CZ27337U1

CZ27337U1 - Elektronický fotovoltaický systém

Info

Publication number: CZ27337U1
Application number: CZ2014-29729U
Authority: CZ
Inventors: Walter VyslouĹľil
Original assignee: Walter VyslouĹľil
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2014-09-22

Description

Elektronický fotovoltaický systém

Oblast techniky

Technické řešení se týká elektronického fotovoltaického systému pro stejnosměrnou odporovou zátěž.

Dosavadní stav techniky

Mimo standardních typů zdrojů tepla či chladu, jako jsou kotle na tuhá a plynná paliva, se převážně uplatňují elektrická topná tělesa. Ty se vyznačují snadnou regulací, úsporností místa a čistotou. Jejich nevýhodou je však pořizovací cena a vysoké provozní náklady. Z těchto důvodů je elektrické vytápění využíváno v kombinaci s fotovoltaickými panely, které umožňují využít slunečních paprsků pro výrobu elektřiny a provozní náklady tak výrazně snížit. Jelikož však fotovoltaické panely vyrábějí stejnosměrný proud a elektrická topná tělesa pracují se střídavým proudem, je třeba elektrickou energii transformovat.

V současné době jsou pouze dvě možnosti využití stejnosměrného proudu. Jednou možností je transformace pomocí napěťového měniče, což však vnáší do celého systému značné ztráty, a další je použití mechanických kontaktů a topných těles na stejnosměrný proud. Při této variantě však dochází k opalování mechanických kontaktů a tím i k výraznému omezení jejich životnosti.

V minulosti se vícekrát staly i zdrojem požáru a jsou tak nej slabším bezpečnostním a spolehlivostním článkem celé fotovoltaické topné soustavy. Pro provoz fotovoltaického topného systému jsou však nepostradatelné, přičemž dosud není známa žádná jejich vhodná náhrada.

Cílem technického řešení je představit takový elektronický fotovoltaický systém dle technického řešení, který by odstranil výše zmíněné nevýhody stávajících systémů, tedy nevnášel do topné soustavy další elektrické ztráty, byl provozně spolehlivý, levný, tichý a jednoduchý pro montáž i pozdější údržbu.

Podstata technického řešení

Výše zmíněné nedostatky odstraňuje do značné míry elektronický fotovoltaický systém obsahující alespoň jeden stejnosměrný zdroj elektrické energie, alespoň jednu stejnosměrnou odporovou zátěž a alespoň jeden termostat, jehož podstata spočívá v tom, že dále obsahuje tranzistorový spínač obsahující tranzistor, jehož emitor, kterým je emitorový kontakt tranzistorového spínače, je připojen na odporovou zátěž, jehož báze, kterou je bázový kontakt tranzistorového spínače, je připojena na termostat, a jehož kolektor, kterým je kolektorový kontakt tranzistorového spínače, je připojen na záporný potenciál stejnosměrného zdroje elektrické energie, přičemž mezi bází a kolektorem tranzistoru jsou paralelně zapojeny kondenzátor, dioda a odpor.

V jiném výhodném provedení má kondenzátor hodnotu kapacity 100 nF.

V jiném výhodném provedení má odpor hodnotu odporu 330 kD.

V jiném výhodném provedení dále obsahuje spojku nebo přepínač, určený k propojení záporného kontaktu vybrané odporové zátěže s emitorovým kontaktem tranzistorového spínače.

V jiném výhodném provedení je odporovou zátěží topné těleso a/nebo akumulátorová baterie a/nebo absorpční chlazení.

V jiném výhodném provedení je tranzistorový spínač opatřen kontakty určenými pro připojení dálkového ovládače a/nebo dodatečného termostatu.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále přiblíženo pomocí obrázků, kde obr. 1 představuje elektronický fotovoltaický systém dle technického řešení, obr. 2 představuje vnitřní zapojení elektronického foto- 1 CZ 27337 Ul voltaického systému dle technického řešení s jednou odporovou zátěží, obr. 3 představuje schéma vnitřního zapojení tranzistorového spínače a obr. 4 představuje elektronický fotovoltaický systém dle technického řešení s více odporovými zátěžemi.

Příklad provedení technického řešení

Jak je představeno na obr. 1, elektronický fotovoltaický systém dle technického řešení obsahuje alespoň jeden stejnosměrný zdroj elektrické energie, v našem případě fotovoltaický panel FP. termostat T, alespoň jednu odporovou zátěž Z a tranzistorový spínač TS pro odepínání stejnosměrného proudu od alespoň jedné výše zmíněné odporové zátěže Z.

Pro umožnění jednoduché montáže a snadné budoucí výměny jednotlivých prvků je systém doio plněn o svorkovnici X, která je v představeném provedení tvořena kladnou svorkou XI určenou k přívodu kladného pólu napětí, zápornou svorkou X2 určenou k přívodu záporného pólu napětí a svorkou X3 určenou k připojení odporové zátěže Z.

Vnitřní zapojení elektronického foto voltaického systému dle technického řešení je představeno na obr. 2. Jak je z obrázku patrné, na kladnou svorku XI je připojen kladný vodič L+, tedy kladný potenciál panelu FP, a na zápornou svorku X2 je připojen záporný vodič L-, tedy záporný potenciál panelu FP. Kladný vodič L+ je následně z kladné svorky XI vyveden přes termostat T na bázový kontakt G tranzistorového spínače TS, a součastně je ze záporné svorky XI vyveden na vstupní kontakt 1 odporové zátěže Z. Záporný vodič L· je ze záporné svorky X2 vyveden na záporný kontakt S tranzistorového spínače TS· Tranzistorový spínač TS je svým emitorovým kontaktem D propojen přes svorku X3 určenou k připojení odporové zátěže Z s výstupním kontaktem 2 odporové zátěže Z.

Vnitřní schéma zapojení tranzistorového spínače TS je představeno na obr. 3. Tranzistorový spínač TS ie tvořen tranzistorem TR, jehož emitor je emitorovým kontaktem D tranzistorového spínače TS, báze je bázovým kontaktem G tranzistorového spínače TS a kolektor je kolektoro25 vým kontaktem S tranzistorového spínače TS. Mezi bází a kolektorem je paralelně zapojen kondenzátor C, dioda D a odpor R.

V představeném případě je použit tranzistor TR typu IRFP4332, kondenzátor C má hodnotu kapacity 100 nF, diodou D je zenerova dioda typu 1SMA5928BT3G a odpor R má hodnotu odporu 330 kQ.

V případě použití více odporových zátěží ZJL, Z2 až Zn a v případě, že bude uživatel vyžadovat jejich střídavé spínání a rozpínání, může být svorkovnice X doplněna o zátěžové svorky XZ1, XZ2 až XZn, které jsou přes přepínač P střídavě propojitelné se svorkou X3 určenou k připojení žádané odporové zátěže Z. Výstupní kontakty 2 jednotlivých odporových zátěží Z jsou připojeny k jim odpovídajícím zátěžovým svorkám XZ. přičemž výstupní kontakt 2 jedné odporové zátěže

Z je propojen se vstupním kontaktem 1 následující odporové zátěže Z, čímž vytváří sériové propojení jednotlivých zátěží XZ1, XZ2 až XZn. Příklad takového provedení je zobrazen na obr. 4.

Namísto přepínače P může být použita i pevná spojka nebo jiný spínací, přepínací nebo propojovací prvek.

Stejnosměrným zdrojem elektrické energie může být i akumulátorová baterie.

Odporovou zátěží Z může být topné těleso jako např. radiátor, topná spirála kotle pro ohřev vody, baterie, absorpční chlazení nebo jiné elektrické zařízení využívající stejnosměrný proud.

V závislosti na počtu a příkonu odporových zátěží Z je volen i počet a výkon fotovoltaických panelů FP.

V případě potřeby může být tranzistorový spínač TS opatřen kontakty určenými například pro připojení dálkového ovladače nebo dalšího termostatu.

Výhodou představeného řešení dle technického řešení je, že ho lze použít na jakýkoliv výrobek využívající stejnosměrný proud čímž je zabezpečena absolutní soběstačnost systému výroby

-2CZ 27337 Ul tepla nebo chladu, bez potřeby střídavého proudu a jeho následné transformace, což má za následek významnou finanční úsporu. Další výhodou je tichý chod a nízké pořizovací náklady.

Jelikož jde o rozměrově velmi malé zařízení, je možné tranzistorový spínač použitý v představeném fotovoltaickém systému dle technického řešení dodávat i jako součást daného topného prvku.

Využití systému je výhodné především pro výrobu teplé vody pro vytápění, pro podlahová a konvektorová topení, pro ohřev vody v bojlerech, chlazení pomocí absorpčního výměníku a i na místech, kde není přístup k střídavému proudu z distribuční sítě, jako jsou vysokohorské chaty, zahrádkářské domky, hausbóty, lodě a podobně.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Elektronický fotovoltaický systém obsahující alespoň jeden stejnosměrný zdroj elektrické energie, alespoň jednu stejnosměrnou odporovou zátěž a alespoň jeden termostat, vyznačující se tím, že dále obsahuje tranzistorový spínač (TS) obsahující tranzistor (TR), jehož emitor, kterým je emitorový kontakt (D) tranzistorového spínače (TS), je připojen na odporovou zátěž (Z), jehož báze, kterou je bázový kontakt (G) tranzistorového spínače (TS), je připojena na termostat (T), a jehož kolektor, kterým je kolektorový kontakt (S) tranzistorového spínače (TS), je připojen na záporný potenciál stejnosměrného zdroje elektrické energie, přičemž mezi bází a kolektorem tranzistoru (TR) jsou paralelně zapojeny kondenzátor (C), dioda (D) a odpor (R).
2. Elektronický fotovoltaický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že kondenzátor (C) má hodnotu kapacity 100 nF.
3. Elektronický fotovoltaický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpor (R) má hodnotu odporu 330 kD.
4. Elektronický fotovoltaický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje spojku nebo přepínač, určený k propojení záporného kontaktu vybrané odporové zátěže (Z) s emitorovým kontaktem (D) tranzistorového spínače (TS).
5. Elektronický fotovoltaický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že odporovou zátěží (Z) je topné těleso a/nebo akumulátorová baterie a/nebo absorpční chlazení.
6. Elektronický fotovoltaický systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že tranzistorový spínač (TS) je opatřen kontakty určenými pro připojení dálkového ovládače a/nebo dodatečného termostatu.