Концентрирования солнечного

Носителем информации является лавсановый покрытый фер-ролаком круглый диск (дискета), постоянно заключенный в квадратную пластмассовую картонную кассету, имеющую внутри прокладки для уменьшения трения дискеты о стенки кассеты ( 5.7). Информация записывается на нескольких концентрически расположенных круговых дорожках. Дискета

Электромагнитная муфта скольжения состоит из двух концентрически расположенных частей — якоря и индуктора, на котором расположена обмотка возбуждения. При включении постоянного тока в обмотку возбуждения возникает магнитный поток, наводящий в якоре переменную э. д. с., в результате чего появляется ток в массивном якоре. Взаимодействие этого тока с магнитным потоком полюсов приводит к возникновению электромагнитного момента, под действием которого ведомый вал начинает вращаться в ту же сторону, что и ведущий.

При степени защиты IP11 вентиляционные окна, расположенные на цилиндрической поверхности щитов, закрыты жалюзи, окна на торцевых поверхностях — решетками, сваренными из концентрически расположенных круглых прутков и радиальных ребер. Для предотвращения попадания внутрь двигателя воды, стекающей по торцевой поверхности щита, предусмотрены обтекатели. Щиты машин со степенью защиты IP43 отличаются от щитов машин исполнения IP 11 только отсутствием вентиляционных окон.

Для ограничения токов короткого замыкания в сетях 6 и 10 кВ применяются бетонные реакторы ( 2.126). Бетонные реакторы изготовляют из концентрически расположенных витков круглого многожильного провода /, который заливают в бетонные колонны 2. Обмотки рассчитывают на токи в тысячи ампер и усилия, достигающие сотен тысяч ньютонов. Все металлические детали реактора выполняют из немагнитной стали.

Проследим за изменением температур обеих жидкостей в теплообменном аппарате, простейший тип которого труба в трубе» изображен на 8-3. Как видно, этот аппарат состоит из двух концентрически расположенных труб, в каждой из которых движется в том или другом направлении жидкость. Поверхность нагрева F пропорциональна длине аппарата.

Двигатели с Я= 160. ..250 мм имеют одно-двухслойную концентрическую обмотку, а двухполюсные—концентрическую. Применение указанных обмоток позволяет механизировать процесс укладки обмотки на статорообмоточных станках, а также уменьшить на 10. ..15% длину витка и примерно на 5. ..7% расход обмоточного провода. Двигатели с Я=280. ..355 мм (кроме десяти-и двенадцатиполюсных) выполняются из жестких полукатушек, изготовленных «з прямоугольного провода. Их укладывают в полуоткрытые пазы статора. Обмотка этих двигателей двухслойная равносекционная. Лобовые части обмотки укреплены с помощью дистанционных прокладок и бандажных колец. У десяти- и двенадцатиполюсных двигателей с Я=280... 355 мм всыпные двухслойные обмотки. Катушечные группы обмоток, укладываемые механизированным способом, состоят из концентрически расположенных катушек с лобовыми частями прямоугольной формы.

Обмотка, состоящая из двух или большего числа концентрически расположенных простых цилиндрических обмоток (слоев), называется двухслойной или многослойной цилиндрической обмоткой ( 5-15).

Обмотка ВН состоит из трех концентрически расположенных обмоток: главной обмотки ВН, обмотки грубого регулирования РОГру« и обмотки тонкого регулирования РОТОвк. Порядок расположения обмоток от стержня наружу: НН — ВН — />ОГру« — РОтвк ( 10-6).

На напряжения до 35 кВ и для внутренней установки почти исключительное распространение получили бетонные реакторы. Бетонный реактор ( 11-4,д) выполняется в виде концентрически расположенных витков / из специального круглого изолированного многожильного провода, залитых в радиально расположенные бетонные колонки 2. Благодаря своей эластичности провод демпфирует термические и динамические усилия и тем самым частично снимает напряжения с бетона. Обмотки реактора на большие токи выполняются из нескольких параллельных проводов с транспозицией этих параллелей, обеспечивающей равномерное распределение токов.

Единичный магнитный искровой промежуток состоит из двух концентрически расположенных медных электродов 6 и 8. Щель 7 между ними образует искровой зазор. Кольцевые магниты 3 создают в щели магнитное поле (480 — 640 А/см).

концентрически расположенных отверстий. Каждая группа, находящаяся на одинаковом расстоянии от центра, соответствует определенному разряду. По одну сторону диска ( 6.34, б) расположена осветительная лампа Л, а по другую — фотоэлементы ФЭ± — ФЭ3, один фотоэлемент на каждое кольцо (группу отверстий).

В книге впервые обобщен и систематизирован материал по фотоэлектрическому метеду преобразования концентрированного солнечного излучения, открывающему новые перспективы в развитии полупроводниковой гелиоэнергетики. Изложены физические основы преобразования интенсивных световых потоков, представлена обширная информация о характеристиках сильноточных солнечных элементов. Рассмотрены принципы работы, методы расчета и характеристики систем концентрирования солнечного излучения. Разработана методика и приведены примеры оптимизации фотоэлектрических энергоустановок с концентраторами.

Сочетание фундаментальности и практической направленности изложения характерно и для четвертой главы книги, посвященной вопросам концентрирования солнечного излучения. Здесь на основе представлений теоретической фотометрии в наиболее общем виде описан процесс переноса и распределения лучистой энергии в концентрирующих системах и классифицированы все известные математические модели процесса концентрирования солнечного излучения. Наряду с этим в главе содержится много полезных практических рекомендаций по методам расчета и данных по характеристикам концентрирующих систем для солнечных фотоэлектрических установок (СФЭУ).

Предлагаемая вниманию читателя книга рассматривает другой путь снижения стоимости солнечной электроэнергии — фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. В этом случае требуемая площадь солнечных элементов, а следовательно, и их стоимость могут быть снижены пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения дешевыми зеркалами или линзами.

концентрирования солнечного излучения /$ГС —1000, в то время как предельное теоретическое значение KG составляет ~46 200 (оно может быть вычислено как отношение излучаемой с единицы поверхности Солнца мощности к плотности мощности солнечного излучения в окрестностях Земли). Подстановка /?с=46 200 может дать т)тах —79 % для 36-каскадного СЭ [14]. Учитывая, что плотность фототока возрастает при этом приблизительно в 50 раз, можно было бы перейти к рассмотрению еще более многокаскадного СЭ с ^Jrnax !> 80 % . Такая близость максимального КПД идеализированного СЭ к предельному термодинамическому КПД характерна только для полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей [17]. Она обусловлена сугубо нелинейной (близкой к прямоугольной) формой нагрузочной ВАХ р—тг-перехода. Лишь по несколько процентов составляют потери на неполное согласование многокаскадного СЭ со спектром Солнца и, наконец, присущие р—тг-переходу потери на согласование с внешним сопротивлением нагрузки.

1.20. Зависимость величины объемной ЭДС от коэффициента концентрирования солнечного излучения при Г=300 К (а), расчетные нагрузочные ВАХ р—гс-перехода (1) и AlGaAs-гетероструктуры (2) при Kc=iQ3 (б) и ВАХ гетеро-структуры при #с=104 (3). Параметры AlGaAs-гетероструктуры (см. 1.19): д?9=0.48 эВ, d=4 мкм, уровень легирования градиентного слоя7У4=1016 см~3.

В режиме холостого хода ток через СЭ не течет и в выражении (1. 81) Е/й=0. При этом выходное напряжение складывается из напряжения холостого хода р—re-перехода, а также напряжения E/D+E/д, возникающего в объеме слаболегированного слоя pAl^Ga^As переменного состава (так называемой объемной ЭДС). На 1.20, а приведена зависимость величины E/D+ Е/д от величины потока фотонов при поверхностном возбуждении СЭ со структурой 1.19. Видно, что с повышением уровня возбуждения объемная ЭДС увеличивается, достигая значения ~0.35 В при освещенности, соответствующей коэффициенту концентрирования солнечного излучения #с=104.

Возникает вопрос, нельзя ли предложить формулы расчета дискретных координат нагрузочных ВАХ, пригодные для СЭ произвольной геометрии. Эти формулы могли бы быть использованы для прогнозирования формы ВАХ конкретных СЭ при увеличении степени концентрирования солнечного излучения. Например, линии 2 и 4 на

На 2.19 кривыми 1—4 представлены экспериментальные нагрузочные ВАХ СЭ из GaAs диаметром 17 мм при равномерном освещении и разных вариантах неравномерного освещения, получаемых с помощью накладных диафрагм. Здесь же показаны расчетные точки для С/х х и дискретных координат ВАХ, полученные путем анализа эквивалентной схемы 2.15 (формулы не приводятся ввиду их громоздкости). Видно, что неравномерность освещения сильно влияет на выходную электрическую мощность, уменьшая ?/х х и фактор заполнения ВАХ при более сильной засветке центра светочувствительной поверхности и увеличиват их при засветке периферийных участков. Если из экспериментальных ВАХ в условиях засветки концентрированным солнечным излучением с неравномерным распределением облученности и формул (2. 56) определить значения R* и R*, то они будут характеризовать данный СЭ вместе с используемым концентратором. Сравнение кривых 3 и 4 на 2.19 показывает, что повышенная облученность периферийных участков СЭ оказывается энергетически более выгодной, чем его равномерное облучение. Это позволяет наметить один из путей оптимизации систем концентрирования солнечного излучения, а именно создание таких систем, которые формировали бы распределение облученности с провалом в центре. Указанное распределение может быть получено, например, с помощью сфероторических и параболоторических зеркал [30], а также двухзеркальных систем. Разумеется, такой путь оправдан только в том случае, когда именно продольное сопротивление контактной сетки ограничивает выходную мощность СЭ. Если же лимитирующим является сопротивление фронтального полупроводникового слоя или контактное сопротивление, то любое локальное увеличение плотности фототока по сравнению с условиями равномерной облученности СЭ будет приводить к уменьшению его выходной мощности.

В разделе 3.1 данной главы будут рассмотрены СЭ на основе Si для преобразования концентрированного солнечного излучения: пленарные кремниевые СЭ, разработанные для работы при невысоких степенях концентрирования солнечного излучения (KCfvlQ—100), и многопереходные СЭ, оптимизированные для более высоких уровней облучения. Раздел 3.2 посвящен фотоэлементам на основе гетероструктур Alj-Ga^As—GaAs, обеспечивающих в настоящее время наи-

3.4. Экспериментальные зависимости КПД (1), фактора заполнения нагрузочной характеристики (2) и напряжения холостого хода (3) кремниевого СЭ от степени концентрирования солнечного излучения (AM 1.5, Т=27 °С) [20].

На 3.4 показаны зависимости UKm к, F и КПД от степени концентрирования солнечного излучения для кремниевого СЭ со следующими параметрами [20]: тип структуры р+—я—п+; удельное сопротивление исходного Si p=0.3 Ом-см (получен бестигельной зонной плавкой); время жизни носителей в базовой области 50—100 икс; толщина фронтального р+-слоя 0.4 мкм; толщина тыльного и+-слоя 1—2 мкм; площадь СЭ 0.8—4 см2; ширина контактных полос 28 мкм, толщина 7—12 мкм и расстояние между полосами 350 мкм.