21
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI MẶT TRỜI
3.1 Giới thiệu tổng quan mô h nh hệ thống điện năng lƣợng mặt trời
Vẫn dự theo nguyên lý hoạt động cơ bản của bộ điều khiển sạc từ nh s ng năng lƣợng mặt trời, nhóm đã thiết kế và lắp đặt thành một tủ điều khiển sạc có dimmer điều chỉnh điện p ngõ r cấp vào đèn để thuận tiện cho việc thí nghiệm và nghiên cứu sau này. Ngồi r nhóm em cịn thiết kế mọt số đồng hồ đo để dẽ dàng đo c c thông số.
Việc làm tủ theo dạng không đấu trực tiếp mà thơng qu c c domino có thể th o lắp dễ dàng. Dễ dàng thực hiện c c thí nghiệm thơng qu c c domino. Thiết kế đi dây nổi để dễ dàng cho việc kiểm tr và sửa chữa.
Dƣới đây là sơ đồ đi dây và nguyên lý hoạt động của tủ năng lƣợng mặt trời
22
23 3.2 Danh s ch thiết bị Bảng 3.1 D nh s ch c c thiết bị D ch s ch thiết bị Số lƣợng Ảnh mơ hình Pin mặt trời 1 Ác quy 1 MCB ABB SH201-C20 5 Fuse RT18-32/1P 4 Đồng hồ đo 5
24 Bộ điều khiển sạc 1 Đèn DC 1 Đèn AC 1 ổ căm, công tắt 1 Inverter 1 Đèn b o DC 4 Đèn b o AC 1
25
3.3 Cấu tạo và chức năng từng thiết bị 3.3.1 Đồng hồ đo AC 20A 3.3.1 Đồng hồ đo AC 20A
Hình 3.3 Đồng hồ đo AC 20A
- Đồng hồ đo AC 20A-PZEM-021
+ Model: PZEM-021.
+ Range (phạm vi): U AC80-260V/50/60Hz I 0-20A
Thông số kỹ thuật
1. Điện p làm việc: 80 ~ 260VAC 2. Kiểm tr điện p: 80 ~ 260VAC 3. Công suất định mức: 20A / 4500W 4. Tần số hoạt động: 45-65Hz
5. Độ chính x c đo: 1,0 6. Cơng suất tiêu th : 0.2W 7. Tốc độ đo: 2 lần / S - Chức năng
26
2. Chức năng cảnh b o qu tải (nhiều ngƣỡng b o động, đèn nền và đèn pin nhấp nh y).
3. Chức năng đặt ngƣỡng b o động (có thể thiết lập ngƣỡng b o động). 4. Nút bật chức năng.
5. Chức năng lƣu giữ dữ liệu rút gọn.
6. Màn hình LCD lớn, màn hình hiển thị đầy đủ chức năng (cũng cho thấy điện p, dịng điện, cơng suất, điện năng tiêu th ).
7. Chức năng Backlight. - Hiển Thị
+ Hiển thị bằng màn hình LCD rộng cùng một lúc hiển thị điện p, dịng điện, thơng số cơng suất, điện năng tiêu th .
C c định dạng hiển thị:
1. Công suất: kiểm tra khoảng 0 ~ 4.5kW
- 1kW trong định dạng hiển thị 0.0 ~ 999.9W; - 1kW ở định dạng hiển thị 1000 ~ 4500W. 2. Công suất: kiểm tra khoảng 0 ~ 9999kWh
- 10kWh trong định dạng hiển thị 0 ~ 9999Wh; - 10kWh ở định dạng hiển thị 10 ~ 9999kWh; 3. Điện p: Kiểm tra khoảng 80 ~ 260V
- Hiển thị định dạng 80 ~ 220V 4. Dòng điện: Dòng đo 0 ~ 20A
- Hiển thị định dạng 0.00 ~ 20.00. Nhấn phím -Điều khiển đèn nền Đèn nền có thể đƣợc bật hoặc tắt bằng c ch nhấn phím ngắn, và trạng th i đèn nền sẽ đƣợc tự động lƣu lại. - Pin đã đƣợc làm sạch
Bƣớc 1: Nhấn và giữ phím trong 5 giây cho đến khi màn hình hiển thị nguồn nhấp nh y, sau đó nhả nút.
27 nhấp nh y.
Bƣớc 3: Nếu bạn bấm và giữ phím trong 5 giây nữa cho đến khi nó khơng cịn nhấp nh y, nó sẽ chỉ ra rằng dữ liệu pin khơng bị xó và trạng th i đã xó sẽ bị xó .
- Cài đặt gi trị b o động điện
Bƣớc 1: Nhấn nút dài, khi màn hình LCD hiển thị "SET CLr" sau khi nhả nút, nhập gi trị công suất thiết lập trạng th i
Bƣớc 2: khu vực năng lƣợng cho thấy gi trị b o động sức mạnh hiện tại và một chữ số thấp nhất bắt đầu nhấp nh y có thể nhấn chữ số chủ chốt +1, khi c c hoạt động quan trọng là không qu 3 giây, bởi một chuyển mạch tự động kỹ thuật số ngắn, thiết lập nhƣ trên.
Bƣớc 3: Nhấn và giữ nút trong hơn 5 giây để lƣu và tho t tự động. Đặt ngƣỡng điện năng hoạt động là 0 ~ 4.5kW.
Thận trọng
- Môđun này phù hợp cho sử d ng trong nhà và khơng thể sử d ng ngồi trời. - Tải không thể vƣợt qu công suất định mức.
- Trình tự dây khơng thể sai.
3.3.2 Đồng hồ đo DC-20A
Hinh 3.4 Đồng hồ đo DC 20A
- Đồng hồ đo DC 20A-PZEM-031 Model: PZEM-031
28
Range (phạm vi): U DC6.5~100V I 0-20A Thông số kỹ thuật
- Điện p làm việc: 6,5 ~ 100VDC - Kiểm tra điện p: 6.5 ~ 100VDC - Công suất định mức: 20A / 2000W - Độ sai số đo: 1,0%
- Kích thƣớc ngồi: 90X50X25mm Chức năng
1. Đo lƣờng c c thông số điện (điện p, dịng điện, điện, cơng suất).
2. Chức năng b o động điện p (qua ngƣỡng b o động điện p, đèn nền và đèn pin nhấp nh y).
3. 3 chức năng đặt lại nút nguồn. 4. Chức năng tiết kiệm dữ liệu.
5. Màn hình LCD lớn hiển thị đầy đủ c c chức năng (trong khi hiển thị điện p, dòng điện, điện, điện p).
6. Chức năng Backlight. Hiển thị và c c nút
Hiển thị bằng màn hình LCD
1. Cơng suất: Kiểm tra khoảng 0 ~ 2kW
- 1kW trong định dạng hiển thị 0.0 ~ 999.9W. - 1kW ở định dạng hiển thị 1000 ~ 2000W.
2. Công suất: Kiểm tra khoảng 0 ~ 9999kWh - Trong định dạng hiển thị 10kWh 0 ~ 9999Wh. - 10kWh ở định dạng hiển thị 10 ~ 9999kWh.
3. Điện p: Kiểm tra khoảng 6,5 ~ 100V - Hiển thị định dạng 6.50 ~ 99.99V.
4. Dòng điện: Dòng đo 0 ~ 20A - Hiển thị định dạng 0.00 ~ 20.00.
29
Đèn nền có thể đƣợc bật hoặc tắt bằng c ch nhấn nút một thời gian ngắn, và trạng th i đèn nền sẽ đƣợc tự động lƣu sau khi tắt điện.
Nhấn Phím
Bƣớc 1: Nhấn và giữ phím cho đến khi ký tự "CLr" xuất hiện trong vùng hiển thị nguồn và nhả phím.
Bƣớc 2: trong trƣờng hợp này chỉ nhấp nh y sạc pin hiện xó , nếu b o chí ngắn nút một lần nữ , c c dữ liệu về số lƣợng điện sẽ bị xó và tho t nhấp nh y rõ ràng.
Bƣớc 3: Nếu khơng có hoạt động chính trong vịng 5 giây, nó cho biết rằng dữ liệu pin khơng đƣợc xó và tho t khỏi trạng th i đã đƣợc xó .
Cài đặt b o động điện p
Bƣớc 1: Bấm và giữ phím cho đến khi ký tự "SET" đƣợc hiển thị trong khu vực hiển thị nguồn, sau đó nhả phím.
Bƣớc 2: Sau khi vào trạng th i này, điện p củ khu vực b o động p suất cao sẽ hiển thị gi trị hiện tại, khu vực b o động p suất thấp hiện tại sẽ hiển thị gi trị hiện tại, và bit bậc thấp nhất nhấp nh y, chì khó có thể 1 bit củ một nền b o chí ngắn, khi khơng có hoạt động chủ chốt khi hơn 3 giây, tự động điều chỉnh c c bit chuyển đổi, từ cảnh b o p suất cao đến khi gi trị b o động, tổng cộng s u, b o động thiết lập ngƣỡng dải điện p 6,5 ~ 99.9V.
Bƣớc 3: Sau khi cài đặt xong, nhấn và giữ phím cho đến khi "PASS" đƣợc hiển thị trên màn hình, cho biết cài đặt thành công và trạng th i cài đặt sẽ tự động tho t.
Chú ý
- Mô-đun này phù hợp cho sử d ng trong nhà, không dùng ngồi trời. - Tải khơng thể vƣợt qu điện p định mức và dòng điện.
30
3.3.3 MCB ABB SH201-C20
Hình 3.5 MCB ABB SH201-C20
Mô tả danh m c: Bộ ngắt mạch thu nhỏ - SH200 - 1P - C - 20 ampere.
Mô tả dài: Thiết bị ngắt mạch nhỏ gọn SH200 nhỏ gọn hiện đ ng hạn chế. Chúng có h i cơ chế vấp ngã kh c nh u, cơ chế vấp ngã bị trễ để bảo vệ qu tải và cơ chế vắt cơ điện để bảo vệ ngắn mạch. Chúng có c c đặc điểm kh c nh u (B, C), cấu hình (1P, 1P + N, 2P, 3P, 3P + N, 4P), khả năng ngắt (lên đến 6 kA ở 230/400 V AC) và dòng điện định mức (lên đến 40 A). Tất cả c c MCB của phạm vi sản phẩm SH200 tuân thủ IEC / EN 60898-1, cho phép sử d ng cho c c ứng d ng dân cƣ.
Thông số kỹ thuật
Bảng 3.2 MCB ABB SH201-C20
Thông số kỹ thuật MCB ABB SH201 – C20 Chức năng
Chiều rộng (mm) 17.5
Chiều sâu (mm) 69
Chiều cao (mm) 85
Khối lƣợng (kg) 0.125
31 Tần số (Hz) 50-60 Khí c điện dùng để đóng ngắt mạch điện có cơng d ng bảo vệ qu tải, ngắn mạch, s t p, của mạch điện khi có sự cố xảy ra.
Dịng định mức In (A) 20
Dòng ngắn mạch ICu (kA) 6
Điện p làm việc định mức Ue (V) 1P: 253 VAC 2 4P: 440VAC Điện p chịu xung định mức UIMP 4
Độ bền cơ khí (chu kỳ) 20000
Tiêu chuẩn IEC - 60898
3.3.4 Fuse RT18-32/1P
Hình 3.6 Fuse RT18-32/1P
RT18-32 1 P vỏ cầu chì đƣợc sử d ng trong phân phối kết hợp với điện p 380 /500 V, xếp hạng hiện tại để 32A. này cầu chì ph c v nhƣ là bảo vệ cho tình trạng qu tải và ngắn mạch. Đối với mơ hình hiện tại chỉ sử d ng cầu chì 500V-5A.
32
3.3.5 Inverter
Hình 3.7 Inverter
Bảng 3.3 thơng số kĩ thuật inverter
DC 12V/24V ac 220V power inverter
modified sine wave inverter
Mơ hình SDA-1000A
Điện p đầu vào 12V/24V
Điện p đầu ra 220V~230V
Công suất định mức 1000W
Công suất đỉnh 2000W
Tần số 50Hz
Dịng khơng tải < 0.5A Phạm vi điện p 10.5-15V Điện p b o động 10.5V Bảo vệ điện p thấp 10V
Bảo vệ qu p 16V
Hiệu suất >70%
Bảo vệ Bảo vệ: bảo vệ qu tải, đầu vào bảo vệ qu p, đầu vào bảo vệ điện p thấp, bảo vệ qu nhiệt
33
3.3.6 Bộ điều khiển sạc (Intelligent solar charge controller 12V – 20A)
Hình 3.8 Bộ điều khiển sạc
Bộ điều khiển sạc pin năng lƣợng mặt trời 12V-20A Souer ST-W1220: Intelligent solar charge controller 20A-12V.
Model: ST-W1220.
Bộ sạc năng lƣợng mặt trời 12V 20A ST-W1220.
Bộ điều khiển sạc năng lƣợng mặt trời PWM 12V-20A thơng minh, hiệu quả c o, có màng hình Led ln hiển thị c c thơng số trong suốt qu trình hoạt động. Có nút bật/tắt phí trƣớc sản phẩm rất tiện lợi. Có 2 cổng USB để sạc điện thoại di động.
Thông số kỹ thuật
- Thích ứng với điện p pin: 12V
- Dòng Tối đ hiện tại đầu r : 20A
- Năng lƣợng mặt trời :180W
- Kích thƣớc: 200x173x63 mm Tính năng, Đặc điểm
- Chế độ sạc PWM (Pulse Width Modulation). - Màn hình LCD hiển thị thơng số,dung lƣợng pin. - Đặt đồng hồ thời gian thực.
- Nhận dạng điện p tự động.
34 - Bảo vệ kết nối ngƣợc.
- Treo phong c ch thiết kế làm cho nó thuận tiện để cài đặt. - 2 USB sạc giao diện (5V-1A).
Bảo vệ
- Solar Charge Controller ST-W1220 có bốn bảo vệ là Qu Tải là bảo vệ, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ qu p, bảo vệ điện p thấp.
3.3.7 Dimmer
- Dimmer là thiết bị dùng để điều chỉnh độ s ng đèn và tốc độ quạt. Nguyên lý hoạt động của dimmer dự trên sự điều chỉnh hiệu điện thế để kiểm so t độ s ng củ đèn và tốc độ của quạt. Mặc dầu có rất nhiều thiết bị điều chỉnh hiệu điện thế kh c (thiết bị biến p) đƣợc sử d ng cho nhiều m c đích kh c nh u, tuy nhiên, tên gọi dimmer là tên gọi chung và chính thức đối với tất cả c c thiết bị dùng để điều chỉnh độ s ng đèn (đèn sợi đốt, đèn h logen, đèn huỳnh qu ng và comp ct huỳnh qu ng, đèn led h y còn gọi là đèn diot ph t qu ng) và tốc độ quạt (quạt trần ).
- Dimmer hiện đại thƣờng đƣợc chế tạo từ SCR (c c chỉnh lƣu kiểm so t silicon) th y vì c c loại điện trở kh c bởi c c SCR cho hiệu năng c o hơn. Điện trở sẽ làm tiêu h o điện năng bởi qu trình sinh nhiệt và phân hiệu điện thế, trong khi đó SCR chuyển đổi từ chế độ điện trở thấp s ng điện trở c o mà không gây tiêu th nhiều điện năng so với điện trở thông thƣờng.
Dimmer DC 90W
Dimmer DC 90W: Đây là mạch chuyên điều khiển tốc độ động cơ DC 90W bằng biến trở. Mạch có cổng kết nối biến trở riêng khi ngƣời dùng cần kéo biến trở r ngoài mạch (gắn vỏ hộp).
35 Thông số kỹ thuật :
- Nguồn : 3 - 35 VDC - Công suất tối đ : 90W
- Dòng tối đ : 5A (tải thuần trở) hoặc 3A (tải cảm). - Hỗ trợ tần số PWM : 10kHz
- Giải điều chỉnh (độ rộng xung) : 0 - 100% - Biến trở điều chỉnh : 100K Ohm
- Kích thƣớc : 30 x 24 x 15mm Dimmer AC 2000W
Hình 3.10 Dimmer AC 2000W
- Dimmer AC 2000W: Sản phẩm này đƣợc sử d ng để điều khiển độ s ng tối của bóng đèn, điều khiển tốc độ, p suất, kiểm so t nhiệt độ...do đó nó đƣợc sử d ng rộng dãi trong c c thiết bị nhƣ: lò sƣởi, m y sƣởi, đèn nhiệt, tốc độ động cơ, m y điều nhiệt, điều p...
- Mạch Dimmer AC 2000W thƣờng đƣợc sử d ng để điều chỉnh độ s ng bóng đèn, động cơ nhỏ sử d ng nguồn 220VAC,...
C c thông số kỹ thuật:
Điện p: AC 220V
Công suất tối đ : 2000W
Điều chỉnh điện p: Từ AC 50V đến 220V
36
3.3.8 Ác quy:
Hình 3.11 Cấu tạo acquy
Trong hình này vẽ đại diện hai bản cực của một ắc quy, trong đó cực cả hai cực đƣợc làm bằng Chì (Pb) và oxít Chì (PbO2). Điền đầy giữ c c bản cực là dung dịch xít sulfuric (H2SO4) lỗng, và tất nhiên là dung dịch lỗng nhƣ vậy thì chứ Nƣớc (H2O) là chiếm phần lớn thể tích.
Trong thực tế, c c bản cực ắc quy không giống nhƣ ở trên, c c cực của ắc quy có số lƣợng nhiều hơn (để tạo r dung lƣợng bình ắc quy lớn) và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn nhƣ vậy. Nhiều tấm cực để tạo ra tổng diện tích bản cực đƣợc nhiều hơn, giúp cho qu trình phản ứng xảy r đồng thời tại nhiều vị trí và do đó dịng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số c o hơn - và tất nhiên là dung lƣợng ắc quy cũng tăng lên.
Do kết cấu xếp lớp nhau giữ c c tấm cực của ắc quy nên thông thƣờng số cực dƣơng và cực âm không bằng nhau bởi sẽ tận d ng sự làm việc của hai mặt một bản cực. Ở giữ c c bản cực của ắc quy đều có tấm chắn, c c tấm chắn này khơng dẫn điện nhƣng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho qu trình phản ứng xảy r khi c c c tion và nion xuyên qu chúng để đến c c điện cực.
37
Hình 3.12 Cấu tạo acquy
Mặc dù điện p củ c c ắc quy là một số chẵn củ 2, ví d nhƣ ắc quy 2V, 6V, 12V, 24V...nhƣng trên thực tế thì điện p thơng thƣờng củ c c ắc quy không nhƣ vậy. Mức điện p mà c c ắc quy cung cấp thƣờng lớn hơn so với định mức củ chúng, ví d nhƣ ắc quy 12V sẽ cung cấp mức điện p tới 13V hoặc hơn. Có điều có vẻ vơ lý này cũng xuất ph t từ mức độ điện p trên mỗi ngăn bình củ chúng: mức điện p mỗi ngăn bình ắc quy a-xít là 2,1 đến 2,2 V (±0,05V).
3.3.9 Domino M6/8.ST1
Hình 3.13 Domino M6/8.ST1
Đảm bảo hoạt động ngắt kết nối của bạn với liên kết trƣợt ngắt kết nối hoạt động với tuốc-nơ-vít, dễ dàng thực hiện c c hoạt động thử nghiệm của bạn với 2 ổ cắm thử