Surse de curent continuu

Un curent direct este un curent care aproape (din moment ce nu există nimic perfect în lume) se schimbă în timp, nici în mărime și nici în direcție. Istoric, primele surse de curent direct au fost exclusiv chimice. La început au fost reprezentate doar de celule galvanice, iar mai târziu au apărut baterii.

Celulele și bateriile galvanice au o polaritate strict definită, iar direcția curentului în ele nu se schimbă spontan, prin urmare surse de curent chimic - acestea sunt practic surse de curent continuu.

Celula galvanică

Bateria AA AA este un exemplu principal de celulă galvanică modernă. O baterie alcalină cilindrică (pe care le place să o numească alcalină, în timp ce cuvântul alcalin este tradusă ca alcalin) conține o soluție de hidroxid de potasiu ca electrolit în interior. Dioxidul de mangan se află pe polul pozitiv al bateriei, iar zincul sub formă de pulbere este negativ.

Atunci când circuitul extern al bateriei se închide la o sarcină, la anod (pol negativ) are loc o reacție chimică de oxidare a zincului și, în același timp, catodul (pol pozitiv) este redus la oxid de tetravalent mangan la oxid trivalent de mangan.

Ca urmare, electronii circulă de la polul negativ spre polul pozitiv printr-un circuit de sarcină extern. Așa funcționează o sursă de curent continuu - o celulă galvanică.

Procesul chimic dintr-o celulă galvanică nu este reversibil, adică încercarea de a o încărca nu este inutilă. Tensiunea dintre poli ai noii baterii de deget este de 1,5 volți, ceea ce se datorează potențialelor substanțelor implicate în reacția chimică din interiorul acesteia.

acumulator

O baterie cu litiu-ion, spre deosebire de o baterie, poate fi încărcată din nou după descărcare, deoarece procesul chimic din ea este reversibil. În aparență, bateria funcționează ca o baterie, adică dă doar curent direct circuitului de încărcare, dar capacitatea unei baterii este de obicei mai mare decât cea a unei baterii de aproximativ aceeași dimensiune.

În timpul descărcării unei baterii de litiu, reacția chimică la anod (electrod negativ) constă în separarea litiului de carbon și transformarea lui în sare la catod (electrod pozitiv). Iar la încărcare, ionii de litiu trec din nou la carbon pe anod.

Diferența de potențial dintre poli ai unei baterii cu litiu-ion poate ajunge până la 4,2 volți. Curentul maxim depinde de zona de interacțiune a electrozilor din interiorul bateriei cu electrolitul și, în consecință, unul cu celălalt.

generator

La scară industrială, curentul direct se obține folosind generatoare de curent continuu. De regulă, pe statorul unei astfel de mașini există magneți fixi sau electromagneti care induc EMF în circuitele rotative, conform legii inducției electromagnetice.

Circuitele rotative sunt conectate fiecare la plăcile de contact ale ansamblului colector perie, prin care curentul generat este îndepărtat prin periile fixe. Deoarece circuitele sunt în contact cu periile pozitive și negative numai la trecerea pe lângă anumiți poli magnetici ai statorului, curentul din circuitul extern este obținut printr-o variabilă rectificată, adică o constantă pulsantă.

Mărimea curentului depinde de secțiunea transversală a firelor, de inducerea câmpului magnetic al statorului și de zona statorului. Mărimea tensiunii - de la viteza de rotație a rotorului generatorului și de la inducerea câmpului magnetic al statorului.

Celula solara

Panourile solare asigură, de asemenea, curent continuu.Fotonii de lumina soarelui care cad pe fotocelă determină mișcarea găurilor încărcate pozitiv și a electronilor încărcați negativ prin joncțiunea pn, iar astfel se obține un curent direct în circuitul extern.

Cu cât suprafața totală a celulelor solare este mai mare - cu cât mai mulți electroni și găuri participă la formarea curentului, cu atât mai mult curent poate fi obținut din bateria solară. Tensiunea generată a bateriei solare depinde de intensitatea luminii solare și de numărul de fotocelule conectate în serie care fac parte din proiectarea bateriei solare.

Transformator cu redresor

Anterior, în echipamentele electronice pentru obținerea curentului continuu, atunci când erau alimentate de la o rețea de curent alternativ din gospodărie, s-au folosit foarte des surse de alimentare cu transformatoare pe fier. Tensiunea de rețea alternativă a fost redusă folosind un transformator și apoi rectificată folosind un tub sau redresor diodă.

După redresor într-un astfel de circuit, există întotdeauna un filtru format din cel puțin condensator, și în cel mai bun caz - de la un condensator și inductor și chiar un regulator de tensiune a tranzistorului, mai ales dacă sursa de curent trebuie să fie reglabilă.

Tensiunea la ieșirea unei astfel de surse de energie depinde de numărul de rotații ale înfășurării secundare a transformatorului, iar valoarea maximă a curentului depinde de puterea nominală a transformatorului.

Sursă de comutare

Astăzi, în echipamentele electronice pentru producerea curentului direct, sursele de alimentare cu transformatoare de joasă frecvență pe fier nu sunt folosite aproape că au venit să le înlocuiască surse de alimentare cu comutare. În ele, tensiunea de rețea redusă este mai întâi redusă cu un transformator de înaltă frecvență și întrerupătoare de tranzistor și apoi redresată. Curentul este direcționat prin filtru către condensatorul filtrului.

Proiectarea sursei de alimentare cu comutare este mult mai mică decât cu un transformator pe fier. Dar este mai mult zgomot în curentul de ieșire. Prin urmare, se acordă o atenție specială filtrării curentului de ieșire la sarcină la proiectarea surselor de alimentare comutatoare.

Tensiunea la ieșirea sursei de alimentare comutatoare depinde de dispozitivul circuitului electronic, iar curentul maxim depinde de dimensiunea transformatorului de înaltă frecvență și de calitatea componentelor electronice de pe circuit.

Condensator și Ionistor

Într-un anumit sens, un condensator electric poate fi numit sursă de curent electric direct. Un condensator acumulează energie electrică sub forma unui câmp electric constant între plăcile sale și apoi poate oferi această energie sub formă de curent continuu sau descărcare pulsată. Atât asta, cât și alta, de fapt - un curent direct diferă doar în timpul manifestării.

Dar astăzi, condensatoarele electrolitice sunt produse în capacități uriașe de mii sau mai multe microfaraduri. Un tip special de condensator este ionistor (supercapacitor) - Are un loc intermediar între baterie și condensator.

Procesele chimice din ionistor se desfășoară aproape la aceeași viteză ca în condensator, dar spre deosebire de baterie, ionistorul are o rezistență internă mai mică, ceea ce face posibilă obținerea de curenți direcți mari de la ionistori pentru o perioadă mai lungă de timp. Cu cât condensatorul este mai mare, cu acesta se poate obține un curent mai mare și mai lung.

Cum se face rectificarea AC

Reglarea tensiunii continue

Care curent este mai periculos, direct sau alternativ?

Cum funcționează senzorii și contoarele de prindere pentru măsurarea curentului direct și alternativ