Messung der Leistung von Sonnenkollektoren für ein wissenschaftlich faires Projekt

Ich bin in der 7. Klasse und mache ein wissenschaftlich faires Projekt mit verschiedenen Solarpanel-Arrays. Ich habe 3 verschiedene Konfigurationen mit 6 angeschlossenen Mini-Panels. Für jede Konfiguration habe ich alle positiven Drähte und alle negativen Drähte angeschlossen. Ich benutze ein Multimeter, um die Spannung und die Verstärker zu messen. Wenn ich die Ampere mit der Spannung multipliziere, gibt mir dies eine genaue Anzeige des Ausgangs für jede der drei Konfigurationen? Vielen Dank im voraus für Ihre Hilfe!

Leider ist es nicht so einfach.

Wenn Sie verschiedene Lasten an eine Zelle anschließen, sind Spannung und Strom durch die Last (natürlich) unterschiedlich. Wenn Sie eine Kurve aller Strom- und Spannungspunkte zeichnen, sieht diese wie die violette auf diesem Bild aus:

Wenn Sie die Spannung mit einem Multimeter messen (keine anderen angeschlossenen Lasten), fließt kein Strom durch das Multimeter und Sie erhalten Vmax.
Wenn Sie nur den Strom messen, bauen Sie einen Kurzschluss auf, sodass keine Spannung anliegt. Auf diese Weise messen Sie Imax.

Wenn Sie nun nur Vmax und Imax multiplizieren, erhalten Sie das hellblaue Rechteck (das teilweise vom gelben überlappt wird). Dies ist jedoch kein korrekter Wert, da der Strom bei Vmax wie gesagt Null ist, ebenso wie die Leistung!

Wenn Sie Ihre Messungen mit den Lasten durchführen und eine Kurve von (Spannung * Strom) gegen Spannung zeichnen, erhalten Sie die grüne Kurve. Es zeigt, welche Leistung die Zelle bei welcher Spannung liefert. Sie können deutlich sehen, dass es ein Maximum gibt, und die entsprechende Stärke ist das gelbe Rechteck.

Das gelbe Rechteck zeigt also die tatsächliche maximale Leistung an, die viel kleiner ist als die von Vmax * Imax berechnete.

Ich denke, Sie können Vmax und Imax für alle Ihre Konfigurationen der Zellen messen, und es gibt eine Art Hinweis darauf, welche die größte Leistung liefert. Es kann aber auch interessant sein, mehrere unterschiedliche Widerstände und diese Spannungs- und Strommessung anzuwenden.

BEARBEITEN:

Für Ihr Projekt können Sie ein Potentiometer verwenden, das folgendermaßen aussieht:

Durch Drehen des Knopfes können Sie den Widerstand zwischen einem der äußeren und dem mittleren Anschluss ändern. Es wäre am besten, zwei Multimeter zu haben, einen zum Messen von Spannungen und einen zum Messen von Strömen. Schließen Sie es wie folgt an und lassen Sie einen der äußeren Anschlüsse nicht angeschlossen:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

und Sie können den Knopf leicht ein wenig drehen, Strom und Spannung ablesen und in ein Excel-Blatt eingeben, um Kurven zu erzeugen, die meinen ähnlich sind.

Das Potentiometer muss in der Lage sein, die maximale Leistung zu verarbeiten, die Ihre Zellen liefern können. Diese kann mit Imax * Vmax (pro Zelle) geschätzt werden. Ich bin mir auch nicht sicher, welchen Widerstand ich empfehlen soll. Vielleicht verwenden Sie zwei, einen im Bereich von 100 kOhm bis 1 MOhm, einen im Bereich von 1-10 kOhm, um mit niedrigen und hohen Lasten messen zu können. Vielleicht haben Sie jemanden, der nach diesem Zeug fragt, wie einen Lehrer?

Weiter denkt man könnte messen (mit einer Zelle):

• Verschiedene Lichtstärken
• Zelle in direktem Sonnenlicht draußen und direktem Sonnenlicht durch ein Fenster
• Heiße und kalte Zelle

Wie in der anderen Antwort gesagt: Es ist wirklich schön zu hören, dass Sie sich in diesem Alter für dieses Zeug interessieren, und ich ermutige Sie wirklich, weiterzumachen. Vielleicht können Sie uns Ihre Ergebnisse später zeigen?

Vergessen Sie nicht, dass Ihre Panels in Reihe und dann parallel geschaltet werden können.

Ich denke, die Art und Weise, wie Sie Ihr Setup haben, wird als "parallel" angesehen.

nur meine 2 Cent wert.

Übrigens froh zu sehen, dass jemand in der 7. Klasse tatsächlich versucht, klug zu sein und etwas über Wissenschaft zu lernen. Wenn ich es noch einmal machen müsste, würde ich jede einzelne fortgeschrittene Klasse (Mathematik, Naturwissenschaften, Englisch usw.) belegen. Was ist das Schlimmste, was passieren könnte? du lernst ?

Möglicherweise möchten Sie eine angemessene Anzahl von Kombinationen aus Serien und Parallelen für die 6 Panels ausprobieren, um festzustellen, welches die interessantesten Ergebnisse liefert (die Antwort kann Sie überraschen). Die Optionen sind:

1. 6 in parallel (alle Rottöne zusammen und alle Schwarztöne zusammen)
   (++++++) (------)
   + 1-
   + 2-
   + 3-
   + 4-
   + 5-
   + 6-
   / \
2. 6 in Reihe (Ein Rot mit einem Schwarz verbunden, wobei ein einzelnes Rot und Schwarz zum Testen nicht verbunden sind)
   + (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) (+ -) -
   + 1- + 2- + 3- + 4- + 5- + 6-
3. Zwei Sätze von 3 parallel (3 Rottöne zusammen, 3 Schwarztöne zusammen, dann 3 Schwarztöne mit den 3 Rottönen der anderen Gruppe verbinden und dann über die nicht verbundenen 3 Rottöne / Schwarztöne testen)
   (+++) (--- +++) (- -)
   + 1- + 4-
   + 2- + 5-
   +3 -__ + 6-
   / \

4. Drei Sätze von 2 parallel (2 Rottöne zusammen, 2 Schwarztöne zusammen, dann 2 Schwarztöne mit 2 Rottönen der nächsten Gruppe verbinden und dann für die dritte Gruppe erneut ausführen)
   (++) (- ++) (- + +) (-)
   + 1- + 3- + 5-
   +2 -__ + 4 -__ + 6-
   / \

5. Nur zum Spaß, verbinden Sie sie "falsch" und sehen Sie, was passiert
   (++) (- ++) (----) (++)
   + 1- + 3- -5+
   +2 -__ + 4 -__ -6+
   / \

In meinen "Bildern" bedeutet (), Drähte zu verbinden, also bedeutet (++) 2 Rottöne zusammen und (-) bedeutet 2 Rottöne zusammen und (- ++) bedeutet 2 Rottöne und 2 Rottöne verschiedener Panels zusammen. Ich habe auch versucht, die Felder als Zahlen zu zeichnen. + 1- ist Feld eins mit einem roten Draht "+" und einem schwarzen Draht "-".

Habe Spaß!