Експериментални източници на енергия
Й. Войцеховски, 1979.
Описани са различни методи за получаване на електрическа енергия. За домашни любимци.
Файлът е в RAR архиваСтраница за изтегляне на архиватора WinRAR
В допълнение към класическите химически източници на ток: сухи галванични елементи и батерии, както и всички видове преобразуватели (машина, вибратор, транзистор), ние използваме в нашите експерименти устройства, които преобразуват топлината, светлината, радиовълните и звука в електрически ток. Трябва обаче да се отбележи, че въпреки простотата на веригите, такива преобразуватели на мощност обикновено са трудни за регулиране, главно поради ниската си мощност и ниска ефективност. Тук се открива голямо поле за дейност за упорити експериментатори.
6.1. Светлинна енергия
Мощността на слънчевите лъчи, падащи вертикално върху външната част на атмосферата, е приблизително 1350 W/m 2. В средните ширини мощността за земната повърхност е 300 W/m 2 през лятото и 80 W/m 2 през зимата. Приблизителните стойности на интензитета на различни източници на светлина (в микроват на квадратен метър) са съответно равни: слънчева светлина 10 6 и по-висока, флуоресцентна лампа 1. 10, лунна светлина - 10 -1. 1, добро електрическо осветление - 10 -2, слаба светлина (трудно различима) 10 -10 .
Усилията на дизайнерите се насочват към използването на фотоволтаични клетки за директно превръщане на слънчевата енергия в електрическа енергия. Фотоволтаичните клетки, наричани още слънчеви клетки, се състоят от поредица от фотоволтаични клетки, свързани последователно или паралелно. Ако преобразувателят трябва да зарежда батерия, която доставя, например, радиоустройство в облачно време, тогава той е свързан паралелно с клемите на слънчевата батерия (Фигура 6.1, b).
Елементите, използвани в слънчевите клетки, трябва да имат висока ефективност, благоприятни спектрални характеристики, доста ниско вътрешно съпротивление, ниска цена, опростен дизайн и ниско тегло. За съжаление само няколко от известните към момента фотоклетки отговарят на тези изисквания поне частично. Това са предимно някои видове полупроводникови слънчеви клетки. Най-простият от тях - селенът - има максимална спектрална характеристика за дължина на вълната 560 nm, което почти съответства на максималната радиация в слънчевия спектър. За съжаление ефективността най-добрите селенови фотоклетки са малки (0,1. 1%), а вътрешното им съпротивление достига (1,50) x10 3 Ohm, което не им позволява да бъдат свързани към схеми с ниско входно съпротивление и отрича практическата им стойност. Но тези елементи лесно се използват от радиолюбителите, тъй като са евтини и достъпни (те са инсталирани в много измервателни уреди за фотоекспозиция).
Основата на слънчевите клетки са силиконови фотоконвертори под формата на кръгли или правоъгълни плочи с дебелина 0,7. 1 mm и площ до 5,8 cm 2. Опитът показва, че малките елементи с площ около 1 см 2 дават добри резултати. Фотоклетка с работна повърхност 1 cm 2 генерира ток от 24 mA при напрежение 0,5 V (при товар от 0,3 V), има ефективност. около 10%
Няколко примера за практическо използване на слънчевите клетки са показани на фиг. 6.1. Те се използват заедно с химически източници на ток за захранване на устройства на изкуствени земни сателити и техните модели (виж фиг. 16.22).
Силициевите слънчеви клетки все още са много скъпи. Предвижда се обаче в бъдеще те да намерят широко приложение в домакинството. Изчислено е, че за осветяване на стая с 3 A x 110 V лампи е достатъчно да се използва слънчева батерия 2 x 2 x 0,05 m, която зарежда алкалната батерия.
Слънчевите клетки също са създадени от полупроводникови материали, например от кадмиев сулфид CdS с теоретична ефективност. 18% и едс 2. 2.5V на пряка слънчева светлина. Между другото практическата ефективност е фотоволтаичните преобразуватели (около 10%) надвишават по-специално ефективността парен локомотив (8%), слънчева енергийна ефективност в растителния свят (1%), както и ефективност много хидравлични и вятърни устройства. Фотоволтаичните преобразуватели имат практически неограничена дълготрайност.
За сравнение представяме стойностите на ефективността. различни източници на електрическа енергия (в проценти): комбинирана топлоелектрическа централа - 20. 30, полупроводников термоелектрически преобразувател - 6. 8, селенова фотоклетка - 0.1. 1, слънчева батерия - 6.11, горивна клетка - 70, оловно-киселинна батерия 80.90, алкална батерия - 50. 60, сребърно-цинкова батерия 88.95.
Фигура: 6.1. Слънчеви панели
а - последователни (или паралелни) 1 и смесени 2 връзки на фотоволтаични клетки; b - схема за зареждане на миниатюрни батерии; в - дизайнът на захранващия източник, монтиран на корпуса на приемника, може да се регулира ъгълът на осветяване на батериите (в нашия случай на четири елемента); г - дизайн на захранването; г - модел на ферибот; д - батерия от клетки, изработени от транзистори.
Фотоклетките могат да бъдат свързани последователно, паралелно, смесени (фиг. 6.1, а). Те могат да работят при изкуствено осветление с електрическа лампа 200-300 W. В този случай трябва да обърнете внимание на факта, че температурата на фотоклетката не надвишава + 70 ° C. Минималната допустима температура е -30 ° C.
1. Селенова слънчева клетка. Можете да използвате всякакъв вид селенови фотоклетки от фотоекспозиционен измервателен уред или самоделни (вижте фиг. 2.10). Захранване от този тип захранва приемник с 1.3 транзистора. Той трябва да се състои от 10 фотоконвертора, свързани последователно. Батерията осигурява ток от 1 mA и напрежение от 4,5 V, когато е осветена от слънчева светлина или електрическа лампа с висока мощност. За захранване на единични транзисторни приемници е достатъчно, че батерията съдържа 4,6 клетки и при облъчване от перпендикулярно падаща слънчева светлина на повърхността си развива ток от 1 mA при напрежение 2,3 V. Същата батерия, инсталирана през деня на прозорец, но не осветен от слънцето, осигурява ток само 1 mA @ 1,5 V.