風車發電

綠能發電系統 測試法介紹

今天幫大家介紹一下幾種關於 綠能發電及供電系統 架設及測試 的方法 !

由於我們 綠能之星 道觀正在搬遷中, 所以貧道搬家搬不動之餘, 順便跑上來放些

小有營養的發文給大家參考一下.

很高興有許多熱愛綠能發電的朋友加入保護地球的行列, 不過可惜是很多朋友

並不是本科學電的專科, 所以問題很多, 不段摸索之餘有時還會不小心

導致燒毀綠能設備實在可惜.

不過沒關係, 人嘛, 活到老學到老, 最重要的是有一顆虔誠的心, 龜兔賽跑過程,

跑的快的總未必是贏家, 有誠者虛心向學, 並無尊卑之分, 地球總是大家平分共享的 !

先來介紹一下 基本綠能發電系統架構 

The Basic Green Energy System Structures_

使用 太陽能板 PV Cells 來發電 或使用 風力發電機 Wind turbines 來產生電力,

然後利用 大型蓄電池 Battery pack 來儲能及轉成交流電供家庭電器使用.

這是一般我們常見的綠能發電系統架構, 所有電力輸入端都是以直流電方式作業,

所以結構簡單, 容易上手, 一般人只要具備基本電學常識即可 DIY 獨力完成.

唯一要注意的就是發電系統容量大小, 一般都是 50W - 100W 為入門基本型.

當系統架設成功後, 就慢慢增加系統容量, 到 300W - 500W 範圍.

這是一般玩家的作法.

當然也有真正想要實踐完全綠能環保屋的朋友, 那就得架設中大型規模達

1KW - 3KW 或甚至以上規模.

以一般家庭用來說, 大概接個 3KW 就夠全家使用了, 不過這樣只能涵蓋

110VAC 單相的用電, 不包含 220VAC 空調部份喔.

功率總和關係  Power & Energy Summary

講到這裏, 順便提到電功率關係.

所謂電功率就是電壓與電流的關係, 就像水壓與水流量的關係一樣,

當水壓大時, 若水管太細, 水流量雖強但未必出水量大,

電子流也是一樣, 所以電壓與電流總合所構成的曲線向量值就叫 電功率 !

電壓與電流 Voltage & Current Combination力與美的結合 _

當只有電壓而沒有電流時, 是做不了甚麼事的;

同樣的, 雖然有大電流但是電壓不足也是很頭痛滴.

所以必須定義出適當的電壓與電流規格, 才能構成完整力與美的結合,

推動電器創造乾淨人類科技文明.

譬如說當我們嘗試在設計一套 DC12V 的電力供電系統時, 量輸出端明明

有產生足夠的電壓達 18V, 甚至超過到 22V, 可是一接上電器負載後卻

甚麼也沒了, 只剩下 6 - 8V, 這是怎麼回事呢 ?

這是因為電功率出力不足, 無法推動負載所造成 !

因為 電功率 Power P = V x A 電壓 x 電流

又或者明明電力輸出足夠, 可是電壓就是不足, 燈泡會亮, 但就是不夠亮.

也是因為電功率沒有匹配好造成.

以上情形發生時怎麼辦呢?

就必須先從源頭查起, 是否發電系統有問題呢? 系統設計不良?

或是裝置故障造成?

那如果一切都 OK, 而只是純粹系統規格否配不合造成,

就必須由後段延伸裝置來克服及協調.

像我已經接好一套 DC12V 的發電系統, 而且系統工作正常,

可是剛好遇上要喬接 DC24V 的電器, 這樣當然會推不動,

就需要一台 電源調整器, 用來喬接不同系統,

就像我們正在設計中的  MPPT 能源提昇器, 就具備有不同電壓系統

穩壓及調整功能, 以克服電源系統匹配及自動適應各種電壓規格之方便.

綠能發電系統輸出功率測試方法  Power Output Measurment _

先講最簡單的, 通常我們要檢測系統輸出功率最方便的方法,

就是接燈泡負載 !

街一整排的電燈泡負載來測試輸出功率.

那像書上說的接大功率電阻型假負載當然也可以,

可是花錢不便宜, 而且沒有像燈泡那樣有真實成就感 !

怎麼接呢?  其實很簡單_

像12VDC 輸出範圍的發電系統, 就買 12VDC 的汽車燈泡

有 10W / 20W / 30W / 60W 多種可以選擇,

用並接的方式來增加功率承受能力,

一般 100W - 300W 的風機或太陽能系統這招都很好用 !

那更大功率的呢 ?

當然更簡單, 串接二個 12V 燈泡就是 24V,

如此類推就可以組成 12V / 24V / 36V / 48V 發電系統

的各種功率範圍測試組合 !

再更大功率的呢 ?    更簡單呀!

買市電用的 110V 電火球就可以了,

保證耐操夠好用, 操到燈泡燒掉了才更有成就感 !!

哈哈哈...

開路與環路(閉路) 系統測量法  The Open & Short Testing Methods_

一般我們要測量一個電器系統, 都需要進行所謂 Open & Short 開路與閉路測量.

所謂開路的意思就是無負載, 空接的情形, 來測試系統的自由發揮極限;

那閉路=環路 Loop 測量就是接上負載做功的測試, 來測試系統負載極限.

開路測量 Open test / 空載測試 : 主要是用來量輸出電壓及上限範圍或

系統保護機制,

當我們買進一套 12VDC / 100W 功率的太陽能或風力發電系統,

首先要進行空載量測, 啥米都不接, 來檢測輸出效果.

像太陽能輸出就比較穩定, 12VDC 的系統, 一般都會在 6V - 24V 間

空載輸出電壓, 依日照程度而定.

風力發電就兇一點, 所以我們都叫它風機, 因為它 瘋瘋的,

一起瘋就會飆到外太空去, 12V的系統, 空載飆到 35V 以上都有可能.

而一套好的發電系統, 必須具備有穩定輸出電壓的能力, 不管有無負載都一樣,

像家中市電一樣, 說 110V 就是 110V 不能隨便亂來,

不然家中電器都會過電壓燒光了 !

所以我們架設的發電系統輸入端必須要有穩壓控制器, 像接一台充電控制,

或是我們的 綠能電源管理系統, 都有內建安全穩壓功能, 以達到安全及保護電器的目的 !

再來講閉路 即環路測量法, 主要是量測接上負載即做功情形,

因為接了老半天, 最後就是要享受源源不斷免費電力, 環保愛地球的樂趣.

當系統接上負載時, 就會出現壓降, 即電壓降低了.

這時就要看電流了, 因為真正推動電器運作的是電子環路流動, 而非電壓,

流經燈泡產生光與熱的是電流, 電壓只是象徵電位差代表而已.

要進行負載量測前, 首先條件要符合電壓規格, 即 12V 的系統接 12V 的負載,

24V / 36V / 48V 也一樣, 110V 就接 110V, 可不能亂接一通唷 !

因為電壓規格是一種標準, 大家約定好的, 說好的就不能反悔, 不然就是來亂的 !

那有沒有其他特殊電壓規格的 ?   哈哈, 天下武學夠多了, 何必還要自立門戶呢!

所以在進行環路及負載測量中, 發電系統就會頃全力推動負載運作,

以前面為例, 一套 12VDC / 100W 功率的太陽能或風力發電系統,

它就應該要有 100W / 12V = 8.3 A 安培 的電流供應能力.

因為在直流電的系統中, W=V x A    電功率 = 電壓 x 電流 恆等關係公式.

所以很簡單測量,  而所有的發電及供電設備, 當然都必須明白及正確標示

其開路及閉路檢測術據, 以供參考及負責. 

所以囉, 最後換貧道找幾個問題來考考各位囉_

1.  當我們買了一台 100W 風機, 標示是 12VDC 輸出的系統, 實際 開路測量值為 80V /max

     閉路測量值為 5 A / max 這樣正不正常 ?  有沒有符合標準呢 ?

2.  一樣都是 100W 的太陽能發電系統, 跟 100W 輸出的風機, 可不可接在一起 ?

     是要並接 還是串接呢 ?

3. 那一樣是 12VDC 輸出的系統, 但是一個是 100W 的太陽能發電系統, 跟 60W 輸出的

      風機, 可不可接在一起 ?   要怎麼相接一起供電 ?

4. 功率輸出跟電力配線有甚麼關係呢 ?

     同樣一套 500W 的供電系統, 一個是 12VDC 另一個是 48VDC, 請問那一組要求的

      電力配線要粗一點才會安全呢 ?

有了上面的簡單的說明與瞭解, 這樣我們大家就會對綠能發電及一般電氣知識有更深入

的體驗,  這也是我們 綠能之星 道觀愛護地球, 推廣綠能的小小力量.

謝謝大家收看唷 !

綠能之星

居易道長