金魚槽のソーラー水浄化DIY6 太陽電池とポンプのマッチング

(カテゴリ: 太陽電池おもちゃ)

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ここで話題にしている水浄化システムは直流ポンプを使って太陽電池に直結しています。この場合の太陽電池とポンプの電気特性の関係を説明すると前回書きました。その続きです。

 

まず太陽電池の電気特性(IV特性、IVカーブ)から考えます。太陽電池の電気特性は下図のようなものです。

IVカーブ

 

太陽電池が電気的に動作している場合、このカーブ上のどこかの点の電圧、電流で動作しています。

ポンプがこのカーブ上のどの点(電圧、電流)で動作するかということですが・・・、

 

たいていのポンプは定格の電圧、出力(電力)が決まっていて、仕様書か何かに書かれています。例えば今回使ったポンプですと 1.1W、7V となっています(7Vというのはちょっと妙な気もしますが、そこは置いておいて・・・)。

 

そうすると定格での電流は 1.1 ÷ 7 = 0.15 A になります。そこで上の太陽電池のIVカーブのグラフで、( 7V、0.15A ) の点と原点を結べば負荷直線になります(本当は直線ではないと思いますが、ここでは簡単のために直線で近似します)。

 

この負荷直線と太陽電池のIVカーブとの交点が動作点となります(下図)。

負荷直線

 

ご存知のように太陽電池のIVカーブは日射強度や温度で変わりますから、実際でのIVカーブと負荷直線との交点が実際での動作点になります。

 

で・・・・、

ポンプと太陽電池の特性をぴったり合わせるのは難しく、どうしても少しずれてしまいます。それなら少し動作に余裕があるように、太陽電池の能力をポンプより大きめにした方が良いのですが、さて、どのように余裕を持つべきでしょうか・・・・。

 

下の図は太陽電池に余裕のある組み合わせで、Aは太陽電池の電流に余裕のある組み合わせ、Bは電圧に余裕のある組み合わせです。この図でポンプの動作をどう安定化するか説明したいと思いますが、長くなってきたので続きは次回にします。

動作図
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