Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)

Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)Bài báo cáo thực hành môn lưu trữ điện năng ( Nhóm Hữu Phúc)

Môn học: Hệ thống lưu trử điện

Nhóm thực hành: Hệ thống lưu trử điện

1 Nguyễn Hữu Phúc 21575103011003

0

2 Nguyễn Văn Phương 21575103011005

2

3 Thái Doãn Hùng 21575103011004

4 4

Ý kiên nhận xét của giảng viên hướng dẫn:

………

………

………

………

………

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Máy phát điện xoay chiều 1 pha 5

Hình 2 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha 10

Hình 3 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều 11

Hình 4 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha 12

Hình 5 Pin năng lượng mặt trời 14

Hình 6 pin năng lượng mặt trời được lắp vào robot 17

Hình 7 Nguồn điện di động 17

Hình 8 Nguồn điện cho các tòa nhà 18

Hình 9 Nhà máy pin năng lượng mặt trời 19

Hình 10 vật liệu làm pin năng lượng mặt trời chủ yếu hiện nay 21

Hình 11 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời 22

Hình 12 Lớp kính cường lực pin năng lượng mặt trời 23

Hình 13 Tấm nền mặt sau của pin 24

Hình 14 Khung nhôm pin năng lượng mặt trời 25

Hình 15 Jack kết nối MC4 26

Hình 16 Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời 26

Hình 17 Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời 27

Hình 18 Máy phát điện 1 chiều 31

Hình 19 Máy phát điện kích từ độc lập 34

Hình 20 Máy điện một chiều kích từ song song 35

Hình 21 Máy điện một chiều kích từ nối tiếp 36

Hình 22 Máy phát điện 1 chiều kích từ hỗn hợp 37

Hình 23 Cấu trúc máy phát điện một chiều 38

Hình 24 Nguyên lý hoạt động máy phát điện 1 chiều 39

Hình 25 Hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới 41

Hình 26 Sơ đồ đấu nối hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới 42

Hình 27 PANEL MẶT TRỜI 45

Hình 28 Bộ điều khiển sạc hệ thống năng lượng mặt trời 47

Hình 29 AC-DC INVERTER 49

Hình 30 BATTERY (Ắc-quy) của hệ thống năng lượng mặt trời 51

Hình 31 Hệ thống pin năng lượng mặt trời 52

Hình 32 hệ thống cung cấp mặt trới nối lưới sử dụng bộ chuyển đổi nguồn ATS.54 Hình 33 Sơ đồ đáu nối hệ thống cung cấp mặt trới nối lưới sử dụng bộ chuyển đổi nguồn ATS 57

Hình 34 Thiết bị chuyển mạch tự động 58

Hình 35 Bộ điều khiển ATS 59

Hình 36 Hệ thống thanh cái 59

Hình 37 Cầu chì 60

Hình 38 Rơ le bảo vệ 60

Hình 39 Đèn báo trạng thái 61

Hình 40 Nguyên lý hoạt động của ATS 61

MỤC LỤC

Trang

Bài thực hành 1: Máy phát điện xoay chiều 1 pha 5

Bài thực hành 2: Tìm hiểu về tấm Pin mặt trời 14

Bài thực hành 3: Máy phát điện một chiều 31

Bài thực hành 4: Tìm hiểu về hệ thống cung cấp mặt trới nối lưới 41

Bài thực hành 5: Tìm hiểu về hệ thống cung cấp mặt trới nối lưới sử dụng bộ chuyển đổi nguồn ATS 54

Bài thực hành 1: Máy phát điện xoay chiều 1 pha

1 Tổng quan về máy phát điện xoay chiều 1 pha

bị và hệ thống khác nhau trong cuộc sống hàng ngày

Hình 1 Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Với sự tiến bộ của công nghệ, máy phát điện xoay chiều hiện đại đã đượctrang bị các tính năng thông minh và hiệu suất cao Chúng có thể tự động kiểmsoát và duy trì mức công suất ổn định, giúp tiết kiệm nhiên liệu và kéo dài tuổi

Sự linh hoạt của máy phát điện xoay chiều 1 pha cho phép chúng ta sử dụngchúng không chỉ trong các công trình xây dựng lớn, mà còn trong các hoạt độnggia đình, du lịch, hay các sự kiện ngoài trời Chúng có thể cung cấp nguồn điệntin cậy để chúng ta tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn.

Với những ưu điểm và tính năng của máy phát điện xoay chiều 1 pha, chúng

đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại Từ việccung cấp nguồn điện dự phòng cho các hộ gia đình cho tới việc hỗ trợ sản xuấtcông nghiệp, máy phát điện xoay chiều đã và sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọngtrong việc biến đổi cơ năng thành điện năng

1.2 ưu và nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 1 pha

Máy phát điện xoay chiều 1 pha, thường được sử dụng để cung cấp điện cho cácthiết bị gia đình hoặc ứng dụng nhỏ Dưới đây là một số ưu và nhược điểm củamáy phát điện xoay chiều 1 pha:

2 Độ ồn cao: Một số máy phát điện 1 pha có thể tạo ra độ ồn cao khi hoạt động,điều này có thể là vấn đề trong môi trường yên tĩnh hoặc trong các ứng dụng yêucầu ít tiếng ồn.

3 Chất lượng điện năng thấp: So với máy phát inverter, máy phát điện xoay chiều

1 pha có thể tạo ra điện năng với chất lượng thấp hơn, gây ra sự không ổn địnhtrong việc cung cấp điện cho các thiết bị nhạy cảm

4 Hiệu suất không cao: Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của máy phát điện xoaychiều 1 pha thường không cao bằng so với máy phát inverter, có thể dẫn đến tiêuthụ nhiên liệu nhiều hơn

2 Phân loại

Máy phát điện xoay chiều 1 pha thường được phân loại dựa trên nhiều tiêu chíkhác nhau như loại đối tác, công suất, ứng dụng và cấu trúc Dưới đây là một sốcách phân loại phổ biến:

1 Theo Loại Công Suất:

Có ba loại máy phát điện xoay chiều 1 pha chính:

 Máy phát điện nhỏ có công suất dưới 5 kW, thường được sử dụng cho cácnhu cầu sử dụng cá nhân hoặc trong các tình huống khẩn cấp như mất điện.Đây là lựa chọn lý tưởng để cung cấp nguồn điện cho các thiết bị gia đìnhnhư đèn, quạt, tivi và thiết bị gia đình khác

 Máy phát điện trung bình có công suất từ 5 kW đến 30 kW Loại này thườngđược sử dụng trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ, nơi cần nguồn điện liêntục để vận hành các thiết bị và hệ thống quan trọng Máy này có khả năngcung cấp nguồn điện cho một số lượng lớn thiết bị và có thể xử lý tải cao

 Máy phát điện công suất lớn có công suất trên 30 kW Đây là loại máy phátđiện được sử dụng trong các công trình xây dựng, nhà máy sản xuất và cáckhu vực đòi hỏi nguồn điện mạnh mẽ để vận hành các thiết bị công nghiệphoặc hệ thống lớn Máy phát điện công suất lớn này có khả năng cung cấpnguồn điện ổn định và liên tục trong thời gian dài.

2 Theo Loại Nhiên Liệu:

Có ba loại máy phát điện xoay chiều 1 pha chính:

 Máy phát điện xăng thường được sử dụng cho các công việc nhỏ hoặc trongcác tình huống khẩn cấp Xăng rất dễ tiếp cận và máy phát điện xăng thườngnhẹ, di động và tiện lợi Tuy nhiên, giá thành vận hành của máy phát điệnxăng có thể cao hơn so với các loại máy sử dụng nhiên liệu khác

 Máy phát điện dầu diesel là lựa chọn thông minh cho các công việc cần côngsuất lớn và hoạt động liên tục trong thời gian dài Dầu diesel có mật độ nănglượng cao hơn so với xăng, giúp máy hoạt động hiệu quả hơn Máy phát điệnnày thường ít tiếp xúc với không khí bên ngoài, điều này giúp gia tăng tuổithọ của máy và giảm thiểu sự hao mòn

 Máy phát điện khí đốt (gas) cũng là một lựa chọn phổ biến, đặc biệt trongcác khu vực có nguồn cung cấp gas dồi dào Máy phát điện này hoạt độngsạch hơn so với xăng và dầu diesel, giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm Tuynhiên, việc tiếp cận gas có thể hạn chế ở một số khu vực và yêu cầu hệ thống

an toàn để xử lý gas

3 Theo Ứng Dụng:

Có ba loại máy phát điện xoay chiều 1 pha chính:

 Máy phát điện dự phòng được sử dụng để cung cấp điện trong trường hợpmất điện lưới Máy phát điện dự phòng thường có công suất nhỏ, từ vài kW

đến vài chục kW Chúng thường được sử dụng trong các hộ gia đình, vănphòng, bệnh viện, và các cơ sở khác cần có nguồn điện dự phòng.

 Máy phát điện công nghiệp được sử dụng trong các nhà máy, xưởng sảnxuất, và các cơ sở công nghiệp khác Máy phát điện công nghiệp thường cócông suất lớn, từ vài trăm kW đến vài MW Chúng được sử dụng để cungcấp điện cho các thiết bị công nghiệp, chẳng hạn như máy móc, thiết bị điện,

và các thiết bị khác

 Máy phát điện di động được sử dụng để cung cấp điện cho các thiết bị điện ởnhững nơi không có nguồn điện lưới Máy phát điện di động thường có côngsuất nhỏ, từ vài kW đến vài chục kW Chúng thường được sử dụng trong cáchoạt động ngoài trời, chẳng hạn như xây dựng, du lịch, và các hoạt độngkhác

4 Theo Cấu Trúc:

Có hai loại máy phát điện xoay chiều 1 pha chính:

 Máy phát điện cố định được lắp đặt cố định tại một vị trí Máy phát điện cốđịnh thường có công suất lớn, từ vài trăm kW đến vài MW Chúng được sửdụng trong các nhà máy, xưởng sản xuất, và các cơ sở công nghiệp khác

 Máy phát điện di động có thể di chuyển được Máy phát điện di động thường

có công suất nhỏ, từ vài kW đến vài chục kW Chúng được sử dụng trongcác hoạt động ngoài trời, chẳng hạn như xây dựng, du lịch, và các hoạt độngkhác

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

3.1 Cấu tạo

Hình 2 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha

Máy phát điện xoay chiều 1 pha bao gồm 2 phần chính là phần cảm và phần ứng

 Phần cảm là phần quay của máy phát điện, được làm từ nam châm vĩnh cửuhoặc nam châm điện Nam châm vĩnh cửu có ưu điểm là không cần cấp điệncho cuộn dây, nhưng nhược điểm là không điều chỉnh được cường độ từtrường Nam châm điện có ưu điểm là có thể điều chỉnh được cường độ từtrường, nhưng nhược điểm là cần cấp điện cho cuộn dây tạo từ trường

 Phần ứng là phần đứng yên của máy phát điện, được làm từ các cuộn dâyđiện Các cuộn dây này được quấn theo hình trụ, có số vòng dây và tiết diệndây khác nhau tùy theo công suất của máy phát điện

Ngoài ra, máy phát điện xoay chiều 1 pha còn có các bộ phận khác như:

 Bộ phận truyền động dùng để truyền chuyển động từ động cơ đến phần cảmcủa máy phát điện

 Bộ phận điều chỉnh tốc độ quay dùng để điều chỉnh tốc độ quay của phầncảm, từ đó điều chỉnh tần số của dòng điện xoay chiều được tạo ra

 Bộ phận làm mát dùng để làm mát các bộ phận của máy phát điện.

3.2 Nguyên lý hoạt động

Máy phát điện xoay chiều 1 pha là một thiết bị chuyển đổi năng lượng cơthành năng lượng điện, thường sử dụng trong các ứng dụng như nguồn điện dựphòng, điện dự phòng, và các ứng dụng công nghiệp khác

Hình 3 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều

Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha có thể được mô tảnhư sau:

1 Quay và Tạo Điện Áp Cơ (Mechanical Rotation and Induction):Máy phát điệnxoay chiều 1 pha có một bộ phận quay (thường là rotor hoặc armature) được đặttrong một lưới từ dẫn điện và xoay trong một trường từ (magnetic field) được tạo

ra bởi một cặp cực từ Khi bộ phận quay xoay, nó cắt qua các đường từ và tạo ramột điện áp cơ, theo định luật Faraday về điện từ cảm ứng

Hình 4 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha

2 Tạo Dòng Điện Áp Điều Hòa (AC Voltage Generation): Điện áp cơ tạo ra ởbước trước thường là điện áp xoay chiều (AC) Đối với máy phát điện xoay chiều 1pha, một cặp cực từ và một cuộn dây có thể được sử dụng để tạo ra một nguồn điệnxoay chiều Cực từ tạo ra sự dao động của điện áp, tạo thành một chu kỳ xoaychiều

3 Điều Hòa Điện Áp (Voltage Regulation): Để đảm bảo rằng điện áp tạo ra có độ

ổn định, máy phát điện thường được trang bị một bộ điều hòa điện áp Bộ điều hòanày giữ cho điện áp ổn định trong khoảng giá trị mong muốn, bất kể tốc độ quaythay đổi

4 Kết Nối Tải (Load Connection): Điện áp và dòng điện xoay chiều sau đó đượcđưa đến tải (load), tức là các thiết bị sử dụng điện năng như đèn, máy móc, hoặccác thiết bị khác

4 Các thông số đầu ra máy phát điện xoay chiều một pha

Dưới đây là một ví dụ về các thông số cụ thể cho một máy phát điện xoay chiềumột pha thông dụng:

1 Điện áp (Voltage):

- Điện áp định mức (Rated Voltage): 230 V

- Điện áp tối đa (Maximum Voltage): 240 V

2 Dòng điện (Current):

- Dòng điện định mức (Rated Current): 10 A

- Dòng điện tối đa (Maximum Current): 11 A

3 Công suất (Power):

- Công suất định mức (Rated Power): 2.3 kW (kilowatt)

- Công suất tối đa (Maximum Power): 2.5 kW

4 Tần số (Frequency):

- Tần số định mức (Rated Frequency): 50 Hz

5 Hệ số công suất (Power Factor):

- Hệ số công suất: 0.8 (có thể varie từ 0 đến 1)

6 Hiệu suất (Efficiency):

- Hiệu suất: 85% (có thể varie tùy loại máy)

Bài thực hành 2: Tìm hiểu về tấm Pin mặt trời

1 Tổng quan về tấm Pin mặt trời

1.1 Khái niệm

Pin năng lượng mặt trời, một tiến bộ độc đáo và quan trọng trong lĩnh vựcnăng lượng, không chỉ là một sản phẩm kỹ thuật xuất sắc mà còn là một biểu tượngcủa sự chuyển đổi đối với nguồn năng lượng và một cam kết mạnh mẽ về bềnvững Chúng ta có thể nhìn nhận pin năng lượng mặt trời không chỉ là một thiết bịcông nghệ thông thường, mà là một cột mốc quan trọng trong việc xây dựng mộttương lai năng lượng sáng tạo và bền vững

Hình 5 Pin năng lượng mặt trời

Với khả năng chuyển đổi tia sáng mặt trời thành điện năng, pin năng lượngmặt trời mở ra không gian cho sự đa dạng hóa và tối ưu hóa nguồn cung nănglượng Các ứng dụng của nó không chỉ giới hạn trong lĩnh vực điện gia dụng màcòn mở rộng ra các lĩnh vực khác như giao thông vận tải, công nghiệp, và ngay cảtrong không gian Điều này không chỉ giúp giảm chi phí liên quan đến năng lượng

mà còn làm thay đổi cách chúng ta suy nghĩ về nguồn cung và tiêu thụ năng lượng

Tính chất tái tạo của pin năng lượng mặt trời không chỉ đem lại lợi ích chohiện tại mà còn làm nảy sinh hy vọng cho tương lai Việc sử dụng pin năng lượngmặt trời không chỉ giảm thiểu tác động của chúng ta đối với môi trường mà cònkhích lệ sự sáng tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực năng lượng Điều này thách thứccộng đồng quốc tế để đồng lòng hướng tới một hệ thống năng lượng toàn cầu, thânthiện với môi trường và giúp định hình lại cách chúng ta tương tác với năng lượng.

Nhìn rộng lớn hơn, pin năng lượng mặt trời không chỉ là một phương tiện kỹthuật mà là biểu tượng của sự đồng lòng toàn cầu để thách thức những giới hạn vàxây dựng một tương lai mà chúng ta có thể tự hào truyền lại cho thế hệ sau Điềunày đòi hỏi sự đầu tư liên tục vào nghiên cứu và phát triển, cũng như sự hợp táctoàn cầu để tạo ra những giải pháp có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càngtăng của thế giới mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của hành tinh chúng ta

1.2 Pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ là bao lâu?

Như đã nói ở trên, Electron là thứ duy nhất di chuyển trong solar cell và quay vềnơi xuất phát Điều này có nghĩa là không có bất kỳ thành phần nào của cell mặttrời bị hao mòn hay cạn kiệt trong quá trình hoạt động Điều này giúp cho tuổi thọcủa pin năng lượng mặt trời có thể lên tới 30 – 50 năm hoặc hơn, tùy thuộc vàoloại và chất lượng của chúng

Tuy nhiên, tuổi thọ của mỗi loại pin mặt trời không giống nhau Nó phụ thuộc vàonhiều yếu tố khác nhau như thương hiệu, cách lắp đặt, vận hành, và điều kiện môitrường xung quanh Ví dụ, một pin mặt trời được lắp đặt ở một vị trí có nhiều ánhsáng mặt trời và ít bụi bẩn sẽ có tuổi thọ lâu hơn so với một pin được lắp đặt ở một

vị trí ít ánh sáng và nhiều bụi bẩn

Thông thường, các nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời thường có 2 loại bảo hành

là bảo hành thiết bị và bảo hành hiệu suất Bảo hành thiết bị đảm bảo rằng pin sẽkhông gặp lỗi kỹ thuật trong khoảng thời gian bảo hành, thường là 10 – 12 năm.Trong khi đó, bảo hành hiệu suất đảm bảo rằng pin sẽ tiếp tục hoạt động ở mộtmức hiệu suất nhất định trong một khoảng thời gian dài, thường là 25 – 30 năm

Hầu hết các nhà sản xuất đều đảm bảo tỷ lệ suy giảm hiệu suất tối đa là 10% trong

10 – 12 năm đầu; 20% sau 25 năm sử dụng Điều này có nghĩa là sau 10 – 12 năm,pin mặt trời vẫn sẽ hoạt động ở ít nhất 90% hiệu suất ban đầu Và sau 25 năm, pinvẫn sẽ hoạt động ở ít nhất 80% hiệu suất ban đầu Điều này đảm bảo rằng dù pin cótuổi thọ lâu dài, chúng vẫn sẽ cung cấp một lượng năng lượng đáng kể cho ngôinhà hoặc doanh nghiệp của bạn

1.3 ứng dụng của pin năng lượng mặt trời

1.3.1 Tích hợp vào thiết bị

Từ chiếc đồng hồ đeo tay nhỏ bé, chiếc điện thoại dắt trong túi quần cho đếnnhững chiếc xe điện mặt trời chạy trên mặt đất hay những chú robot trên sao Hỏa

Sự tích hợp của Pin Mặt Trời mang lại một sự khác biệt cho các thiết bị: Vừa thẩm

mỹ, vừa tiện dụng và thân thiện với môi trường

Hình 6 pin năng lượng mặt trời được lắp vào robot

Pin mặt trời thường được tích hợp vào các thiết bị như Máy tính bỏ túi, Laptop,Đồng hồ đeo tay, Điện thoại di động, Đèn trang trí, đèn sân vườn, Đèn tín hiệu,đèn đường, Các loại xe, Máy bay, Robot tự hành, Vệ tinh nhân tạo

Các ứng dụng nguồn điện di động có thể kể đến đó là Bộ sạc năng lượng mặt trời,Cặp năng lượng mặt trời, Áo năng lượng mặt trời, Trạm điện mặt trời di động.

1.3.3 Nguồn điện cho tòa nhà

Nguồn điện cho tòa nhà là một trong những giải pháp vừa giúp giảm hóa đơn tiềnđiện hàng tháng, vừa giúp giảm đầu tư của xã hội cho các công trình nhà máy điệnkhổng lồ bằng cách kết hợp sức mạnh của toàn dân trong việc tạo ra điện phục vụđời sống sản xuất chung

Hình 8 Nguồn điện cho các tòa nhà

Nguồn điện cho tòa nhà hiện tại được chia thành 2 loại đó là Nguồn điện mặt trờicục bộ và Nguồn điện mặt trời hòa lưới quốc gia Riêng Nguồn điện mặt trời hòalưới quốc gia có nhiều ưu điểm và mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu được nhànước khuyến khích sử dụng

Sử dụng nguồn điện mặt trời trong gia đình vừa giúp bảo vệ môi trường, vừa thểhiện một phong cách sống hiện đại trong một xã hội hiện đại

1.3.4 Nhà máy điện mặt trời

Bằng cách kết nối nhiều nguồn điện mặt trời với nhau có thể tạo ra được một tổhợp nguồn điện mặt trời có đủ khả năng thay thế một nhà máy phát điện.

Hình 9 Nhà máy pin năng lượng mặt trời

Nhà máy điện mặt trời có thể dùng để cấp điện cho một thành phố, một hòn đảo, Hiện tại số lượng nhà máy điện mặt trời trên thế giới còn hạn chế, tuy nhiên trongtương lai số lượng này sẽ tăng lên khi giá thành sản xuất Pin mặt trời giảm xuống

2 Phân loại

Pin năng lượng mặt trời, là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng,

đã trải qua một quá trình phát triển và đa dạng hóa đáng kể, được phân loại rộng rãidựa trên nhiều yếu tố quan trọng như cấu trúc và thành phần chính Dưới đây làmột phân loại chi tiết của các loại pin năng lượng mặt trời phổ biến:

Pin năng lượng mặt trời được phân loại chủ yếu dựa trên cấu trúc và thành phầncủa chúng Dưới đây là một số phân loại phổ biến:

1 Pin silicon (Crystalline Silicon Solar Cells):

 Pin tinh thể (Monocrystalline): Được làm từ một tinh thể duy nhất của silic,chúng có hiệu suất cao và chiếm diện tích nhỏ Tuy nhiên, chúng thường đắthơn để sản xuất.

 Pin đa tinh thể (Polycrystalline): Được làm từ nhiều tinh thể silic khác nhau.Chúng giá rẻ hơn so với pin tinh thể, nhưng hiệu suất thường ít hơn

2 Pin mảng mảng (Thin-Film Solar Cells):

 Pin CdTe (Cadmium Telluride): Sử dụng lớp mảng mảng cadmium telluride,chúng nhẹ và chiếm diện tích lớn Hiệu suất có thể thấp hơn so với pinsilicon

 Pin CIS/CIGS (Copper Indium Selenide/Copper Indium Gallium Selenide):

Sử dụng các chất liệu như đồng, indium, gallium và selenide Chúng có thểsản xuất ở dạng mảng mảng hoặc mảng cuộn

3 Pin mạng lưới (Grid-Tied Solar Cells):

 Kết hợp nhiều tế bào pin để tạo thành các mô-đun lớn, thường được kết nốivới lưới điện Chúng có thể được cài đặt trên mái nhà hoặc trên mặt đất vàđưa điện vào lưới điện

4 Pin không kết nối với lưới (Off-Grid Solar Cells):

 Thường được sử dụng để cung cấp điện cho các hệ thống không kết nối vớilưới, như nhà nông, cabin ở vùng hẻo lánh hoặc hệ thống năng lượng mặttrời cá nhân

5 Pin một chiều (Single-Junction Solar Cells) và Pin nhiều chiều Junction Solar Cells):

(Multi- Pin một chiều chỉ sử dụng một lớp tế bào để chuyển đổi ánh sáng thành điệnnăng Pin nhiều chiều sử dụng nhiều lớp tế bào có các chất liệu khác nhau để

cải thiện hiệu suất, đặc biệt là trong việc thu nhận ánh sáng màu đỏ và hồngngoại.

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

3.1 Vật liệu làm pin năng lượng mặt trời hiện nay

Vật liệu pin năng lượng mặt trời (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện(solar cells) – là phần tử bán dẫn có thành phần chính là silic tinh khiết – có chứatrên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang Các tế bàoquang điện này được bảo vệ bởi một tấm kính trong suốt ở mặt trước và một vậtliệu nhựa ở phía sau

Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụthuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện được ghép lại thànhkhối để tạo tấm pin mặt trời

Hiện nay, vật liệu làm pin năng lượng mặt trời chủ yếu là các silic tinh thể, với 3loại:

Hình 10 vật liệu làm pin năng lượng mặt trời chủ yếu hiện nay

 Đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski Đơn tinh thể

 Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc – đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làmnguội và làm rắn Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệusuất kém hơn Tuy nhiên, chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bềmặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.

 Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đatinh thể Loại này thường có hiệu suất thấp nhất và giá rẻ nhất

3.2 Cấu tạo pin nặng lượng mặt trời

Lớp tế bào quang điện (solar cells) bên trong một tấm pin năng lượng mặt trờiđóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điệnnăng Thành phần chính của tế bào là silic tinh khiết, có thể tồn tại dưới dạng đơntinh thể hoặc đa tinh thể tùy thuộc vào phương pháp sản xuất của từng nhà sản xuấtpin Các tế bào đơn tinh thể Mono hiện nay đang rất phổ biến với hiệu suất chuyểnđổi khoảng 21%, tạo ra các pin mặt trời có công suất lớn, thậm chí lên đến 600Wptrong tương lai

Hình 11 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời

Các đặc tính kỹ thuật quan trọng của tế bào bao gồm kích thước, màu sắc và sốlượng tế bào, cùng với hiệu suất chuyển đổi Quá trình liên kết các tế bào được

thực hiện thông qua việc sử dụng một dây đồng mỏng được phủ bằng hợp kimthiếc, giúp tạo nên một hệ thống chắc chắn và hiệu quả.

 Lớp kính cường lực phía trước của tấm pin chịu trách nhiệm bảo vệ và giatăng độ bền cho tấm pin Độ dày của lớp kính này thường dao động từ 2mmđến 4mm, tùy thuộc vào loại kính cường lực được sử dụng Chất lượng củalớp kính này ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng của pin mặt trời vàgiảm thiểu hiện tượng phản xạ ánh sáng

Hình 12 Lớp kính cường lực pin năng lượng mặt trời

 Tấm nền mặt sau của pin, thường được làm từ vật liệu nhựa cách điện, chịutrách nhiệm bảo vệ và che chắn tế bào quang điện khỏi điều kiện thời tiết và

độ ẩm Các loại pin có thể có độ dày, màu sắc và độ bền cơ học khác nhau,tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng

Hình 13 Tấm nền mặt sau của pin

 Lớp màng EVA, một polymer đục mờ được cuộn, đóng vai trò quan trọngtrong quá trình kết dính tế bào quang điện với lớp kính cường lực phía trên

và tấm nền phía dưới Nó không chỉ giữ cho các thành phần lại với nhau màcòn bảo vệ chúng khỏi các điều kiện môi trường khắc nghiệt Vật liệu EVAnày có độ bền cao và có thể chịu đựng nhiệt độ độc đáo trong quá trình vậnhành của pin

 Khung nhôm, thường được làm từ nhôm, chịu trách nhiệm đảm bảo độ bền

và kết cấu của tấm pin Nó giúp tạo ra một kết cấu đủ cứng để tích hợp các

tế bào và các thành phần khác, đồng thời bảo vệ chúng khỏi tác động của giólớn và các lực ngoại lực

Hình 14 Khung nhôm pin năng lượng mặt trời

 Hộp đựng mối nối mạch điện của pin mặt trời là thành phần cuối cùng trongquá trình lắp ráp, có chức năng đưa các mối nối điện ra khỏi mô đun pin đểkết nối vào hệ thống Chất lượng của hộp nối quyết định đến độ an toàn và

ổn định của hệ thống, vì vậy việc lựa chọn chất liệu và khớp nối là rất quantrọng trong quá trình sản xuất pin mặt trời

7 Cáp điện DC, loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều DC cực tốt, kèm với đó là khả năng chống chịu tốt trước

sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, nước, ẩm ) và tác động cơ học khác

8 Jack kết nối MC4, là đầu nối điện thường được dùng để kết nối các tấm pin mặt trời “MC” trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact Loại jack kết nối này giúp bạn dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ các tấm pin liền kề với nhau bằng tay.

Hình 15 Jack kết nối MC4

3.3 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời

Khi một photon, hạt quang cơ bản mang năng lượng và động lượng, chạm vào mộtmảnh silic, một chất bán dẫn phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện

tử và điện năng lượng mặt trời, có hai khả năng chính có thể xảy ra

Hình 16 Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời

Trong trường hợp đầu tiên, photon có thể truyền trực tiếp xuyên qua mảnh silic màkhông tạo ra bất kỳ tác động nào đáng kể Điều này thường xảy ra khi năng lượngcủa photon thấp hơn năng lượng cần thiết để đưa các hạt electron, những hạt mangđiện tích âm, lên mức năng lượng cao hơn Trong trường hợp này, photon sẽ tiếptục di chuyển qua mảnh silic mà không làm thay đổi cấu trúc năng lượng của nó.

Trong trường hợp thứ hai, năng lượng của photon có thể được hấp thụ bởi silic.Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng cần thiết

để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn Khi điều này xảy ra, photon sẽ “mất”

và năng lượng của nó sẽ được chuyển đổi thành năng lượng khác, thường là nhiệt.Điều này có thể dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của mảnh silic

Khi một photon, hạt quang cơ bản mang năng lượng và động lượng, được hấp thụbởi một mảnh silic, một chất bán dẫn phổ biến, năng lượng của nó được truyền đếncác hạt electron trong màng tinh thể Điều này có nghĩa là, năng lượng của photonđược chuyển đổi thành năng lượng cho electron, làm cho chúng được kích thích vàtrở thành dẫn điện

Các electron này, sau khi được kích thích, không còn bị ràng buộc trong nguyên tử

mà có thể tự do di chuyển trong bán dẫn Điều này tạo ra một dòng điện tự dotrong mạch bán dẫn, cho phép năng lượng được chuyển từ một điểm này sang điểmkhác

Tuy nhiên, khi một electron rời khỏi nguyên tử của nó để di chuyển tự do, nó để lạimột “lỗ trống” Lỗ trống này không phải là một không gian trống thực sự, mà làmột trạng thái năng lượng mà một electron có thể điền vào Khi một electron từmột nguyên tử lân cận di chuyển vào lỗ trống, nó tạo ra một lỗ trống mới ở vị trí cũcủa nó

Quá trình này tiếp tục, với các electron liên tục di chuyển từ nguyên tử này sangnguyên tử khác, điền vào các lỗ trống và tạo ra các lỗ trống mới Kết quả là, dùkhông có electron nào thực sự di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn, nhưng “lỗtrống” di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn, tạo ra dòng điện Đây là cơ chế hoạtđộng cơ bản của các thiết bị bán dẫn, từ các transistor trong máy tính đến các tấmpin mặt trời

Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang điện tích dương nay có thể di chuyển

tự do, nhưng bởi vì trường điện từ tại tiếp diện P/N nên chúng chỉ có thể đi theomột hướng Electron bị hút về mặt N và lỗ trống bị hút về mặt P

Các electron di động được thu thập ở các lá kim loại tại đỉnh solar cell (ribbon vàcác thanh busbar) Từ đây chúng đi vào mạch tiêu thụ thực hiện chức năng điệntrước khi quay trở về lá nhôm ở mặt sau

Electron là thứ duy nhất di chuyển trong solar cell và quay về nơi xuất phát Chẳng

có thứ gì hao mòn hay cạn kiệt nên solar cell có tuổi thọ lên tới hàng chục năm

Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng lượng đủ để kích thích electronlớp ngoài cùng dẫn điện Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương6000°K, vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic Tuynhiên hầu hết năng lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều hơn lànăng lượng điện sử dụng được.

4 Các thông số đầu ra về tấm Pin mặt trời (02 tấm Pin)

 Thông số đầu ra về tấm pin mặt trời lớn

Công suất cực đại (Pmax) (TRONG): 110

Dung sai sản xuất (%): 0~+3%

Dòng điện tối đa (Imp) (MỘT): 6.10A

Điện áp nguồn tối đa (Vmp) (TRONG): 18.03V

Dòng điện ngắn mạch (Isc) (MỘT): 6,62A

Điện áp mạch hở (Voc) (TRONG): 21,57V

Cân nặng (Kilôgam): 8,23Kg

Điện áp hệ thống tối đa (VDC): 1000

Lớp ứng dụng : Một

Lớp an toàn cháy nổ : C

Đã thử tải cơ học (Tốt): 2400

 Thông số đầu ra về tấm pin mặt trời nhỏ

Mô-đun năng lượng mặt trời đa tinh thể

Model:HP-60W

Công suất tối đa (Pmax):20W

Điện áp nguồn tối đa (Vmp) 6V

Điện áp mạch hở (Voc) 7.2V

Dòng điện tối đa (Imp) 3,33A

Dòng điện ngắn mạch (Isc) 3,73A

Điện áp hệ thống tối đa 1000V

ĐIỀU KIỆN THỬ NGHIỆM AM1.5 1000W/m2 25°C

Bài thực hành 3: Máy phát điện một chiều

1 Tổng quan về máy phát điện một chiều

1.1 Khái niệm

Máy phát điện 1 chiều là thiết bị biến đổi năng lượng cơ học thành dòng điện 1chiều phục vụ cho các hoạt động của thiết bị điện Đặc biệt, đây là loại máy có tínhchất thuận nghịch, vừa sử dụng để phát điện, vừa có thể đảm nhận chức năng nhưmột động cơ mà không cần thay đổi bất cứ cấu trúc nào của máy

Hình 18 Máy phát điện 1 chiều

1.2 ứng dụng

Trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay, máy phát điện 1 chiều đã trở thànhmột công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống Dưới đây là một

số ứng dụng tiêu biểu của máy phát điện 1 chiều:

 Máy phát điện 1 chiều được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cần điềukhiển tốc độ quay với phạm vi lớn Điều này giúp cho các doanh nghiệp và

cơ sở sản xuất kinh doanh có thể khắc phục được tình trạng mất điện độtngột, đảm bảo công việc không bị gián đoạn và tăng hiệu suất làm việc