Электродвигатели с питанием от солнечных батарей

Электродвигатель работает при токе солнечной батареи 10 нА

ON Semiconductor 2N4401 2N4403

В приложениях, работающих на солнечных батареях и бóльшую часть времени находящихся в неактивном состоянии, в качестве накопителей энергии часто бывает практичнее использовать конденсаторы вместо менее надежных аккумуляторов. Типичными примерами таких приложений могут служить устройства позиционирования солнечных модулей, передатчики телеметрической информации, дозировочные насосы для химических реагентов, регистраторы данных и игрушки на солнечных батареях.

От выхода фотогальванического элемента небольшого калькулятора схема на Рисунке 1 может почти в полной темноте питать небольшой мотор, подобный тем, что используются в пейджерах. Схема периодически заряжает конденсатор C₁ емкостью 4700 мкФ до напряжения 1.75 В, а затем разряжает его на электромотор. Уровень освещенности, при которой может работать эта схема, ограничивается только величиной тока утечки через p-n переход солнечного элемента. Токи утечки и переключения самой схемы настолько малы, что, при условии использования накопительного конденсатора с малыми утечками, она может вращать мотор при входном токе 10 нА. Транзисторы Q₁ и Q₂ образуют пару с регенеративным характером переключения, подобную тиристору. Диоды 1N4007, установленные вместо резисторов, шунтируют токи утечки транзисторов и светодиода.

Рисунок 1.	Периодически заряжая накопительный конденсатор и разряжая его на небольшой электромотор, эта схема может обеспечивать его вращение при входном токе всего 10 нА.

Когда напряжение на конденсаторе C₁ приближается к 1.75 В, зеленый светодиод начинает проводить ток и открывает транзистор Q₁, ток которого, в свою очередь, поступает в базу Q₂. Усиленный ток базы вызывает изменение напряжения на коллекторе Q₂. Падение напряжения между базой и эмиттером выходного транзистора Q₄ изолирует коллектор Q₂ от этого транзистора, а напряжение база-эмиттер Q₃ и конденсатор C₂ емкостью 10 нФ изолируют Q₂ от постоянного смещения на базе Q₂. Однако, имеющий наноамперный уровень скачок тока коллектора Q₂ через конденсатор C₂ передается на базу транзистора Q₁, инициируя процесс регенеративного переключения. Наноамперные уровни переключения схемы и заряда конденсатора C₁ здесь достигаются благодаря использованию вместо подтягивающих резисторов диодов с низкими утечками, а также благодаря тому, что в начале регенеративного процесса нагрузка изолируется от остальной схемы, а постоянное смещение базы Q₁ изолируется от коллектора Q₂. По мере развития процесса регенерации транзистор Q₃ образует путь для протекания постоянного тока между базой транзистора Q₁ и коллектором Q₂. На этом этапе выходной транзистор Q₄ также входит в насыщение и включается мотор.

Большой ток мотора быстро разряжает конденсатор C₁ до напряжения 1.1 В, при котором Q₁ больше не может поддерживать регенеративный процесс из-за потери напряжения на переходах коллектор-эмиттер транзисторов Q₁ и Q₃. Резистор сопротивлением 100 Ом и обратный заряд конденсатора C₂ переводят транзистор Q₁ в состояние отсечки, и начинается следующий цикл заряда накопительного конденсатора. Для увеличения напряжения переключения схемы замените зеленый светодиод синим, или последовательно со светодиодом включите обычный диод. Если вы не планируете использовать схему при входных токах менее 1 мкА, для улучшения помехоустойчивости диоды 1N4007 можно заменить резисторами 10 МОм. У долго хранящихся конденсаторов увеличивается ток утечки. Такие конденсаторы, возможно, вам придется отформовать, подключив их на несколько дней к 9-вольтовой батарее. Для того чтобы схема заработала при очень слабом освещении, используйте две солнечные панели, соединенные последовательно.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

солнечные батареи для электродвигателей

#1 евгений46

Основной экипаж

7 сообщений

• Из: курск
• Судно: катер
• Название: chelenger

Есть идея по строительству катера с двумя двигателями электрическим на солнечных батареях и дизельным для дальних походов или переделки какого нибудь Б/у не меньше 8 м.
хотел у Всех спросить :

-Ваше мнение о применении электродвигателей и фотоэлектрических комплектов на катерах свыше 8м
— Есть ли такие катера
-Где купить большой электромотор на катер
-Как разместить двигатели

Буду признателен за все Ваши мысли.

#2 YachtWorld

Капитан

7 126 сообщений

• Из: ***
• Судно: **
• Название: **

если по порядке ;

тема очень интересная

они есть давно и каждым днём больше

мотор должен быть эфективный, не большой

классический валовый движитель

#3 евгений46

Основной экипаж

7 сообщений

• Из: курск
• Судно: катер
• Название: chelenger

Если можно то по подробней про валовый движитель а то по запросу в интернете всплывают подводные лодки

Я думаю что фотоэлектрический комплект подберут без проблем а вот движетель будет сложней

Если есть информация скинте пожалуйста ссылку хочется почитать . и еще вопрос по поводу размещения двигателей как лучше разместить их если они будут рядом не будет ли уводить катер или придется ставить три мотора по центру дизель по краям электрические

#4 евгений46

Основной экипаж

7 сообщений

• Из: курск
• Судно: катер
• Название: chelenger

#5 YachtWorld

Капитан

7 126 сообщений

• Из: ***
• Судно: **
• Название: **

#6 евгений46

Основной экипаж

7 сообщений

• Из: курск
• Судно: катер
• Название: chelenger

#7 YachtWorld

Капитан

7 126 сообщений

• Из: ***
• Судно: **
• Название: **

#8 BotsmanJ

Модератор форума

6 104 сообщений

• Из: Ростов-на-Дону
• Судно: Скат, Спринт-Б
• Название: Микла

#9 Алексей DA

Рулевой 1-го класса

Основной экипаж

657 сообщений

• Из: Москва
• Судно: Яхта
• Название: TATIANA

#10 дедок

Капитан

1 071 сообщений

• Из: Саратов
• Судно: самодельный автобот
• Название: без названия

Сообщение отредактировал дедок: 10 октября 2009 — 10:26

#11 lakirovka

Инженер

1 275 сообщений

• Из: Москва
• Судно: Сани фокса
• Название: Ветрогон

#12 YachtWorld

Капитан

7 126 сообщений

• Из: ***
• Судно: **
• Название: **

Евгений.
Привет.
Я тоже думаю о маленькой лодке с электромотором, с возможностью подзарядки.
Я не электрик, но многое почерпнул здесь
http://www.torqeedo-motors.ru/
Стоит все безумных денег.

можно по домашному:

там по картинкам кликни под ссылкой HOW ED IS BUILT.

#13 M M

Капитан

1 115 сообщений

• Из: Н.Новгород
• Судно: СТРИЖ

Чтобы развить скорость 8-10 км\час, на 8 метровом катере, надо иметь эл.двигатель около 5Квт.
Спрашивается — о каких солнечных батареях можно говорить? (одна солнечная батарея размером 1.3 кв.метров, может дать всего 150Ватт. http://www.svs-solar.ru/solnechnye-batarei/browse.html при цене на нее 27.000руб.
Нужно 8-10 двухсот амперных АКБ на 2 часа плавания.
Электродвигатели, экономически выгодны только на малых, легких судах, да и там солнечная батарея, только для подзаряда аккумуляторов.

#14 StrangerM

Модератор форума

15 683 сообщений

• Из: СПб
• Судно: МН
• Название: Stranger

#15 CO6AKA

Рулевой 1-го класса

Основной экипаж

794 сообщений

• Из: Новосибирск

Я уже писал в «понтонах» про лодку на батарейках New ERA
не буду много повторяться вот ссылка http://www.spanglefi. sp?pageid=68850

Вот кратко данные лодки

o Длина: 6 метров (корпус); 7.4 метров с гребным колесом.
o ширина: 2.2 метра.
o Глубина погружения: пустой лодки приблизительно 14 см и 20 см в предельной нагрузке.
o Гребные колеса: 2x 130 см в диаметре, 65 см шириной, 16 весел;
o Регулируемая высота погружения гребных колес.

o Солнечные батареи: 4×120 Ватт
o Аккумуляторные батареи: 4 — 6 батарей по 12V 70Ah каждая.
o Электромоторы: 2x Lynch LEM-170 (я смотрел вроде от 4 до 7кВт.
o Привод на гребные колеса: зубчатый ремень или цепь.
o Резервный двигатель: двухтактный, подвесной 8 л.с. Yamaha .

o Рубка; 1-2 места;
o Размещение пассажиров; скамьи и складные места для 8 пассажиров.

Скорость и автономность:

o Эффективная эксплуатационная скорость на электромоторах: 2.5 узла.
o Максимальная скорость на электромоторах: 3.5 узла.
o Максимальная скорость; электрический привод + подвесной ДВС 8л.с. 7 узлов.
o Ход на батареях при скорости 2.5 узла: приблизительно 6 часов
o Ход на батареях при скорости 3.5 узлах: приблизительно 2 часа

Можно еще поискать в google про solarshuttle и прочие проекты.
Вполне рабочая идея. для тех кому лодка нужна только в выходные.. думаю за неделю АКБ зарядится при любой погоде. В конфе про солнечные батареи я приводил данные об использовании солнечной батареи для зарядки автомобильной АКБ.

#16 StrangerM

Модератор форума

15 683 сообщений

• Из: СПб
• Судно: МН
• Название: Stranger

Есть идея по строительству катера с двумя двигателями электрическим на солнечных батареях и дизельным для дальних походов или переделки какого нибудь Б/у не меньше 8 м.
хотел у Всех спросить :

-Ваше мнение о применении электродвигателей и фотоэлектрических комплектов на катерах свыше 8м
— Есть ли такие катера
-Где купить большой электромотор на катер
-Как разместить двигатели

Буду признателен за все Ваши мысли.

#17 AMN

Капитан

34 395 сообщений

• Из: Санкт- Петербург
• Судно: мотолодка
• Название: Акула

Была такая тема, вроде, от AMN. По второму кругу? Еще спецов по электроприводам, преобразовательной технике и т.п. подтянется. Можно нанотехнологии. Наночастицы на винте и корпусе. Повышают кпд движителя выше 100%.

#18 дедок

Капитан

1 071 сообщений

• Из: Саратов
• Судно: самодельный автобот
• Название: без названия

угу, была, все посчитали. можно забыть. если конечно для дела , а не для игр. Сложно, дорого, неэффективно- таково резюме. Ну и про солнечные панели , в нашем климате, просто смешно.

#19 CO6AKA

Рулевой 1-го класса

Основной экипаж

794 сообщений

• Из: Новосибирск

Ребята, не надо так категорично. Даже в пасмурную погоду солнечная батарея 120вт способна зарядить 60-80Ач АКБ. Не поленитесь изучить вопрос в инете.
Да даже тот же SolarSuttle в Лондоне (смотрел про него по Discovery) успешно возит людей на 200км по Темзе и приносит прибыль в секторе пассажирских городских перевозок (им там кое-где на пароме по реке гораздо быстрее чем по городу в пробках на автобусе-машине)
Не поленитесь посмотреть http://www.solarshuttle.org/
Так это посудина на 42 рыла, 14+ метров и скорость 8км/ч. 7 солнечных батарей и АКБ с отдачей 2кВт. Максимальная дальность плавания — 132 км.
Экономит до $10 тыс. ежегодно, а цена всего 20% дороже аналогичной дизельной лодки.

Сложности есть.. но не все так плохо. И главная сложность это как раз не солнечные батареи (они не так дороги как кажется) А нормальные тяговые АКБ глубокого разряда. Вот это и дорого и тяжело.

#20 StrangerM

Модератор форума

15 683 сообщений

• Из: СПб
• Судно: МН
• Название: Stranger

#21 YachtWorld

Капитан

7 126 сообщений

• Из: ***
• Судно: **
• Название: **

#22 дедок

Капитан

1 071 сообщений

• Из: Саратов
• Судно: самодельный автобот
• Название: без названия

Считаем опять (все округляется в сторону «применить солнечные батареи»). Мне до шхер от Приозерска 20 км, пусть 2 часа со скоростью 10 км/час (гладкое озеро) при электрических 10 кВт. КПД машины 100%. Пусть сеть 100В, тогда Е=10000*(2+2)=40000 Вт*час (2+2 — туда, обратно). => Емкость аккумуляторной батареии =40000/100=400 А*час
или 16 аккумуляторов 12В на 200 А*час. (около 1 т. весом). Теперь батарея 200Вт в сутках 10 часов светит солнце.
40000/200=200 час/10 час=20 суток.

В расчете присутствуют 2 глобальные ошибки.
1. АКБ нельзя разряжать в ноль. (обычно до 70-75% от емкости)
2. При разряде АКБ большими токами, фактически отданная емкость составит менее 50% от указанной (емкость АКБ указывается в режиме 10 часового разряда. )

Вот выдержка.
Сила разрядного тока. Режимы разряда условно разделяют на длительные и короткие. При длительных режимах, разряд совершается малыми токами в ходе нескольких часов. Например, 5-, 10- и 20-часовой разряды. При коротких или стартерных разрядах сила тока в несколько раз больше номинальной емкости аккумулятора, а разряд продолжается несколько минут или секунд. При повышении разрядного тока скорость разряда поверхностных слоев активной массы возрастает в большей степени, чем глубинных. В результате рост сернокислого свинца в устьях пор происходит быстрее, чем в глубине, и пора закупоривается сульфатом раньше, чем успевает прореагировать ее внутренняя поверхность. Вследствие прекращения диффузии электролита внутрь поры реакция в ней прекращается. Следственно, чем больше разрядный ток, тем ниже емкость аккумулятора, а следовательно, и коэффициент использования активной массы. Так, например, при разряде батареи емкостью 55 А•ч током 2,75 А при температуре электролита +25 °С ее емкость составляет C20=55÷60А•ч, а при разряде током 255А (4,6C20) емкость уменьшается более чем в 2 раза и составляет всего 22А•ч. Для оценки пусковых качеств автомобильных аккумуляторов, их емкость характеризуется также количеством прерывистых стартерных разрядов (например, длительностью 10-15с с паузами между ними по 60с). Емкость, которую отдает батарея при прерывистых разрядах, превосходит емкость при непрерывном разряде тем же током, в особенности при стартерном режиме разряда (Ip = 2÷5 C20). В настоящее время в международной практике оценки емкостных характеристик стартерных аккумуляторов используется понятие «резервная» емкость. Она характеризует время разряда батареи (в минутах) при силе разрядного тока 25А независимо от номинальной емкости аккумуляторной батареи. По усмотрению изготовителя допускается устанавливать величину номинальной емкости при 20-часовом режиме разряда в ампер-часах или по резервной емкости в минутах.

Вот и прикиньте реально необходимую емкость АКБ.
По упрощенным подсчетам, емкость АКБ должна быть порядка 1000А*час, для работы 10.000W мотора в течение 4х часов.

#23 YachtWorld

Капитан

7 126 сообщений

• Из: ***
• Судно: **
• Название: **

#24 дедок

Капитан

1 071 сообщений

• Из: Саратов
• Судно: самодельный автобот
• Название: без названия

главная глобальная ощибка — теоритическая база обсуждения из прошлого века.

#25 StrangerM

Модератор форума

15 683 сообщений

• Из: СПб
• Судно: МН
• Название: Stranger

В расчете присутствуют 2 глобальные ошибки.
.

Вот и прикиньте реально необходимую емкость АКБ.
По упрощенным подсчетам, емкость АКБ должна быть порядка 1000А*час, для работы 10.000W мотора в течение 4х часов.

Источник