шва, который может быть выполнен сварщиком за одну установку, вряд ли может быть более 1 м. после этого сварщик должен или перепозиционировать деталь, или сам переместиться вдоль стыка. Естественно, при этом сварка будет на какое-то время пре кращена, и рабочий цикл закончится. По опыту можно сказать, что для полуавтоматов с максимальным сварочным током в диапазоне 350 — 500 Ампер величина ПВ составит 45-50%.

Техника и сварка — сварочное и строительное оборудование г. Курган

	Спецодежда и обувь. Защитные свойства материалов:  Тр – защита от искр, брызг, расплавленного металла, окалины. Тит – защита от теплового излучения и конвективной теплоты.  К-80 – защита от кислот и щелочей. …Подробнее
	Баллоны, 40 л, «Кислород», «Углекислота», «АЗОТ», «Ацетилен» и др. . ..Подробнее
	Баллоны (заправленные), 40 л, «Гелий марки (А),(Б)».  …Подробнее
	Карбид кальция.
	Сварочный инвертор «Сварог» ARC 165 (Z119) предназначен для ручной дуговой сварки (MMA) и наплавки покрытым штучным электродом на постоянном токе…  Подробнее…
	Тепловая пушка Ballu 9000 C (обогрев помещения до 90 м2). Подробнее…
	Компрессор воздушный Aurora GALE-50  Самый мощный компрессор из коаксиальных.  Подробнее…
	Сварочный выпрямитель LINKOR Semali 170И аппарат инверторного типа.  Подробнее…
	Сварочный выпрямитель инверторного типа  BRIMA ARC 200B. Подробнее…
	Сварочный аппарат  инверторного типа ТСС САИ-190.  Подробнее…
	Сварочный аппарат РЕСАНТА 140 для ручной электродуговой сварки постоянным током. Подробнее…
	Сварочный полуавтомат инверторного типа  РЕСАНТА 220 (САИПА).   Подробнее…
	Автоматическая система водоснабжения АСВ-1200/24.  Подробнее…
	Мойка HUTER W105P.  Подробнее…
	Кусторез HUTER GНT-60.    Подробнее…

Напряжение в точке максимальной мощности — Vmp

Для получения максимального количества энергии от солнечной батареи она должна работать при максимальном напряжении питания. Напряжение максимальной мощности дополнительно описывается как V _MP , напряжение максимальной мощности, и I _MP , ток в точке максимальной мощности.

Максимальное напряжение мощности возникает, когда дифференциал мощности, производимой ячейкой, равен нулю.

Начиная с IV уравнения для солнечной батареи:

I=IL-I0eVVt

Vt=nkTq для упрощения записи в выводе, где kT/q ~ 0.026 вольт и n — фактор идеальности. Фактор идеальности зависит от рабочей точки. Для этих уравнений правильно использовать среднее значение от V _MP до V _OC .

Мощность, производимая ячейкой, является произведением напряжения и тока, т. е. P = IV.

П=ВИЛ-ВИ0эВВт

Используя дифференцирование по частям по второму члену: u=VI0,  u’=I0, v=eVVt, v’=1VteVVt

Дифференциал мощности по напряжению:

dPdV=IL-VI01VteVVt+I0eVVt

Vmp появляется, когда dPdV=0

VmpI01VteVmpVt-I0eVmpVt=IL

Подробные шаги по реорганизации и упрощению:

ВмпВтеВмпВт-эВмпВт=ИЛИ0

eVmpVtVmpVt-1=ILI0

VmpVt+ln⁡VmpVt-1=lnILI0

Vmp=VtlnILI0-ln⁡VmpVt-1

Использование Voc=VtlnILI0

Vmp=Voc-ln⁡VmpVt-1Приведенное выше неявное уравнение не имеет простого решения, но быстро сходится при повторении. Первоначальное предположение VMP = 0,9 VOC дает точное решение за две итерации.

Использование функций Ламберта

Точное решение для нахождения максимального напряжения питания с функциями Ламберта. Это трансцендентные функции, очень похожие на и или тригонометрические функции. Lambert доступен в большинстве продвинутых математических пакетов, таких как Maple, Mathematica и Python с SciPy, но их нет в большинстве карманных калькуляторов.

Как и выше, нам нужно найти напряжение, когда производная мощности равна нулю

П=ВИЛ-ВИ0эВВт

0=IL-I0exp⁡VVt1+VVt

Так как V/Vt намного больше 1, мы можем убрать член +1: ILI0=exp⁡VVt×VVt

Ламберт дает решение вида: Y=XeX⇔X=W(Y).Используя это соотношение, предыдущее уравнение принимает вид:

.

ВВт=В⁡JLJ0

, чтобы получить простое выражение для Vmp.

Vmp=VtW⁡JLJ0

В качестве альтернативы, используя приведенное выше полное уравнение для dP/dV = 0 и не опуская член +1, решение принимает вид:

Vmp=VtW⁡eJLJ0-1

Математика частично проверена с использованием Wolfram Alpha

J=JL−J0[exp(VVt)−1]J = J_{L} — J_{0}\left\lbrack \exp\left( \frac{V}{V_{t}} \right) — 1 \справа\rbrack

Мощность = В x Дж

P=VJL-VJ0[exp(VVt)-1]

Потерять -1, так как мы выше 100 мВ

 

Как прочитать технические характеристики солнечной панели?

 

Стандартные условия испытаний (STC)

Чтобы можно было сравнивать различные панели, характеристики всех панелей указаны в соответствии с набором условий, используемых во всей отрасли, которые называются стандартными условиями испытаний (т. е. температура ячейки 25°C и освещенность 1000 Вт/м2 при массе воздуха 1,5 [AM1,5] спектр). Эти условия крайне маловероятны в реальной жизни.

Нормальная рабочая температура ячейки (NOCT)

NOCT обеспечивает более низкую, но более реалистичную номинальную мощность. Таким образом, вместо 1000 Вт/м2 используется 800 Вт/м2, что ближе к достаточно солнечному дню с рассеянными облаками. Он использует температуру воздуха 20°C вместо температуры солнечного элемента и учитывает ветер со скоростью 1 м/с, охлаждающий заднюю часть наклоненной солнечной панели.Это применимо к обычной панели из стекла и алюминия с рамой, установленной на массиве здания или на земле, но не к легкой панели, уложенной горизонтально (которая, очевидно, будет нагреваться сильнее!)

Характеристики номинальной мощности

Напряжение холостого хода (Voc)

Напряжение холостого хода — это максимальное напряжение, которое солнечная панель может выдать без нагрузки на нее (т. е. измеренное мультиметром на открытых концах проводов, прикрепленных к панели). Если две или более панелей соединены последовательно, это будет Voc панели 1 + Voc панели 2 и т. д.Напряжение обычно самое высокое в середине утра, так как солнце быстро восходит, а температура панели все еще довольно низкая.
Значение Voc + примерно на 3,5 % должно быть меньше максимального напряжения солнечной батареи, разрешенного контроллером заряда солнечной батареи . Некоторые контроллеры отключаются при превышении этого значения, в то время как некоторые могут продолжать работать, но срок службы контроллера может быть снижен или это может привести к немедленному выходу устройства из строя.

Ток короткого замыкания (Isc)

Ток короткого замыкания — это ток, вытекающий из панели, когда положительный и отрицательный выводы закорочены друг на друга.Ток можно измерить, пропуская ток через мультиметр, настроенный на измерение силы тока (это не наносит вреда панели, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать искрения).
Isc + 20% рекомендуется для определения требуемой пропускной способности по току совместимого контроллера солнечного заряда. Это самый высокий ток, который солнечные панели будут производить в стандартных условиях испытаний — обратите внимание, что при ясном небе, в полдень летом и при наклоне панели к солнцу вы можете получить значительно больший ток.

Напряжение при максимальной мощности (Вмп)

Напряжение при максимальной мощности — это напряжение, при котором выходная мощность является наибольшей. Это фактическое напряжение, которое вы хотите видеть, когда оно подключено к контроллеру MPPT в стандартных условиях тестирования. На практике фактическое значение Vmp будет меняться в течение дня, а также в зависимости от температуры, затенения, загрязнения поверхности панели и т. д. Вы можете измерить это напряжение с помощью мультиметра на клеммах солнечного входа контроллера MPPT в режиме объемного заряда.

Ток при максимальной мощности (имп)

Имп — это ток (в амперах), когда выходная мощность максимальна. Это фактическая сила тока, которую вы хотите видеть, когда он подключен к контроллеру MPPT в стандартных условиях испытаний в режиме объемного заряда. Фактический ток зависит от силы солнца на панели. Обратите внимание, что ток, который получит ШИМ-контроллер, немного выше, чем у Imp в стандартных условиях испытаний.

Точка максимальной мощности (Pmax)

Pmax — это оптимальное значение выходной мощности солнечной панели, где сочетание вольт и ампер дает наибольшую мощность (вольты x амперы = ватты).
«Умный» внутри контроллера MPPT периодически измеряет напряжение на панели при различных нагрузках, а затем регулирует входную цепь солнечной батареи, чтобы сбалансировать вольты и амперы и максимизировать выходную мощность в режиме объемной зарядки. Мощность, указанная для солнечной панели, представляет собой Pmax, где Pmax = Vmp x Imp при стандартных условиях испытаний.

очков максимальной мощности — Урок

(1 оценка)

Быстрый просмотр

Уровень: 10 (9-12)

Необходимое время: 15 минут

Урок Зависимость: Нет

Тематические области: Физические науки, наука и техника

Ожидаемые характеристики NGSS:

---

Поделиться:

Резюме

Студенты узнают, как найти точку максимальной мощности (MPP) фотоэлектрической (PV) панели, чтобы оптимизировать ее эффективность при создании солнечной энергии. Они также узнают о реальных приложениях и технологиях, использующих этот метод, а также о законе Ома и уравнении мощности, которые определяют способность фотоэлектрической панели производить энергию. Эта инженерная учебная программа соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Фотоэлектрические панели

становятся все более распространенным способом выработки электроэнергии во всем мире для различных энергетических приложений.В результате технология солнечной энергетики представляет собой развивающуюся область энергетики, которая дает возможность талантливым и ярким инженерам оказывать благотворное воздействие на окружающую среду, решая интригующие инженерные задачи. Прежде чем пытаться проектировать солнечные энергетические системы, инженеры должны понимать основные электрические законы и уравнения (включая закон Ома и уравнение мощности) и то, как они применимы к приложениям солнечной энергии. Понимая факторы, влияющие на электрические цепи, и зная, как управлять элементами в цепях, инженеры могут проектировать солнечные энергетические системы, которые работают максимально эффективно в различных средах с изменяющимися погодными условиями.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

• Определение точки максимальной мощности (MPP) применительно к фотогальваническим (PV) панелям.
• Объясните, как инверторы используются для повышения эффективности системы солнечной энергии.
• Объясните закон Ома.
• Объясните уравнение мощности.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука

Ожидаемая производительность NGSS
ГС-ESS3-4. Оценить или доработать технологическое решение, снижающее воздействие деятельности человека на природные системы. (9-12 классы) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции поперечной резки
Разработайте или усовершенствуйте решение сложной реальной проблемы, основываясь на научных знаниях, источниках данных, созданных учащимися, приоритетных критериях и соображениях компромисса. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!	Ученые и инженеры могут внести значительный вклад, разрабатывая технологии, которые производят меньше загрязнений и отходов и предотвращают деградацию экосистем. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв! При оценке решений важно учитывать ряд ограничений, включая стоимость, безопасность, надежность и эстетику, а также учитывать социальные, культурные и экологические последствия. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!	Обратная связь (отрицательная или положительная) может стабилизировать или дестабилизировать систему. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв! Инженеры постоянно модифицируют эти технологические системы, применяя научные знания и методы инженерного проектирования, чтобы увеличить выгоды при одновременном снижении затрат и рисков. Соглашение о согласовании: Спасибо за отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – Технология

ГОСТ

Колорадо — Математика

• Графики линейных и квадратичных функций и отображение точек пересечения, максимумов и минимумов.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Решайте линейные уравнения и неравенства с одной переменной, в том числе уравнения с коэффициентами, обозначенными буквами. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Колорадо – наука

• Используйте соответствующие измерения, уравнения и графики для сбора, анализа и интерпретации данных о количестве энергии в системе или объекте. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Оценить эффективность преобразования энергии различных преобразований энергии (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и вложения

Посетите [www. Teachengineering.org/lessons/view/cub_pveff_lesson03] для печати или загрузки.

Больше учебных программ, подобных этому

Предварительные знания

Базовое понимание электрических цепей, включая напряжение, ток, мощность и сопротивление.

Введение/Мотивация

(Заранее сделайте копии прилагаемой статьи «Основы», в которой содержится информация, используемая на протяжении всего урока, по одной на каждого учащегося или по одной на малую группу.)

Можете ли вы представить мир без электричества? Кто-нибудь из вас когда-нибудь использовал устройство, для работы которого требовалось электричество или батарея? Если да, поднимите руку высоко. Это может показаться глупым вопросом, потому что электроника так распространена в нашей повседневной жизни. Трудно представить человека, который ежедневно не пользуется электричеством или батареями. Лучше задать вопрос: можете ли вы представить себе день без электричества, без батареек, вообще без электричества? Подумайте на мгновение о том, какой была бы ваша жизнь, если бы вы не могли использовать — в течение всего дня — любое устройство, работающее от электричества? Можете ли вы хотя бы сосчитать, сколько раз в день вы пользуетесь электрическим устройством?

Так много электрических устройств имеют решающее значение для нашей повседневной жизни, но понимаете ли вы, что каждое устройство, если оно использует какой-либо источник электроэнергии, такой как электричество от настенной розетки, аккумуляторы или солнечные панели, было разработано инженерами на основе двух основных электрических уравнения? (Напишите эти уравнения на доске или прикрепите на видное место в классе.)

Закон Ома: В = I * R

Уравнение электрической мощности: P = В * I

где:

В = напряжение [вольт, В]

I = ток [ампер, А]

R = сопротивление [Ом, Ом]

P = мощность [ватт, Вт]

Эти два уравнения применимы к любой электрической цепи, будь то что-то маленькое, вроде фонарика на батарейках на цепочке для ключей, или огромная солнечная электростанция с 5000 солнечными панелями, вырабатывающими возобновляемую энергию солнца. Давайте начнем наши усилия инженеров по солнечной энергетике, стремясь понять основы проектирования системы солнечной энергии на основе этих фундаментальных электрических уравнений.

Наша цель — генерировать как можно больше энергии с заданным количеством фотоэлектрических (PV) панелей. Глядя на уравнение мощности, мы обнаруживаем, что нам нужны самые высокие ток и напряжение, чтобы производить максимальную мощность. Эта концепция кажется достаточно ясной. Мы также можем видеть из закона Ома, что напряжение и ток связаны с сопротивлением в цепи.Если у нас нет сопротивления (R = 0), то не будет напряжения (V = 0) и, следовательно, не будет мощности. Кроме того, если мы сделаем наше сопротивление очень высоким, то результирующий ток станет очень маленьким и уменьшит нашу выходную мощность. Из этих основных уравнений мы знаем, что для максимизации выходной мощности солнечной электростанции мы должны понимать, какие факторы влияют на напряжение и ток в нашей цепи, и стремиться максимизировать их оба (см. уроки Температурный эффект и Солнечные углы и системы слежения для больше информации), и мы также должны иметь сопротивление в нашей цепи, которое обеспечивает наилучшее сочетание напряжения и тока для достижения максимальной мощности.Рис. 1: Дилемма тени облака. Авторское право

Copyright © NREL http://www.nrel.gov/pv/thin_film/pn_techbased_cadmium_telluride.html

Технология солнечной энергии по-прежнему дорогая по сравнению с другими источниками энергии, поэтому важно максимизировать выходную мощность фотоэлектрической системы в любое время, когда доступна солнечная энергия. Это может быть проблемой, потому что при изменении погодных условий (таких как колебания температуры или различное количество солнечного света, достигающего панелей) меняются напряжение и ток в цепи.Когда это происходит, необходимо найти новую точку максимальной мощности (MPP) для оптимизации выходной мощности системы. Одно классное устройство, которое инженеры разработали для обеспечения того, чтобы солнечная энергетическая система продолжала работать с максимальной эффективностью даже при изменении погоды или окружающих условий, называется инвертором. Это устройство делает много вещей, но одной из важных функций инвертора является изменение сопротивления и определение MPP в цепи. Это называется отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT). Инвертор может быть подключен к одной или нескольким фотоэлектрическим панелям одновременно.Для электростанции дешевле иметь один инвертор для управления цепью со многими панелями. Однако (смотря на рисунок 1 или глядя в окно на облачное небо), можете ли вы представить себе одну проблему, которая могла бы помешать достижению максимальной эффективности, если бы все панели в этом поле были подключены только к одному инвертору MPPT?

Если вы думали об облачности, вы правы. Когда облако покрывает только несколько фотоэлектрических панелей, то эти панели получают меньше солнечной радиации и работают в других схемах — у них разная МДП.Если на всю установку используется только один инвертор MPPT, в этой ситуации невозможно добиться максимального КПД от каждой панели. Инженеры должны найти правильный баланс между стоимостью и эффективностью при проектировании солнечных электростанций.

(Проведите вводную оценку, как описано в разделе «Оценка»; попросите учащихся прочитать прилагаемую статью «Основы» и записать пять важных фактов, которые они узнали). После урока учащиеся могут углубить свое понимание этих концепций, выполнив соответствующее задание «Указание на максимальную мощность для фотоэлектрических модулей», чтобы определить точку максимальной мощности, соотнеся ток, напряжение и сопротивление.

Предыстория урока и концепции для учителей

ВАХ (ток-напряжение) и кривая точки максимальной мощности

Когда фотоэлектрическая панель получает солнечное излучение, она производит мощность, произведение тока и напряжения. Чтобы найти максимально возможную выходную мощность для панели при определенном наборе условий (количество солнечного света, температура и т. д.), сопротивление в цепи можно систематически изменять с небольшими приращениями, как показано в таблице 1.Таблица 1: Данные о напряжении и токе, полученные в ходе испытаний фотоэлектрических панелей, и расчетные данные о мощности. Авторские права

Авторские права © Стивен Джонсон, Инженерный колледж, Программа строительных систем, Колорадский университет в Боулдере. Используется с разрешения.

Значения в таблице 1 были получены с помощью потенциометра для изменения сопротивления в фотоэлектрической цепи, которое напрямую влияет на напряжение и ток в цепи. Потенциометр — это небольшое устройство, которое изменяет сопротивление поворотом ручки.Изменение сопротивления влияет на общую выходную мощность панели. В этом примере ток короткого замыкания I _sc = 0,124 А (или ток при V = 0) и напряжение холостого хода V _oc = 6,407 В (или напряжение при I = 0). MPP также можно найти как точку, в которой произведение тока и напряжения равно наибольшему значению. Расчет мощности показывает, что МПП имеет напряжение _{В, МПП} = 4,934, ток I _МПП = 0,100 А, при мощности Р = 0.491 В.

Эти данные можно более четко представить в виде графика. График тока и напряжения создает кривую, которая называется кривой ВАХ. Синяя линия на рисунке 2 представляет собой кривую ВАХ. Ток отложен в амперах (А) на левой оси Y. Напряжение отложено в вольтах (В) по оси x. На этом же графике розовым цветом отмечена мощность для каждой комбинации ток-напряжение. Мощность отложена в ваттах (Вт) на правой оси Y. Эта кривая мощности четко показывает точку максимальной мощности.Красная линия обозначает напряжение и ток, связанные с точкой максимальной мощности. Используется с разрешения.

Связанные виды деятельности

• Указание на максимальную мощность для фотоэлектрических систем — Указание на максимальную мощность для фотоэлектрических систем Учащиеся измеряют выходное напряжение и выходной ток фотогальванической (ФЭ) панели, изменяя сопротивление в подключенной простой цепи.Учащиеся рассчитывают мощность для каждой настройки сопротивления, строят график зависимости тока от напряжения и определяют точку максимальной мощности (MPP).

Закрытие урока

Сегодня мы узнали о точке максимальной мощности (MPP) применительно к фотоэлектрическим (PV) панелям. Мы узнали о важности оптимизации тока, напряжения и сопротивления в цепи фотоэлектрической панели, а также о том, как инвертор используется для изменения сопротивления и определения MPP в цепи.

(Укажите на закон Ома и уравнения мощности, написанные на доске или вывешенные в классе.) Кто может объяснить мне эти два уравнения? (Задайте учащимся вопросы для сводной оценки, перечисленные в разделе «Оценка».)

С тех пор, как впервые была открыта концепция преобразования солнечного света в электрическую энергию, произошло много достижений в области технологий солнечной энергетики, но еще многое предстоит открыть и разработать. Инженеры всегда ищут способы повысить эффективность солнечных панелей и оборудования, используемого для управления их выходной мощностью, такого как инверторы. Такие студенты, как вы, которые учатся и учатся сегодня, станут инженерами, которые изменят мир к лучшему завтра.

Словарь/Определения

КПД: Отношение полезной энергии, выдаваемой динамической системой, к подводимой к ней энергии.

Кривая ВАХ: кривая, полученная при построении значения тока панели относительно различных напряжений от 0 до V˅OC (I = ток в амперах; V = напряжение в вольтах)

Точка максимальной мощности (MPP): Точка на кривой мощности (ВАХ), которая имеет наибольшее значение произведения соответствующего напряжения и тока или наибольшую выходную мощность.

трекер точки максимальной мощности (MPPT): устройство, которое постоянно находит MPP солнечной панели или массива.

напряжение разомкнутой цепи (V˅OC): Напряжение, доступное от источника питания в разомкнутой цепи, I = 0.

фотогальванический элемент: элемент из силикона, который вырабатывает ток при воздействии света.

потенциометр: Устройство, которое позволяет пользователю изменять электрические сопротивления в цепи.

ток короткого замыкания (I˅OC): Ток, потребляемый от источника питания, если в цепи нет нагрузки, V = 0.

Оценка

Оценка перед уроком

Вопросы для обсуждения: Задайте учащимся следующие вопросы и обсудите их всем классом:

• Что такое электроэнергия?
• Какие компоненты составляют электрическую энергию?
• Что такое закон Ома?

Оценка после внедрения

Обсуждение в классе: Предложите учащимся прочитать статью «Основы».Попросите каждого учащегося или группу записать на листе бумаги или в своем дневнике пять фактов, которые они узнали из статьи. Попросите каждого учащегося или группу написать на доске по одному факту, который будет обсуждаться всем классом.

Оценка итогов урока

Обсуждение в классе: Задайте учащимся следующие вопросы и обсудите в классе:

• Почему важен инвертор? (Ответ: Инвертор может действовать как MPPT и измерять выходную мощность цепи при различных сопротивлениях, чтобы найти MPP в различных погодных условиях. Примечание. Инвертор также выполняет другие важные функции, которые не обсуждаются в этом уроке.)
• Почему важно постоянно проверять MPP солнечных панелей на солнечной электростанции? (Ответ: изменение погодных условий может привести к изменению условий в цепи. Постоянное определение MPP гарантирует, что панели будут производить максимально возможную мощность в любое время, поэтому установка будет максимально эффективно преобразовывать солнечный свет в электроэнергию. Это особенно важно. важно для солнечных электростанций, чтобы сделать их максимально рентабельными.)

Дополнительная мультимедийная поддержка

Отличное введение в схемы и закон Ома: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_2/1.html

авторское право

© 2009 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Джек Баум, Стивен Джонсон, Уильям Сурлес, Эбби Уотроус, Малинда Шефер Зарске (Эта учебная программа для старших классов была первоначально создана как классный проект студентами-инженерами в рамках курса «Строительные системы» в CU-Boulder. )

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Колледж инженерии и прикладных наук, Колорадский университет в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда, грант GK-12 №.0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 5 января 2022 г.

Основы отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) Контроллер заряда от солнечных батарей

Главная > Поддержка > Основы солнечной зарядки MPPT Контроллер
Основы Контроллер заряда солнечной батареи MPPT
Что это мппт? MPPT или Отслеживание точки максимальной мощности — это алгоритм, который включает в контроллерах заряда, используемых для извлечения максимально доступного питание от фотоэлектрического модуля при определенных условиях. Напряжение на какой фотоэлектрический модуль может производить максимальную мощность, называется максимальным точка питания (или пиковое напряжение питания). Максимальная мощность зависит от солнечное излучение, температура окружающей среды и температура солнечных батарей. Типовой фотоэлектрический модуль производит мощность с максимальным напряжением питания около 17 В при измерении при температуре ячейки 25°C она может упасть примерно до 15 V в очень жаркий день, а также может подняться до 18 В в очень холодный день. день.
Рис. 1. Кривые вольт-амперной характеристики показывают максимальную мощность от фотоэлектрических модулей. модулей при облучении 1000 Вт/м 2 Источник : Параметры измеряются Программа IVTracer от Sandia National Laboratories
Рис. 2. Кривые ВАХ показывают максимальную мощность фотоэлектрических модулей при облучении 100 Вт/м 2 Источник : Параметры измеряются Программа IVTracer от Sandia National Laboratories.
Из графиков рис. 1 и 2 видно, что при разных солнечной радиации, фотоэлектрические модули обеспечивают вариации параметров следующим образом:   (1) Максимальная мощность; Pm (2) Максимальное напряжение питания; Vpm (3) Напряжение холостого хода; Voc (4) Максимальная мощность тока; Ipm (5) Ток короткого замыкания; Искр
Как MPPT работает? Основной принцип MPPT заключается в извлечении максимальной доступной мощности из фотоэлектрического модуля путем заставляя их работать при наиболее эффективном напряжении (максимальная мощность точка). То есть: MPPT проверяет выход фотоэлектрического модуля, сравнивает его с напряжением батареи. затем фиксирует наилучшую мощность, которую может производить фотоэлектрический модуль. зарядить аккумулятор и преобразовать его в лучшее напряжение для получить максимальный ток в аккумуляторе. Он также может подавать питание на нагрузка постоянного тока, которая подключена непосредственно к аккумулятору. MPPT наиболее эффективен при эти условия: Холодная погода, пасмурные или туманные дни: Обычно, Модуль PV лучше работает при низких температурах, а MPPT используются для извлечения из них максимальной мощности. Когда батарея сильно разряжена: MPPT может извлечь больше тока и зарядите аккумулятор, если состояние заряда в батарея ниже.
Контроллер заряда солнечной батареи MPPT Контроллер заряда солнечной батареи MPPT is контроллер заряда со встроенным алгоритмом MPPT для максимизации количество тока, поступающего в батарею от фотоэлектрического модуля. MPPT — преобразователь постоянного тока в постоянный который работает, получая вход постоянного тока от фотоэлектрического модуля, изменяя его в переменный ток и преобразование его обратно в другое постоянное напряжение и ток для точного соответствия фотоэлектрического модуля батарее.
Примеры преобразователя постоянного тока в постоянный являются Повышающий преобразователь силовой преобразователь, у которого входное напряжение постоянного тока меньше, чем выходное постоянное напряжение Напряжение. Это означает, что входное напряжение PV меньше, чем напряжение батареи. напряжение в системе. Понижающий преобразователь силовой преобразователь, входное напряжение постоянного тока которого больше, чем Выходное напряжение постоянного тока. Это означает, что входное напряжение PV больше чем напряжение батареи в системе. Можно применять алгоритм MPPT к ним обоим в зависимости от конструкции системы.Обычно для батареи напряжение системы равно или меньше 48 В, понижающий преобразователь полезный. С другой стороны, если напряжение аккумуляторной системы выше чем 48 В, следует выбрать повышающий преобразователь. MPPT Солнечные контроллеры заряда полезны для автономных систем солнечной энергии, таких как автономные солнечная энергетическая система , солнечная домашняя система и солнечная водяная помпа , и Т. Д.
Основной особенности контроллера заряда солнечной батареи MPPT В любых приложениях, где фотоэлектрический модуль является источником энергии источник, MPPT солнечный контроллер заряда используется для корректировки для обнаружения изменений ВАХ солнечного элемента и показана кривой IV. MPPT Контроллер заряда солнечной батареи необходим для любой солнечной энергосистемы должны извлекать максимальную мощность из фотоэлектрического модуля; он заставляет фотоэлектрический модуль работать при напряжении, близком к максимальному Power Point для получения максимальной доступной мощности. MPPT Контроллер заряда солнечной батареи позволяет пользователям использовать фотоэлектрический модуль с более высоким выходным напряжением, чем рабочее напряжение батареи система. Например, , если фотоэлектрический модуль необходимо разместить далеко от контроллера заряда и аккумулятора сечение его провода должно быть очень большой, чтобы уменьшить падение напряжения. С солнечной зарядкой MPPT контроллер, пользователи могут подключить фотоэлектрический модуль на 24 или 48 В (в зависимости от на контроллере заряда и фотоэлектрических модулях) и подайте питание в Аккумуляторная система 12 или 24 В. Это означает, что он уменьшает провод размер, необходимый при сохранении полной мощности фотоэлектрического модуля. MPPT Контроллер заряда солнечной батареи снижает сложность системы в то время как выход системы является высокой эффективностью. Кроме того, его можно применять для использования с большим количеством источников энергии. С Выходная мощность PV используется для непосредственного управления преобразователем постоянного тока. MPPT Контроллер заряда солнечной батареи может применяться к другим возобновляемым источникам энергии. источники энергии, такие как небольшие гидротурбины, энергия ветра турбины и др.
Рис. 3 Общая конфигурация солнечного контроллера заряда MPPT
КОНТРОЛЛЕР СОЛНЕЧНОЙ ЗАРЯДКИ С MPPT И ТАЙМЕР НАГРУЗКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 10A Расширенный микропроцессорный контроль Понижающий регулятор с широким входным диапазоном Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) Контроллер заряда солнечной батареи с управлением нагрузкой постоянного тока Защита от обратной полярности фотогальванического элемента и батареи Защита аккумулятора от перезаряда и переразряда Температурная компенсация (от -3 до -7 мВ/ячейка/градусы Цельсия) Защита от импульсных перенапряжений (TVSS) 3-этапная зарядка для быстрой и безопасной зарядки аккумулятора Автоматический вентилятор охлаждения (вне корпуса) 7 режимов управления таймером (ВКЛ/ВЫКЛ нагрузки постоянного тока) по выбору
Таблица 2 Технические характеристики солнечного контроллера заряда MPPT серии SOLARCON SPT
нажмите, чтобы увеличить

Фотогальваника (PV) – электрические расчеты

Фотогальванические (PV) элементы (иногда называемые солнечными элементами) преобразуют солнечную энергию в электрическую. С каждым годом устанавливается все больше и больше фотоэлектрических систем. С этим растущим приложением для каждого практикующего специалиста будет хорошей идеей иметь представление о расчетах, связанных с фотоэлементами.

Существует огромное количество фотоэлементов, использующих различные материалы. На очень простом уровне фотоэлементы функционируют, используя солнечную энергию для генерации электронно-дырочных пар, которые затем разделяются и текут во внешней цепи в виде тока. Изучение физики того, как работает текущее поколение, не является целью этой заметки, скорее мы рассмотрим электрические расчеты, связанные с фактическим применением реальных систем.

Электрические параметры

Фотоэлементы изготавливаются в виде модулей для использования в установках. Электрически важными параметрами для определения правильной установки и производительности являются:

• Максимальная мощность — это максимальная выходная мощность фотоэлектрического модуля (см. кривую IV ниже)
• Напряжение холостого хода — выходное напряжение фотоэлектрического элемента при ток нагрузки не течет
• Ток короткого замыкания – ток, который протекал бы, если бы выход фотоэлектрической установки был закорочен
• Максимальное напряжение в точке питания – уровень напряжения на ВАХ, обеспечивающий максимальную мощность
• Максимальный ток в точке питания – уровень ток на ВАХ, обеспечивающий максимальную мощность
• Эффективность – мера количества солнечной энергии, преобразованной в электрическую пиковую энергию

Параметры фотоэлементов измеряются в определенных стандартных условиях испытаний (STC).

STC обычно принимается равным 1000 Вт/м ² , 25 °C и 1,5 часа ночи (воздушная масса).

Максимальная выходная мощность — это пиковая мощность, которую солнечная батарея может обеспечить в STC. Хотя на основе этого значения обычно оценивают фотоэлектрические установки, маловероятно, что эти уровни мощности будут достигнуты на практике.

Список используемых символов см. в конце примечания.

Расчет мощности системы

Пример расчета

120 солнечных модулей, каждый по 250 Вт _p и площадью 1.67 м ²   соединены в фотоэлектрическую систему. КПД системы составляет 0,75, а среднегодовая солнечная радиация — 1487 кВтч/м2. Рассчитайте ожидаемую годовую выработку энергии. Используя приведенные выше уравнения:    

Если поправочный коэффициент солнечной ориентации и наклона равен 1,1, какой будет выходная мощность:

Номинальная номинальная максимальная ( кВт _p 4 массив из n модулей, каждый с максимальной мощностью Wp в СТК  определяется как:

     
— пиковая номинальная мощность, исходя из 1 кВт/м ) меняется в зависимости от времени года и погодных условий.Однако, исходя из среднегодовой радиации для данной местности и принимая во внимание КПД ( η ) ячейки, мы можем оценить средний выход энергии фотоэлектрической системы:

Примечание: E _ma дается в таблицах для конкретного места и горизонтальной плоскости.

Для получения ожидаемого солнечного излучения требуются некоторые исследования (Интернет или местные отделы метеорологии).Если вы используете программное обеспечение для выполнения расчетов, эта информация обычно предоставляется как часть программы.

Общий КПД (η) солнечной установки (потери на затенение, потери инвертора, потери на отражение, тепловые потери и т. д.) в хорошо спроектированной системе будет варьироваться от 0,75 до 0,85.

Приведенный выше расчет выполняется на годовой основе, но его можно легко выполнить для любого периода времени (часы, сутки, месяц и т. д.), подставив годовое значение среднего солнечного излучения за период.

Для достижения максимальной мощности любое солнечное излучение должно падать на фотоэлектрическую панель под углом 90°. В зависимости от того, где на поверхности земли, ориентация и склонность к достижению этого различаются. Программное обеспечение обычно используется для расчета этого или использования поправочных коэффициентов из соответствующего местоположения.

Температура

По мере повышения температуры фотоэлементов мощность падает. Это учитывается в общей эффективности системы (η) с использованием коэффициента снижения номинальных характеристик при температуре η _t и определяется как:

Примечание: температурный коэффициент мощности (ϒ) обычно равен 0 .005 для кристаллического кремния

Эффективность и производительность

Эффективность: измеряет количество солнечной энергии, попадающей на фотоэлемент, которая преобразуется в электрическую энергию

На измерение эффективности фотоэлектрических модулей влияют несколько факторов, в том числе:

• клетки по-разному реагируют на световые волны разной длины, производя электричество разного качества
• материалы — разные фотоэлектрические материалы ведут себя по-разному
• температура — клетки работают лучше при более низких температурах, эффективность снижается при более высоких температурах
• отражение — любой отраженный свет уменьшается эффективность ячейки
• сопротивление — электрическое сопротивление ячейки создает потери, влияющие на эффективность

  Производимые фотоэлектрические элементы или модули обычно сортируются с помощью процесса биннинга по разным уровням эффективности. Более эффективные элементы будут иметь большую электрическую мощность и, следовательно, более высокую стоимость.

  Благодаря последним разработкам в области солнечных технологий, фотоэлементы в настоящее время начинают достигать теоретического максимального предела для полупроводниковых устройств. На изображении сбоку (щелкните, чтобы увеличить) показан достижимый диапазон эффективности при использовании различных сотовых технологий.

  В лаборатории эффективность измеряется в стандартных условиях с использованием ВАХ. Кривые ВАХ получаются путем изменения внешнего сопротивления от нуля (короткое замыкание) до бесконечности (разомкнутая цепь).На иллюстрации показана типичная ВАХ.

  
  Фотоэлемент, ВАХ и кривые мощности

   

  Мощность, выдаваемая фотоэлементом, является произведением напряжения ( В ) и тока ( I ). Как в разомкнутом, так и в замкнутом контуре отдаваемая мощность равна нулю. В какой-то промежуточный момент (около точки перегиба) отдаваемая мощность максимальна.

  Примечание: максимальное значение тока, которое может обеспечить фотоэлемент, является током короткого замыкания.Учитывая линейность тока в диапазоне напряжений от нуля до максимального напряжения питания, целесообразно использование тока короткого замыкания для определения размеров кабеля и системы.

  Коэффициент заполнения

  Одним из способов измерения производительности солнечной батареи является коэффициент заполнения. Это отношение максимальной мощности к произведению напряжения холостого хода и тока короткого замыкания:

  Чем выше коэффициент заполнения, тем лучше.Как правило, коммерческие фотоэлементы имеют коэффициент заполнения более 0,7. Ячейки с меньшими коэффициентами не рекомендуются для практического применения в крупных проектах по производству электроэнергии.

  Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)

  Кривая ВАХ фотоэлектрического модуля может быть получена из эквивалентной схемы (см. следующий раздел). Неотъемлемой частью построения кривой I-V является текущая Ipv, генерируемая каждой фотоэлектрической ячейкой.

  Ток ячейки зависит от количества световой энергии (излучения), падающей на фотоэлектрическую ячейку, и температуры ячейки.

  По мере уменьшения освещенности уменьшается не только величина мощности, но и точка пиковой мощности смещается влево. Точно так же, как температура ячейки увеличивается, выходная мощность снижается, и точка максимальной мощности снова смещается влево.

  Поскольку точка максимальной мощности является переменной величиной, зависящей от солнечного излучения и температуры элемента, современные инверторы имеют механизмы для отслеживания этого и всегда обеспечивают максимально возможную мощность от фотоэлемента. Это называется отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT).

  Примечание. Системы управления , используемые для выполнения MPPT, изменяют работу вокруг текущей рабочей точки, чтобы увидеть, сместилась ли точка максимальной мощности. Затем они соответствующим образом корректируют рабочие точки.

  Эквивалентная схема фотоэлемента

  Чтобы понять производительность фотоэлектрических модулей и массивов, полезно рассмотреть эквивалентную схему. Тот, что показан ниже, обычно используется.

  
  Эквивалентная схема фотоэлектрического модуля

  Из эквивалентной схемы мы имеем следующие основные уравнения:

  — ток нагрузки в амперах ток через диод определяется уравнением Шокли:

  и

  Объединяя приведенные выше уравнения, получаем уравнение характеристики фотоэлектрического элемента (модуля):

  Текущий.К сожалению, учитывая, что напряжение и ток выглядят так, как они есть, аналитического решения не существует. Обычно для решения уравнения используются численные методы.

  В предельных значениях можно легко использовать уравнение для определения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. В условиях разомкнутой цепи I=0, и уравнение сводится к следующему:Пренебрегая членом и переставляя уравнение, получаем:

  Аналогично для тока короткого замыкания мы можем установить выходное напряжение равным нулю, что дает: выше, чем рупий и что I _o мало по сравнению с I . При этих предположениях можно пренебречь двумя последними членами, что даст:

  Последовательное сопротивление ( Rs ), сопротивление шунта ( R _ш ) и обратное напряжение насыщения ( I0 _{o o ) зависят от площади фотоэлектрической ячейки.Как правило, чем больше ячейка, тем больше I o (больше площадь диодного перехода) и меньше R s и R sh .}

  Характеристическое уравнение можно использовать для оценки влияния различных параметров на производительность фотоэлектрической ячейки или модуля:

  • температура ( T ) — влияет на ячейку, будучи частью экспоненциального члена и значения обратного напряжения насыщения. По мере увеличения температуры, в то время как экспоненциальное значение будет уменьшаться, обратное напряжение насыщения будет увеличиваться экспоненциально. Следующим эффектом является снижение напряжения холостого хода ячейки. Обычно напряжение уменьшается на 0,35–0,5 % при повышении температуры на каждый градус.
  • последовательное сопротивление ( R _s ) — увеличение имеет аналогичный эффект для температуры в том, что напряжение холостого хода начнет падать. Очень высокие значения Rs дополнительно снижают доступный ток короткого замыкания.
  • сопротивление шунта ( R _ш ) — уменьшение обеспечит больший путь для шунтирующего тока, снова снизив напряжение ячейки.

  Список символов

  I I MPP — Ток на максимальной мощности, A I SC — Короткий завод Ток, A U OC — Напряжение открытых цепей, V U MPP U MPP — Напряжение при максимальной мощности, V PV Systems E MA — Средний годовой солнечный радиатор, кВтч / м 2 E P — Расчетная пиковая энергия доставлена, кВтч кВт P — Номинальная пиковая энергия, кВт N — Количество модулей η T — Коэффициент отъемки температуры P MAX — Максимальная мощность , W T c — температура фотоэлемента, К T stc — температура СТК, 25 °С, К Вт p — пиковая энергия отдельного модуля, Вт ° C -1 -1

  Эквивалентная схема I — Ток через нагрузку, I D — Ток через диод, A I PV — Ток, сгенерированный PV, A I ш — ток через шунтирующий резистор, А R с — эквивалентное последовательное сопротивление цепи, Ом R ш — эквивалентное напряжение сопротивление шунта, 9 Ом 900 к нагрузке, В У ш – напряжение шунта, В Шокли Уравнение диода I o — обратный ток насыщения, В k — постоянная Больцмана      ==(1. 3806488 × 10 -23 ), JK -1 -1 N — коэффициент линейности (1 для идеального диода) Q — элементарный заряд = (1.602176565 × 10 -19 ), C T – абсолютная температура pn-перехода, К В T – тепловое напряжение, В

  См. также

  Как прочитать характеристики солнечной панели?

  Эми Боде 13 апреля 2016 г.

  Солнечные панели

  Impp, isc, максимальная номинальная мощность, noct, номинальное напряжение, Pmax, солнечные панели, технические характеристики, стандартные условия испытаний, stc, Vmpp, voc

  Существует несколько терминов и рейтингов, связанных с техническими данными солнечной панели.Выяснение того, что означает что для спецификаций, может привести к путанице. Мы собираемся объяснить каждый из них, чтобы помочь прояснить это.

  Условия испытаний и солнечные панели

  Стандартные условия испытаний (STC)

  STC — это набор критериев, по которым тестируется солнечная панель. Поскольку напряжение и ток изменяются в зависимости от температуры и интенсивности света, среди прочих критериев, все солнечные панели испытываются в одних и тех же стандартных условиях испытаний. Это включает в себя температуру в камерах 25 ℃ (77 ℉), интенсивность света 1000 ватт на квадратный метр, что в основном соответствует солнцу в полдень, и плотность атмосферы 1.5, или угол наклона солнца прямо перпендикулярно солнечной панели на высоте 500 футов над уровнем моря.

  Нормальная рабочая температура ячейки (NOCT)

  Не знаю, как вы, а я был летом на крыше, и могу вас уверить, солнечные батареи не 77℉. Они нагреваются намного сильнее, чем на солнце, более 100℉.

  NOCT дает более реалистичный взгляд на реальные условия реального мира и дает вам номинальную мощность, которую вы, вероятно, действительно увидите в своей солнечной системе. Вместо 1000 ватт на квадратный метр он использует 800 ватт на квадратный метр, что ближе к преимущественно солнечному дню с рассеянными облаками. Он использует температуру воздуха 20 ℃ (68 ℉), а не температуру солнечного элемента, и включает в себя ветер со скоростью 2,24 мили в час, охлаждающий заднюю часть наземной солнечной панели (чаще встречается в больших солнечных полях, чем в жилом массиве, установленном на крыше). Эти рейтинги будут ниже, чем у STC, но более реалистичны.

  Характеристики номинальной мощности и солнечных панелей

  Номинальная мощность для солнечных панелей при различной интенсивности света (Вт/м2).В «колене» кривых вырабатывается наибольшая мощность, а напряжение и ток оптимизируются.

  Напряжение разомкнутой цепи (Voc)

  Напряжение холостого хода — это сколько вольт выдает солнечная панель без нагрузки. Если вы просто измерите вольтметром между плюсовым и минусовым выводами, вы увидите Voc. Поскольку солнечная панель ни к чему не подключена, на ней нет нагрузки, и она не производит ток.

  Это очень важное число, так как это максимальное напряжение, которое солнечная панель может производить в стандартных условиях испытаний, поэтому это число следует использовать при определении того, сколько солнечных панелей вы можете подключить последовательно, входя в ваш инвертор или контроллер заряда. .

  Voc потенциально будет ненадолго производиться утром, когда солнце впервые взойдет, а панели остынут, но подключенная электроника еще не вышла из спящего режима.

  Помните, что предохранители и выключатели защищают провода от перегрузки по току, а не от перенапряжения. Таким образом, если вы подадите слишком большое напряжение на большую часть электроники, вы повредите ее.

  Ток короткого замыкания (Isc)

  Ток короткого замыкания – это количество ампер (то есть силы тока), которую вырабатывают солнечные панели, когда они не подключены к нагрузке, а когда плюс и минус проводов панелей напрямую соединены друг с другом.Если вы просто измерите амперметром между плюсовым и минусовым выводами, вы увидите Isc. Это максимальный ток, который солнечные панели будут производить в стандартных условиях испытаний.

  При определении того, сколько ампер может выдержать подключенное устройство, такое как контроллер заряда солнечной батареи или инвертор, используется Isc, обычно умножаемый на 1,25 для требований Национального электротехнического кодекса (NEC) 80%.

  Точка максимальной мощности (Pmax)

  Pmax — это оптимальная точка выходной мощности солнечной панели, расположенная в «колене» кривых на графике выше.Именно здесь сочетание вольт и ампер приводит к наибольшей мощности (Вольты x Амперы = Вт).

  Когда вы используете контроллер заряда или инвертор с отслеживанием точки максимальной мощности MPPT), это точка, в которой электроника MPPT пытается поддерживать вольты и амперы, чтобы максимизировать выходную мощность. Мощность солнечной панели указана как Pmax, где Pmax = Vmpp x Impp (см. ниже).

  Максимальное напряжение в точке питания (Vmpp)

  Vmpp — это напряжение, при котором выходная мощность максимальна. Это фактическое напряжение, которое вы хотите видеть, когда оно подключено к солнечному оборудованию MPPT (например, к солнечному контроллеру заряда MPPT или сетевому инвертору) в стандартных условиях испытаний.

  Максимальный ток в точке питания (Impp)

  Impp — это ток (в амперах), когда выходная мощность максимальна. Это фактическая сила тока, которую вы хотите видеть, когда она подключена к солнечному оборудованию MPPT в стандартных условиях испытаний.

  Пример характеристик солнечных панелей SolarWorld SunModule при стандартных условиях испытаний (STC) и при нормальной рабочей температуре элемента (NOCT).

  Номинальное напряжение

  Номинальное напряжение — это то, что многих смущает. Это не реальное напряжение, которое вы на самом деле будете измерять. Номинальное напряжение – это категория.

  Например, солнечная панель с номинальным напряжением 12 В имеет Voc около 22 В и Vmp около 17 В. Он используется для зарядки аккумулятора 12 В (на самом деле это около 14 В).

  Номинальные напряжения позволяют людям узнать, какое оборудование работает вместе. Они похожи на Geranimals®, где вы сопоставляете животных на этикетках с одеждой, чтобы они соответствовали одежде ( Примечание редактора: большинство из нас здесь, в altE, понятия не имеют, что такое Geranimals®, о которых говорит Эми, но мы надеемся, что вы, ребята, сможете собрать воедино то, что она записывает ).

  Солнечная панель на 12 В используется с контроллером заряда на 12 В, аккумуляторной батареей на 12 В и инвертором на 12 В. Вы можете сделать солнечную батарею на 24 В, соединив две солнечные панели на 12 В последовательно. Панели на 12 В распространены, например, Kyocera 145W, а некоторые производители, такие как Canadian Solar и SolarWorld, производят панели на 24 В.

  12-вольтовые солнечные панели, заряжающие 12-вольтовую батарею с помощью традиционного 12-вольтового ШИМ-контроллера заряда.

  Когда вы отказываетесь от солнечных батарей на батарейках, это становится сложнее, и приращения 12 В больше не нужны. Сетевые солнечные панели с 60 ячейками часто называют панелями с номинальным напряжением 20 В, например, солнечную панель SolarWorld SunModule 290 Вт.

  У них слишком высокое напряжение для зарядки блока батарей на 12 В с помощью традиционного контроллера заряда, но слишком низкое напряжение для зарядки блока батарей на 24 В. Контроллеры заряда MPPT могут изменять выходное напряжение, чтобы их можно было использовать в аккумуляторной системе. См. наш блог, в котором обсуждаются преимущества контроллера заряда MPPT по сравнению с контроллером заряда PWM.

  Солнечная панель с номинальным напряжением 20 В проходит через контроллер заряда солнечной батареи MPPT, поэтому она может эффективно заряжать аккумулятор 12 В.

  Номинальный	12 В	20 В	24 В
  Количество ячеек	36	60	72
  Напряжение холостого хода (Voc)	22 В	38В	46В
  Максимальное напряжение питания (Вмп)	18 В	31В	36В

  Вверху: Приблизительные напряжения для определения номинального напряжения солнечных батарей.

  

  Оставайтесь с нами, чтобы узнать больше

  Теперь вы можете прочитать этикетку солнечной панели и выяснить, что это за характеристики. Оставайтесь с нами, и у нас будет следующая запись в блоге о том, как все эти характеристики объединяются. Мы подробно рассмотрим пример того, как определить размер системы.

  Точка максимальной мощности — обзор

  8.1.6 Контроллер заряда с отслеживанием точки максимальной мощности

  Трекер MPP представляет собой высокочастотный преобразователь постоянного тока в постоянный. Он принимает вход постоянного тока, в нашем случае от солнечных панелей, и преобразует его в высокочастотный переменный ток, а затем выпрямляет его обратно до другого постоянного напряжения и тока, чтобы точно согласовать панели с батареями.Контроллер MPPT «ищет» точку, где возникает резкий пик (ниже), а затем выполняет преобразование напряжения/тока, чтобы изменить его до точных значений, требуемых батареей. В действительности пик всегда будет меняться из-за изменений условий освещения и погоды. Применение MPPT в реальном мире зависит от массива, климата и характера сезонной нагрузки. Если мы ищем увеличение тока, нам нужно условие, при котором Vpp более чем на 1 В выше, чем напряжение батареи.В идеале это наиболее эффективно, когда зимой стоит холодная погода; из-за высокого энергопотребления в жилых районах будет существенный прирост энергии. В более теплую погоду мы, возможно, не сможем выполнить условие Vpp, если батареи не разрядятся. Преимущество высокочастотных цепей также может способствовать его недостатку. Эти схемы могут быть разработаны с очень высокоэффективными трансформаторами и небольшими компонентами. Однако, поскольку части схемы работают точно так же, как радиопередатчик и «вещают» сигналы, вызывающие радио- и телевизионные помехи, изоляция и подавление помех становятся очень важными для высокочастотной схемы.Технология MPPT используется как преимущество в различных условиях окружающей среды из-за разных углов и воздействия солнца.

  Алгоритм P&O, также известный как метод «восхождения в гору», очень популярен и чаще всего используется на практике из-за простоты алгоритма и простоты реализации. Самая основная форма алгоритма P&O работает следующим образом. Кривая выходной мощности фотоэлектрического модуля является функцией напряжения (кривая P – V) при постоянной освещенности и постоянной температуре модуля, при условии, что фотоэлектрический модуль работает в точке, удаленной от MPP.В этом алгоритме рабочее напряжение фотоэлектрического модуля возмущается с небольшим приращением, и наблюдается результирующее изменение мощности P. Если P положителен, то предполагается, что он переместил рабочую точку ближе к MPP. Таким образом, дальнейшие возмущения напряжения в том же направлении должны смещать рабочую точку в сторону МПП. Если P отрицательное, рабочая точка сместилась от MPP, и направление возмущения должно быть изменено на противоположное, чтобы вернуться к MPP.На рис. 8.19 показана блок-схема этого алгоритма.

  Рисунок 8.19. Блок-схема.

  Основой аппаратного обеспечения MPPT является преобразователь постоянного тока в постоянный с переключением. Он широко используется в источниках питания постоянного тока и приводах двигателей постоянного тока с целью преобразования нерегулируемого входного постоянного тока в управляемый выходной постоянный ток с желаемым уровнем напряжения. MPPT использует тот же преобразователь для другой цели: регулирование входного напряжения в PV MPP и обеспечение согласования нагрузки для передачи максимальной мощности. На рис. 8.20 показана схема моделирования, а на рис.8.21 показана усредненная модель понижающего преобразователя. Кодирование алгоритма P&O показано на рис. 8.22. На рис. 8.23 ​​приведены параметры блока управления преобразователем источника напряжения (VSC). Рис. 8.24–8.26 показаны результаты моделирования.

  Рисунок 8.20. Схема имитации.

  Рисунок 8.21. Схема моделирования средней модели понижающего преобразователя.

  Рисунок 8.22. Код для алгоритма.

  Рисунок 8.23. Параметры блока управления ВСК.

  Рисунок 8.24. Выход моделирования.

  Рисунок 8.25. Выходная мощность.

  Рисунок 8.26. Выходное напряжение.

  Примечание. Моделирование начинается со стандартных условий испытаний (25°C, 1000 Вт/м ² ).

  От t = 0 до 0,3 с рабочий цикл повышающего преобразователя является фиксированным (D = 0,5, как показано на осциллографе PV). Таким образом, результирующее напряжение PV равно V= (1 – D)∗Vdc= (1 – 0,5)∗500 = 250 В (см. кривую V_PV на осциллографе PV). Выходная мощность массива фотоэлектрических модулей составляет 96 кВт (см. кривую Pmean), тогда как указанная максимальная мощность при освещенности 1000 Вт/м ² равна 100.7 кВт. Отмечено, что в сети напряжение и ток фазы А на шине 25 кВ совпадают по фазе (коэффициент мощности равен единице).

  При t = 0,3 с MPPT включен. Регулятор MPPT начинает регулировать напряжение PV, изменяя рабочий цикл, чтобы получить максимальную мощность. Максимальная мощность (100,7 кВт) достигается при коэффициенте заполнения D = 0,453.

  От t = 0,3 до 0,5 с фотоэлектрическая батарея работает в стандартных условиях испытаний (25°C, 1000 Вт/м ² ). Рабочий цикл D варьируется от 0,450 до 0,459. Напряжение PV = 273.5 В (Nser∗Vmp = 5∗54,7 = 273,5 В) и средняя мощность = 100,7 кВт, как и ожидалось по спецификациям фотоэлектрического модуля.

  От t = 0,5 до 1,0 с солнечная радиация снижается с 1000 до 250 Вт/м ² .