[实用新型]一种太阳能/电能/压缩空气能/动能相互转换试验台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能/电能/压缩空气能/动能相互转换试验台，属于教学设备领域。 

背景技术

目前高中和大学物理实验中，对于学生而言，能量转换的概念非常重要，不同形式能量间的相互转换会造成能量损耗，而在学生学习的过程中，对能量损耗没有直观的认识，有必要通过具体的实验来获得。现有的教学中，没有系统的多种能量形式相互转换的实验教学装置，这是一个亟待解决的问题。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于教学实验及相关基础研究的太阳能/电能/压缩空气能/动能相互转换试验台，且该试验台能测出相应的太阳能/电能/压缩空气能/动能之间的转换效率。 

本实用新型按以下技术方案实现：一种太阳能/电能/压缩空气能/动能相互转换试验台，包括太阳能电池板1、充电控制器3、蓄电池4、逆变器6、空压机8、储气筒9、空气马达10、发电机11、用电器15、太阳能功率测定仪17；太阳能电池板1一端与太阳能功率测定仪17连接，另一端与蓄电池4通过充电控制器3连接，蓄电池4另一端与逆变器6连接，逆变器6与空压机8连接，储气筒9一端与空压机8连接，另一端与空气马达10连接，空气马达10与发电机11连接，发电机11与用电器15连接。 

所述太阳能电池板1输出端安设有直流电度表Ⅰ2，太阳能电池板1连接直流电度表Ⅰ2后连接充电控制器3。所述蓄电池4输出端安设有直流电度表Ⅱ5，蓄电池4连接直流电度表Ⅱ5后连接逆变器6。所述逆变器6输出端安设有交流电度表7，逆变器6连接交流电度表7后连接空压机8。所述储气筒9输出端安设有气阀16，储气筒9通过气阀16与空气马达10连接。所述发电机11输出端安设有电压表12、直流电度表Ⅲ13、电流表14，发电机11连接电压表12、直流电度表Ⅲ13、电流表14后连接用电器15。 

一种太阳能/电能/压缩空气能/动能相互转换试验台的基本原理是：太阳能电池板1为蓄电池4充电，蓄电池4的电压通过逆变器6转换成220V电压带动空压机8给储气筒9打气，储气筒9内压缩空通过气阀16驱动气动马达10转动，气动马达10带动发电机11发电，发电机11发出的电再用来带动用电器15工作，这样完成能量的转换过程，在这个过程中即可测量能量转换的效率。 

一种太阳能/电能/压缩空气能/动能相互转换试验台的工作过程是： 

一、光电转换效率的测定：阳光照射到太阳能电池板1上，采用1~3M²的太阳能电池板，将太阳能转换为电能（一平方米的太阳能约为1KW，一般转换率为12~17%），获得的约100~500W的电力，采用充电控制器3对蓄电池4进行充电，用电流表和电压表测量充电电流和充电电压，可测出充电功率（P=IU），用直流电度表Ⅰ2可以测出所充电能，比对太阳能功率测试仪17，这样就能测出光电转换效率。

二、能量损失测定：蓄电池4提供电能，利用逆变器6将直流电转变为~220V交流电，为小功率空压机8提供电能，采用交流电度表7可以测定空压机8消耗的电能，空压机8将高压气体输送进储气筒9内，储气筒9高压气管输出端通过气阀16接通空气马达10输入端气管，使得空气马达10转动，空气马达10的动力输出轴连接发电机11转轴，带动发电机11发出直流电，发电机11电枢并接电压表12后串接直流电度表Ⅲ13和电流表14后最后接通用电器15，为用电器15供电，用电器15构成负荷，采用电压表12、直流电度表Ⅲ13和电流表14可以测出发电机11输出直流电的功率和用电器15消耗的电能。直流电度表Ⅲ13比对交流电度表7可以得出电量转换成空气压缩能，空气压缩能转换成动能再转换成电能的过成中能量的损失量。 

三、太阳能电池板功率测定：测定太阳能电池板1所带用电器15的电压、电流，确定用电器15的功率，即为太阳能电池板1功率。 

四、空压机的输入功率测定：测定空压机8两端的电压、电流，即可确定空压机8输入功率。 

五、空压机的输出功率测定：太阳能光电板1将太阳能转化成电能，电流带动空压机8工作，该空压机8承担着为储气罐9充气的作用，当充气结束后，储气罐9内的压缩空气带动空气马达10工作，该空气马达10带动发电机11工作，发电机11带动用电器15，测量用电器15两端的电压、电流，然后即可得出用电器15的功率既空压机的输出功率。 

本实用新型具有以下有益效果： 

1、可以直观的测试不同能量形式之间的转换效率，为学生提供一个对于能量形式之间的存在能量损失的认识；