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Verfasst am: 07. März 2016 18:11 Titel: |
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Hallo mkm12, vielen Dank für dein feedback! Wie berechne ich mit denn einen Ersatzwiderstand für einen einzelnen Verbraucher? Meinst du ich soll den Verbraucher und die beiden Leitungen, die ja quasi auch Verbraucher sind, zusammenfassen? Das wäre dann für eine Reihenschaltung die drei Widerstände Das ist , das hab ich mir schon ausgerechnet. Oder meinst du ich soll mir einfach einen Widerstand für den Verbraucher ausdenken anstatt zu versuchen ihn über eine Leistung auszurechnen? Ich hab mir das mal aufgezeichnet. Sieht quasi so aus wie die Erklärung zum Ersatzwiderstand bei leifiphysik. Wenn meine Rechnung bisher fehlerhaft war, so erkenne ich nicht an welcher Stelle ich sie damit korrigieren könnte. Gruß Iggy |
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mkm12 |
Verfasst am: 07. März 2016 00:53 Titel: |
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Ich kann gar nicht verstehen, dass du eine Parallelschaltung der Solarzellen überhaupt erwägst. Die kleine Spannung von nur 0,5 V ist doch ganz bestimmt zu gering für deinen Antennenverstärker. Schon allein durch die Leitungswiderstände hast du nur 7,3 A als Kurzschlussstrom. Die maximal mögliche Leistung, die du abnehmen kannst, ist nur 0,9 W, wobei die Spannung am angeschlossenen Antennenverstärker bereits auf 0,25 V abgesunken ist. Kannst du also vergessen. Die einzig sinnvolle Schaltungsart ist Reihenschaltung der Zellen. Dabei hast du dann ungefähr 10 W zur Verfügung. |
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Iggy |
Verfasst am: 06. März 2016 16:07 Titel: Verlustleistung bei unterschiedlichen Betriebsspannungen |
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Meine Frage: Guten Tag! Ich stehe gerade vor folgendem Problem: Ich habe einen Cubesat der eine Solarzellenstromversorgung bekommen soll. 10 Solarzellen mit je einer Nennspannung von 0,5 V und einem Nennstrom von 2 A.
Die Zellen sind mit einem dünnen Kupferkabel (hier beispielhaft L = 1 m, A = 0,5 mm^2) an den Rest des Satelliten angeschlossen. Ich habe die Wahl ob die Solarzellen in Reihenschaltung oder Parallelschaltung angeschlossen sein sollen. Dazu würde ich gerne einmal die Verlustleistungen an den Kabeln in beiden Fällen durchrechnen. Das ganze habe ich mir aus Internet und Schulwissen wieder zusammengekramt aber dabei sind doch einige Wissenslücken die ich gerne füllen würde.
Meine Fragen: 0. Ist das generelle Vorgehen richtig? 1. Ist die Wahl der angeschlossenen Last sinnvoll? 2. Warum ist die Summe aus Verlustleistung und tatsächlicher Leistung nicht gleich der angeschlossene Last? Insbesondere wenn die Leitungswiderstände nicht << Lastwiderstand sind. Wo geht meine Leistung hin? Ich habe 10 Watt Solarzellen und die Summe aus Verlustleistung und Lastleistung ist nur 2 Watt.
Meine Ideen: Rechnung Nr 1: Reihenschaltung Spannung U = 10*0,5V = 5V Kabellänge= 1m Kabelquerschnitt A = 0,5mm^2 Elek. Widerstand Kupfer roh = 0,017 Ohm*mm^2/m Angeschlossene Last = 10 Watt (also gleich der maximalen Leistung der 10 Solarzellen)
Kabelwiderstand R_k = roh * L/A = 0,034 Ohm Lastwiderstand R_l = U^2/P = (5V)^2/10W = 2,5 Ohm Gesamtwiderstand R_ges = R_k*2+R_l = 2,568 Ohm Stromstärke I = U_ges/R_ges = 5/2,568 = 1,947 A Kabelspannung U_k = R_k*I = 0,034*1,947 = 0,0661 V Verlustleistung (Hin und Rückkabel) P_k = 2*U_k*I = 0,5154 W Tatsächliche Lastspannung U_Lt = R_l*I = 2,5*1,947 = 4,8675 V Tatsächliche Verbraucherleistung P_Lt = U_lt*I = 9,477 W
P_Lt + P_k = 9,9924 W ist ungefähr gleich der angeschlossenen Last 10 W. Dies scheint für immer dann der Fall zu sein, wenn die Kabelwiderstände vergleichsweise klein sind.
Okay jetzt die Parallelschaltung. Eigentlich fast das gleiche, nur das die Betriebsspannung der Einzelzellen sich nicht addiert.
Rechnung Nr 2: Parallelschaltung Spannung U = 0,5V Kabellänge= 1m Kabelquerschnitt A = 0,5mm^2 Elek. Widerstand Kupfer roh = 0,017 Ohm*mm^2/m Angeschlossene Last = 10 Watt (also gleich der maximalen Leistung der 10 Solarzellen)
Kabelwiderstand R_k = roh * L/A = 0,034 Ohm Lastwiderstand R_l = U^2/P = (0,5V)^2/10W = 0,025 Ohm Gesamtwiderstand R_ges = R_k*2+R_l = 0,093 Ohm Stromstärke I = U_ges/R_ges = 0,5/0,093 = 5,3763 A Kabelspannung U_k = R_k*I = 0,034*5,3763 = 0,1827 V Verlustleistung (Hin und Rückkabel) P_k = 2*U_k*I = 1,9355 W Tatsächliche Lastspannung U_Lt = R_l*I = 0,025*5,3763 = 0,1344 V Tatsächliche Verbraucherleistung P_Lt = U_lt*I = 0,7225 W
P_Lt + P_k = 2,0999 W Wo ist meine Leistung hin? |
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