Solar Car Design Solar Car design 1

Overzicht Zonnecel Keuze DC-motor Energieverdeling- keuze overbrengingsverhouding

Zonnecel Werking zonnecel Het zonnepaneel Zonlicht

Werking zonnecel Zonlicht = Fotonen Fotonen bevatten energie Zonnecel Foton wordt geabsorbeerd Energie van de foton wordt overgedragen op elektronen in de cel Cel genereert elektriciteit

Werking zonnecel: Vereenvoudigd equivalent schema Isc: kortsluitstroom = Iph Is: saturatiestroom (10e-8 A/m²) Ur: thermische spanning (25,7 mV bij 25°C) m: diode factor 1….5 (te bepalen door meting) N: aantal zonnecellen in serie

Werking zonnecel: U-I karakteristiek Isc Uoc Isc= kortsluitstroom Uoc = openklem spanning

Werking zonnecel: Van zonnecel tot zonnepaneel U vergroten door serieschakeling van identieke cellen I vergroten door parallel schakeling identieke van cellen

Werking zonnecel: Maximum vermogen punt P = U.I

Werking zonnecel : Factoren die de prestatie van de zonnecel beïnvloeden Intensiteit van het licht afhankelijk van atmosferische condities: wolken, seizoen,vervuiling Invalshoek van de zonnestralen met de zonnecel afhankelijk van het tijdstip: uur, maand

Werking zonnecel : lichtintensiteit Variaties in de lichtintensiteit beïnvloeden de uitgangsstroom De uitgangsstroom varieert recht evenredig met de lichtintensiteit

Werking zonnecel: invalshoek Hellingshoek van het paneel met de grond Zonnestralen Solar Panel Hellingshoek

Werking zonnecel: invalshoek middag voormiddag namiddag Oost West

Werking zonnecel: invalshoek Variaties in invalshoek beïnvloeden de uitgangsstroom Een hellingshoek van 60° halveert het vermogen

Zonnepaneel Groep T-zonnepaneel Isc= +/- 0,88A Uoc= +/- 9V bij 1000W/m², 25°C, AM 1.5 Isc= +/- 0,88A Uoc= +/- 9V

Zonlicht Atmosfeer: absorptie en diffusie van zonlicht Zonnespectrum is afhankelijk van lengte van lichtpad door de atmosfeer Aard van spectrum aanduiden door AM AM: Air Mass AM = lengte lichtpad/minimale lengte lichtpad

Zonlicht = spectrum in vacuüm (dus zonder atmosfeer) AM0= Air mass zero = spectrum in vacuüm (dus zonder atmosfeer) AM1= indien zon in het zenith staat Zenith = hoogst mogelijke positie van de zon aan de hemel AM1,5= spectrum van standaard zonlicht, = voor karakterisatie van zonnecellen = komt overeen met 48° tussen zon en zenith

Zonnepaneel Elektriciteit leveren om de motor aan te drijven Zonnepaneel in bruikleen. Paneel (incl. bedrading) : in oorspronkelijke staat terug geven Connectie met motor verwijderbaar.

DC motor

DC motor

DC motor

DC motor

DC motor Nm momentary operation T continuous operation

DC motor

DC-motoren: zonnepaneel + motor

Keuze van de overbrenging Formules Karakteristiek Zonnepaneel – motor combinatie Straal wiel ook belangrijk

SSV : Transmissie Doel: Overbrengen van de rotatie van de motor op de as van het SSV Hoe: Tandwielen Riemen Ketting

SSV: Transmissie -Tandwielen Overbrening tussen parallelle assen rechte vertanding schuine vertanding

SSV: Transmissie -Tandwielen Overbrenging tussen: Loodrecht snijdende assen: kegel wielen Loodrecht kruisende assen: worm-wormwiel

SSV: Transmissie -Riemen Vlakke riem V-riem Getande riem Bijhorende Riemschijven Riemschijven raken elkaar niet Groter over te brengen vermogen

SSV: Transmissie – Ketting Ketting + kettingwiel (Vormgesloten overbrenging)

SSV: Transmissie – Overbrengingsverhouding Toerentalreductie : Als aandrijvend wiel kleiner is dan aangedreven wiel P = T.ω = Constant Gevolgen aangedreven wiel: Lager toerental Hoger koppel Aangedreven wiel Aandrijvend wiel

SSV: Transmissie – Overbrengingsverhouding Toerentalverhoging : Als aandrijvend wiel groter is dan aangedreven wiel P = T.ω = Constant Gevolgen aangedreven wiel: Hoger toerental Lager koppel Aangedreven wiel Aandrijvend wiel

SSV: Transmissie – Overbrengingsverhouding Voorbeeld: Aandrijvend wiel: 12 tanden, 60tr/min Aangedreven wiel: 24 tanden , ? tr/min Overbreningsverhouding i i = zg/zd =24/12 = 2 Toerental n: i = 2 = nd/ng = 60/ng => ng = 60/2 = 30 tr/min Aangedreven wiel Aandrijvend wiel

Koppel vs Snelheid

Montage voorbeeld Hoe snel zullen we rijden? Motor 8.300tr/min 5 cm wiel Wiel 40 tanden rondsel 10 tanden tussenwiel Hoe snel zullen we rijden?

Totale overbrenging Overbrenging via bv. tandwielen Straal van de wielen

Totale overbrenging Lage k Hoge k k optimaliseren Hoge topsnelheid Kleine versnelling Hoge k Lage topsnelheid Grote versnelling k optimaliseren (hint: teken v(t) grafiek)

Totale overbrenging Energiebalans opstellen Vereenvoudig zonnecelkarakteristiek Eerst alle verliezen verwaarlozen SSV vrijmaken

Totale overbrenging Verliezen in kaart brengen Sankey diagram

Energieverdeling Sankey diagram Breng de elementen die energie opwekken/omzetten/consumeren in kaart Zet de elementen in logische volgorde Bereken/schat het verlies (uitgedrukt in Watt) van elk element Teken een voorlopig Sankey diagam Denk eraan: Sankey staat in Watt, energiebalans in Joule

Totale overbrenging Verfijnen 3e graadsvergelijking in k Helling Verliezen 3e graadsvergelijking in k Iteratief op te lossen Begin bij k uit eenvoudig geval

Overzicht Zonnecel Keuze DC-motor Energiebalans - optimale overbrenging Indien overbrenging niet mogelijk: kies andere motor GEEN Maple!!

Sterkteleer Maak eerst de hele SSV vrij Maak vervolgens de as vrij Welke krachten grijpen er op in Maak vervolgens de as vrij

Actie !

Actie ! Bestellen motor: www.farnell.com Search: DC motor Bestellen + betalen: ten laatste week 4 Let op beschikbaarheid: First come, first served! Ergens anders mag natuurlijk ook