AFR061 Solarenergie-Trainingsgerät – Didaktisches Gerät für die Berufsausbildung – Trainingsgeräte für erneuerbare Energien
I. Geräteübersicht
1 Einleitung
1.1 Übersicht
Dieses Trainingssystem simuliert die Stromerzeugung mit Solarenergie und ermöglicht es Schülern und Studierenden, die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie zu erlernen. Das Gerät fördert die praktischen Fähigkeiten der Schüler und eignet sich für technische Universitäten, Ausbildungsinstitute und Fachschulen.
1.2 Merkmale
(1) Solarenergie-Trainingsgerät: Die Anlage besteht aus einer Aluminium-Säulenkonstruktion. Das Photovoltaikmodul ist nachführbar und verstellbar, die simulierte Lichtquelle kann horizontal um 120 Grad ausgerichtet werden.
(2) Das System ermöglicht den Aufbau verschiedener Experimentierschaltungen und -komponenten. Die Schüler und Studierenden können diese zu unterschiedlichen Schaltungen kombinieren und so verschiedene Experimente und Trainingsinhalte durchführen.
(3) Trainingsarbeitsplatz mit Sicherheitssystem. Größe des Trainingstisches: Aluminiumrahmen, Hängebox aus Aluminiumlegierung, mit Universalrollen am Boden, Abmessungen 1400 mm × 700 mm × 1500 mm (L × B × H)
Parameter des einzelnen Solarmoduls:
Nennspitzenleistung: 30 W
Kurzschlussstrom: 1,9 A
Spitzenstrom: 1,7 A
Leerlaufspannung: 18,5 V
Parameter des Akkus:
Spannung: 12 V
Kapazität: 12 Ah
Batterieverlustspannung: 10 V ± 1 V
Norm: GB/T 9535
Relative Luftfeuchtigkeit: 35–85 % rF (nicht kondensierend)
Betriebsumgebung: Temperatur -10 °C bis +40 °C, maximal 80 °C
Umgebungsluft: nicht korrosiv, keine brennbaren Gase, kein leitfähiger Staub Leistungsaufnahme: ≤ 5000 W
Betriebsspannung: AC 220 V ± 5 %, DC 24 V
Stromversorgung: Einphasig, dreiadrig, AC 220 V ± 5 %, 50 Hz
Betriebsart: Dauerbetrieb
II. Systemskizze
Das System ist in drei Teile gegliedert: Photovoltaik-Stromerzeugungssystem, Steuerungssystem und Wechselrichtersystem. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem besteht aus simulierten Lichtquellen, Photovoltaik-Solarmodulen und Speicherbatterien. Das Steuerungssystem besteht aus einem Photovoltaik-Regler. Das Wechselrichtersystem besteht aus einem Frequenzumrichter und der Lasteinheit.
1. Simuliertes Photovoltaik-Stromerzeugungssystem: Das System verwendet zwei 30-W-Solarmodule, die je nach Systemspannung in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Die simulierten Sonnenlichtquellen bestehen aus zwei Hochleistungs-Metallhalogenidlampen. Deren relative Position zu den Photovoltaikmodulen kann angepasst werden, um den Sonnenstand zu simulieren. Dies ermöglicht die einfache Demonstration verschiedener Sonneneinstrahlungsbedingungen.
2. Speicherbatterien: Bestehend aus vier wartungsfreien, gekapselten 12V/12Ah-Akkumulatoren. Diese können sowohl parallel zu einem 12V/48Ah-System als auch in Reihe zu einem 24V/24Ah-System geschaltet werden. Dies ermöglicht ein tieferes Verständnis der Reihen- und Parallelschaltung von Akkumulatoren.
3. Controller-Anschlusskasten: Der Anschlusskasten verwendet einen industriellen Laderegler. Er steuert die Leistung von Windgeneratoren und Photovoltaikmodulen zum Laden der Akkus. Über das LCD-Display können die Systembetriebsparameter angezeigt und benutzerdefinierte Parameter eingestellt werden. Ein umfassender Schutz vor Überladung und Überstrom ist integriert.
4. Wechselrichter-Anschlusskasten: Verwendet einen intelligenten 12V/24V-Frequenzwechselrichter mit 220V AC Ausgangsspannung, 600W Dauerleistung und 1000W Spitzenleistung. Der Wirkungsgrad liegt über 90%. Bei niedrigem Ladezustand erfolgt eine automatische Warnung.
5. Messgeräte-Anschlusskasten: Zeigt in Echtzeit die erzeugte Spannung, den erzeugten Strom, die Ladespannung, den Ladestrom, die Wechselrichterspannung und den Wechselrichterstrom an.
6. Lastanschlusskasten: Geeignet für Glühlampen, Energiesparlampen und Axialventilatoren; führt verschiedene Lasttests für 220 V Wechselstrom durch, die vom Wechselrichter umgewandelt werden.
III. Versuchsinhalte
1. Versuchsliste
(1) Batteriefunktionsprüfung: 1) Elektrische Parameter 2) Reihen- und Parallelschaltung der Batterie
(2) Laderegler-Experiment: 1) Verpolungsschutz 2) Überladeschutz 3) Tiefentladeschutz 4) Entladeschutz
(3) Leerlaufspannungsprüfung einer Photovoltaik-Batterie
(4) Kurzschlussstromprüfung einer Photovoltaik-Batterie
(5) Leistungsprüfung einer Photovoltaik-Batterie
(6) Ausgangsverhalten einer Photovoltaik-Batterie
(7) Ladeprinzip einer Photovoltaik-Batterie
(8) Entladeschutz einer Photovoltaik-Batterie
(9) Reihen- und Parallelschaltung einer Photovoltaik-Batterie
(10) Grundlagen des Wechselrichters
(11) Ausgangssignalform eines einfachen Wechselrichters
(12) Wechselrichterbetrieb einer Wechselstromlast
(13) Strommessung einer Solarzelle bei wechselnder Lichtquelle
(14) Spannungs- und Stromkennlinie einer Siliziumzelle bei unterschiedlicher Beleuchtung (15) Ermittlung der maximalen Ausgangsleistung einer Siliziumzelle bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken.
(16) Berechnung des Wirkungsgrads der Photovoltaikzelle.
(17) Experiment zur Reihen- und Parallelschaltung von Photovoltaikzellen.
(18) Berechnung der durchschnittlichen Leistung des Siliziumzellenpanels.
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