Преобразования солнечной

§ 3.3. МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗВЕЗДОЙ И ТРЕУГОЛЬНИКОМ

При изложении метода преобразования, заменяющего цепь более простой, ей эквивалентной, можно рекомендовать дать вывод прямого и обратного преобразования соединения треугольника в звезду, чтобы использовать его также в цепях переменного тока.

Преобразование «звезда — треугольник». Кроме последовательного и параллельного соединений элементов весьма распространенными являются соединения элементов треугольником и звездой ( 1.14). Найдем формулы преобразования соединения треугольника в звезду. Запишем для схемы треугольника уравнения по ЗТК и ЗНК ( 1.14, а):

1-23. Схема для преобразования соединения треугольником в соединение звездой: о — схема соединения треугольником; б — эквивалентная схема соединения звездой

Для расчета цепей, содержащих индуктивно-связанные ветви, непосредственно применимы все изложенные выше методы, за исключением метода узловых напряжений и формул преобразования соединения треугольника в эквивалентное соединение звездой и об-

4-22. Схема для преобразования соединения треугольником в соединение звездой: а —схема соединения треугольником; б — эквивалентная схема соединения звездой

При соединении приемников в звезду или треугольник цепь может быть заменена эквивалентной последовательно-паралельнсй цепью путем преобразования соединения треугольников в эквиЕ;а-лентную звезду или наоборот.

5. Параметры эквивалентной Т-образной схемы четырехполюсника, получаемые в результате преобразования соединения треугольником в звезду (элементы г,, r3, rt на Р14.2):

Для расчета цепей, содержащих индуктивно-связанные ветви, непосредственно применимы все изложенные ранее методы, за исключением метода узловых напряжений и формул преобразования соединения треугольника в эквивалентное соединение звездой и обратно. Применение этих последних требует введения некоторых дополнительных правил.

2. (Р) Предложите способ преобразования соединения трехлучевой звезды в эквивалентный треугольник для случая, когда ветви звезды содержат источники.

Преобразование «звезда — треугольник». Кроме последовательного и параллельного соединений элементов весьма распространенными являются соединения элементов треугольником и звездой ( 1.14). Найдем формулы преобразования соединения треугольника в звезду. Запишем для схемы треугольника уравнения по ЗТК и ЗНК ( 1.14, а):

В последние годы фотодиоды начали применяться для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи). Для этой цели обычно используют кремниевые фотодиоды (фотоэлементы). Эффективность фотоэлемента можно характеризовать коэффициентом полезного действия — отношением максимальной мощности, отдаваемой им во внешнюю цепь, к общей мощности падающего на фотоэлемент излучения. Этот коэффициент у кремниевых фотоэлементов зависит от выходного напряжения ( 8.12). Из 8.12 видно, что максимальные значения Рн и т] достигаются при некоторой оптимальной нагрузке, соответствующей выходному напряжению 0,45 В.

экологическое равновесие в природе. Сейчас разраба-* тываются высокоэффективные электронные приборы для непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую. Успех этих работ предопределит не только ликвидацию загрязнения окружающей среды, но и предотвращение перегрева атмосферы от тепловых энергетических установок (включая атомные), что также является важной экологической задачей.

Если освещать кристалл сульфида кадмия интенсивным Солнечным светом и одновременно пропускать через него ультразвуковое колебание, то при этом возникает электрическое поле, которое создает э. д. с., направленную вдоль оси распространения волны. Это является эффективным способом преобразования Солнечной и механической энергий непосредственно в электрическую.

На экспериментальных участках заброшенных пахотных земель в Центральной Пенсильвании выращиваются гибридные тополя. Один из гибридов, высаженный в количестве примерно 3700 деревьев на акр, «производит» энергию, которая оказывается заметно дешевле нефти и несколько дешевле угля. Такая плантация может давать около 681 млн. Вт/(м2-К) (120 млн. Btu) с акра в год при КПД энергетического преобразования 0,6%. Для обеспечения топливом средней электростанции мощностью 400 МВт потребуется плантация площадью 30 тыс. акров. Для снабжения топливом, получаемым на «энергетических плантациях», большей части электростанций в США требуется примерно 160—200 млн. акров даже при коэффициенте преобразования солнечной энергии в топливо, не превышающем 0,4%.

Солнечные батареи представляют собой матрицы фотоэлементов на основе р-п переходов или гетеропереходов, предназначенные для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

Большинство достижений современной научно-технической революции связано с развитием полупроводниковой электроники. Она позволила создать приборы, действие которых выходит далеко за рамки возможностей классической вакуумной электроники. Это твердотельные диоды, триоды, генераторы СВЧ колебаний, источники когерентного и некогерентного излучений, фотосопротивления, фотодиоды, фотоэлектрические преобразователи и многие другие типы приборов. Их использование дало возможность разработать большое число схем, применяемых в системах автоматизации различных процессов, быстродействующих счетно-вычислительных устройствах, средствах связи и управления, преобразования солнечной энергии и т. п.

Вентильные ФЭ широко применяются в качестве объективных фотометров (экспонометры на селеновых ФЭ), в фотокалориметрии, а также для преобразования солнечной энергии в электрическую (кремниевые солнечные батареи).

На экспериментальных участках заброшенных пахотных земель в Центральной Пенсильвании выращиваются гибридные тополя. Один из гибридов, высаженный в количестве примерно 3700 деревьев на акр, «производит» энергию стоимостью от 1,25 до 11,45 долл. за 1 млн. Btu (по сравнению с нынешней стоимостью 1,97 долл. за 1 млн. Btu для нефти и 1,31 долл. за 1 млн. Btu для угля). Такая плантация может давать около 120 млн. Btu с акра в год при к. п. д. энергетического преобразования порядка 0,6%. Для обеспечения топливом средней электростанции мощностью 400 МВт потребуется плантация площадью 30 тыс. акров. Для снабжения топливом, получаемым на «энергетических плантациях» всех электростанций в США, потребуется не более 160 млн. акров даже при коэффициенте преобразования солнечной энергии в топливо, не превышающем 0,4%.

Основные наиболее общие функции, выполняемые приборами, состоят в преобразовании либо информационных сигналов, либо энергии. В качестве примеров преобразования энергии можно привести преобразования солнечной энергии в электрическую, тепловой в электрическую, переменного тока в постоянный и наоборот.

Фотогальванический эффект в электрическом переходе можно использовать для непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую. Фотоэлемент, реализующий этот принцип, называют солнечным преобразователем. Электрически соединенные между собой преобразователи образуют солнечную батарею. Солнечные преобразователи и батареи применяются в качестве источников электрической энергии для питания РЭА в космических аппаратах и наземных установках, а также в маломощных энергетических установках различных областей народного хозяйства.

кремния с примесью, имеющей n-проводимость. На поверхность пластины путем диффузии в вакууме вводят примесь бора, образуя слой с р-проводимостью толщиной порядка 2 мкм. Батареи кремниевых элементов называются солнечными батареями и применяются для непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую, имея к. п. д. около 11%. Они, в частности, применяются на искусственных спутниках Земли для питания радиостанций, запирающим " слоем имеют высокую