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ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA
Vismar Campos Hernández
Carné: A91285
IE-1117 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
II CICLO 2015 REPORTE TERCERA SESIÓN DE EJERCICIOS
Práctica #12
Durante esta práctica se hizo el siguiente montaje:
Figura 1. Diagrama de conexiones para la práctica #12
En el que se utilizó dos celdas solares, lámpara que simula la radiación solar y un
multímetro.
Cuando se montó el circuito se ajustó el regulador de claridad en posición sur y con una
intensidad de grado 10. La lámpara se conectó a la fuente de 208 V del laboratorio.
Se ajustó el multímetro como amperímetro en la posición de 2000 mA DC. Esto para tomar
mediciones de la corriente de cortocircuito para cada una de las posiciones del brazo de la
lámpara.
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Resultados
Tabla 1. Resultados Experimentales
Posición
Este
Corriente
de corto
circuito
(mA)
9
Este
Sur
Sureste
Sureste
Sureste
136
265
324
Sur
Sur
Oeste
Suroeste
Oeste
Suroeste
Suroeste
338
324
269
147
10
Corriente de Corto Circuito
400
350
300
250
200
Corriente de Corto Circuito
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Estos resultados se obtuvieron montando el circuito mostrado y siguiendo el procedimiento
que se describió anteriormente, iniciando en la posición Este en el brazo de la lámpara hasta
finalizar en la posición Oeste. Estas corrientes se lograron medir gracias al multímetro ajustado en
la posición de 2000 mA.
La gráfica se hizo en Excel con los datos obtenidos de la tabla 1. Esta es una gráfica de la
corriente de cortocircuito en función de los puntos cardinales.
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¿Cómo se comporta el valor de la corriente de cortocircuito entre las posiciones “sur”,
“este” y “oeste”?
En la posición sur la corriente de cortocircuito tiene el valor mayor, después hacia otra
cualquier posición, ya sea este u oeste, el valor de la corriente de cortocircuito va en disminución,
obteniéndose un valor mínimo en la posición este y oeste. Se obtiene el valor máximo en la
posición sur porque nos encontramos en el hemisferio norte y según lo que se hizo en la tarea 1 se
debe tener una orientación hacia el sur para obtener los valores mayores.
¿Para cuál ubicación es la órbita solar visible desde la salida hasta la puesta de sol,
estacionalmente siempre igual?
Desde la posición sur la órbita solar visible desde la salida hasta la puesta de sol es
estacionalmente igual.
¿Qué ángulo de inclinación de la celda se debe elegir para esa ubicación, con el propósito
de obtener un rendimiento máximo de energía?
Para obtener un rendimiento máximo de energía los rayos del sol deben “caer”
perpendicularmente al módulo fotovoltaico. En la práctica se trabajó con la lámpara que simula la
radiación solar y esta se colocó en un ángulo de inclinación de 90 grados; pero si se tomara la luz
natural del sol, y de acuerdo a lo hecho en la tarea 1, el ángulo de inclinación debe ser de 9.94
grados al estar posicionados en el edificio de la Escuela de Ingeniería Eléctrica.
Conclusiones
1. La menor obtención de energía se da en las posiciones este y oeste.
2. En este caso para obtener la mayor corriente el módulo se debe colocar en posición sur.
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Práctica #13
Durante esta práctica se hizo el siguiente montaje:
Figura 2. Diagrama de conexiones para la práctica #13
Para este montaje se necesitaron las cuatro celdas solares, la lámpara que simula la
radiación solar, dos multímetros, el módulo acumulador y el módulo de carga.
Se montó el circuito mostrado, ajustando el regulador de claridad en posición sur y con una
intensidad de grado 10. La lámpara se conectó a 208 V desde la fuente del laboratorio. El
multímetro que se usó para medir la corriente se ajustó en la posición de 2000 mA DC, mientras
que el destinado a medir la tensión se ajustó en 20 V DC.
Esta práctica se divide en dos partes, una implementada con un circuito sin diodo y la otra
con diodo, primero asegurándose de que antes de empezar el acumulador esté descargado.
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Resultados
Tabla 2. Resultados Experimentales, sin diodo.
Tiempo
(s)
10
20
30
60
90
120
150
180
210
240
300
360
Tensión
(mV)
379
527
670
1068
1426
1724
1897
1971
2000
2020
2020
2020
Corriente
(mA)
146
146
145
141
138
122
76
38
19
11
6
4
2500
160
140
2000
120
100
1500
80
1000
60
Tensión
Corriente
40
500
20
0
0
0
60
120
180
240
300
360
Primero se descargó el acumulador por medio de una resistencia. Se desconectó el módulo
de carga y se conectaron las celdas solares. Se anotaron los valores de tensión y corriente en los
tiempos especificados en la tabla con la ayuda de un cronómetro.
La gráfica se hizo en Excel con los datos obtenidos de la tabla 2. Esta es una gráfica de
tensión y corriente en función del tiempo.
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Tabla 3. Resultados Experimentales, con diodo.
Tiempo
(s)
10
20
30
60
90
120
150
180
210
240
300
360
Tensión
(mV)
503
638
773
1078
1228
1298
1332
1353
1370
1381
1396
1407
Corriente
(mA)
138
137
134
98
49
24
14
10
7
6
4
3
1600
160
1400
140
1200
120
1000
100
800
80
600
60
400
40
200
20
0
Tensión
Corriente
0
0
100
200
300
400
Primero se descargó de nuevo el acumulador por medio de una resistencia. Se anotaron
los valores de tensión y corriente en los tiempos especificados en la tabla con la ayuda de un
cronómetro.
La gráfica se hizo en Excel con los datos obtenidos de la tabla 3. Esta es una gráfica de
tensión y corriente en función del tiempo.
¿Cuál es la tensión máxima del condensador? ¿En cuál caso se presenta?
La tensión máxima del condensador es de 2020 mV y se presenta en el primer caso, el
caso sin diodo.
¿Qué sucede al sombrear completamente la celda (condición nocturna)?
Una vez cargado el condensador se procedió a desconectar las celdas solares. La corriente
no disminuyó porque no se tenía ninguna carga conectada, pero si esta se hubiera tenido el
condensador se encargaría de suplir la corriente a la carga al no estar conectadas las celdas
solares.
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¿Qué ocurre cuando se conecta el diodo?; ¿Cuál es la tensión que tiene ahora el
condensador?; ¿Qué función tiene el diodo en el circuito eléctrico?
Cuando se conecta el diodo la tensión aumenta y llega a un punto en que es constante
pero llega a un valor mayor de 1407 mV, que es menor que en el caso sin diodo. El diodo tiene la
función de regular la tensión. Al tener un regulador de tensión se evita una sobrecarga perjudicial
para el condensador, ya que aunque el condensador llegue a un estado de plena carga aún no se
alcanza el potencial máximo que el panel teóricamente puede entregar, por lo cual éste seguirá
intentando inyectar energía a la batería, produciendo la sobrecarga antes mencionada.
Conclusiones
1. Durante la noche el sistema fotovoltaico aislado es capaz de satisfacer la demanda.
2. Un regulador de carga es importante para cuidar la batería en un sistema fotovoltaico
aislado.
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Práctica #14
Durante esta práctica se hizo el siguiente montaje:
Figura 3. Diagrama de conexiones para la práctica #14
En esta práctica se usaron cuatro celdas solares, la lámpara que simula la radiación solar,
dos multímetros, el módulo acumulador y el módulo de carga.
Se montó el circuito mostrado, tanto para el caso con carga de motor como de iluminación.
La lámpara se conectó a 208 V desde la fuente del laboratorio. El primer multímetro para medir la
corriente se ajustó en la posición de 2000 mA DC y el segundo como voltímetro en la posición de
20 V DC.
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Resultados
Tabla 4. Resultados Experimentales, con motor como carga.
Tiempo (s)
10
Tensión (mV)
20
30
60
90
120
150
180
210
240
300
360
420
480
1956 1941 1928 1889 1850 1812 1775 1738 1702 1667 1597 1527 1458 1390
Corriente (mA)
16
16
16
16
16
16
15
15
2500
15
15
15
15
15
15
16.2
16
2000
15.8
1500
15.6
Tensión
15.4
1000
Corriente
15.2
500
15
0
14.8
0
60
120
180
240
300
360
420
480
En esta parte se siguió el procedimiento de la práctica 13 sin diodo. Una vez cargado el
acumulador se desconectaron las celdas solares y se conectó el motor. Los datos se tomaron en el
tiempo especificado en la tabla y con ayuda de un cronómetro.
La gráfica se hizo en Excel con los datos obtenidos de la tabla 4. Esta es una gráfica de
tensión y corriente en función del tiempo.
Tabla 5. Resultados Experimentales, con bombilla como carga.
Tiempo (s)
10
20
30
60
90
120
150 180 210 240 300 360 420 480
Tensión (mV) 1896 1832 1763 1542 1370 1179 1017 850 689 541 259 61
Corriente (mA)
87
86
84
80
75
71
66
62
58
54
48
21
16
9
6
3
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2000
100
1800
90
1600
80
1400
70
1200
60
1000
50
Tensión
800
40
Corriente
600
30
400
20
200
10
0
-20
0
80
180
280
380
480
Para esta parte se cargó de nuevo el acumulador. Se desconectaron las celdas solares y
se procedió a conectar la bombilla al acumulador. Los datos se tomaron en el tiempo especificado
en la tabla y con ayuda de un cronómetro.
La gráfica se hizo en Excel con los datos obtenidos de la tabla 5. Esta es una gráfica de
tensión y corriente en función del tiempo.
¿Para qué aplicación es útil el acumulador analizado?
El acumulador es útil para la aplicación con motor, porque durante los 480 segundos la
corriente se mantuvo prácticamente constante y la tensión no disminuyó mucho, en cambio para la
aplicación con bombilla se llegaron a valores de casi cero, por lo que el acumulador no puede
llevar esa carga por mucho tiempo.
¿Qué sucede con la tensión y la corriente cuando se conecta el motor?
Cuando se conecta el motor la tensión va en disminución pero no con una velocidad rápida
y la corriente se mantiene prácticamente constante.
¿Qué sucede con la tensión y la corriente cuando se conecta la bombilla?
Cuando se conecta la bombilla tanto tensión y corriente van en disminución con una
velocidad relativamente rápida hasta a llegar a un valor de 9 mV y de 3 mA.
Conclusiones
1. Un acumulador puede llevar muy bien ciertas cargas, en cambios con otras se debe usar
otro diferente al descargarse muy rápido.
2. Un sistema aislado que no pueda suplir la demanda cuando las celdas solares no puedan
producir es inútil.