Er der en konstant strømforsyning?
On januar 1, 2021 by adminEn spændingskilde er en enhed, der producerer konstant spænding, men som tillader strømstyrke og strøm at variere i overensstemmelse med lovgivningen om elektricitet. En strømkilde er en enhed, der producerer konstant strøm, så spænding og effekt kan variere.
Er der en konstant strømkilde – dvs. en enhed, hvis udgangseffekt varierer aldrig? Uanset arten af hvad det er tilsluttet, ville dets spænding og strømstyrke blive justeret til at give konstant strøm. (Dens adfærd ville være udefineret for både åbne og ødelagte kredsløb.)
Kommentarer
- Belastningens art? Lineær eller ikke-lineær? Hvordan belastning kan variere? Hvordan planlægger du at bruge?
- Spørg du om der er en ‘ ideel ‘ strømkilde, i kredsløbsanalyse. Er det spørgsmål, du ‘ stiller, ‘ Da vi har ideelle spændingskilder og ideelle strømkilder, kan vi have ideelle strømkilder? ‘
- Et komplet svar vil bemærke både teoretiske og praktiske eksempler, hvis de findes.
Svar
Ja, det er meget let at konstruere en konstant strømforsyning.
Tag f.eks. en almindelig switchmode boost-konverter.
simuler dette kredsløb – Skematisk oprettet ved hjælp af CircuitLab
Lad os antage, at den fungerer i diskontinuerlig tilstand og har ikke synkron rettelse (dvs. bare en diode). Hvis kontakten betjenes med en fast driftscyklus (dvs. ingen feedback), sætter den en fast mængde energi i induktoren hver gang den lukkes. Mængden af energi afhænger kun af indgangsspændingen, induktansen og tiden. Denne energi dumpes ned i belastningen, når kontakten åbner.
Konstant energi pr. Cyklus × konstant antal cyklusser pr. Sekund = konstant energi pr. Sekund = konstant effekt.
Uanset belastningens modstand vil spændings- og strømniveauerne justere sig, så de svarer til den effektværdi.
Med hensyn til praktiske grænser, hvis output fra denne forsyning er kortsluttet, så vil strømmen blive begrænset af modstanden af de interne komponenter (induktoren og dioden). Hvis udgangen efterlades åben, vil spændingen være begrænset af den fordelte kapacitans af komponenterne — induktoren vil “ringe” med en vis høj spænding ved selvresonansfrekvensen.
Kommentarer
- Det modsatte af dette er almindeligt anvendt som ” maksimal effektpunkt tracker ” for solceller: for en given udgangsspænding skal du variere indgangsspændingen / strømpunktet for maksimal effektoverførsel fra cellerne.
- @ pjc50: Ja, en switchmode-konverter kan være bruges som en justerbar belastning på et solpanel og sammen med passende spændings- og strømfølere kan der konstrueres en feedback-sløjfe, der udfører MPPT. Men jeg følger ikke ‘ hvordan dette på nogen måde er ” omvendt ” hvad jeg ‘ taler om i mit svar. Hele pointen med MPPT er, at den aktuelle værdi af maksimal effekt varierer.
- @tuskiomi: Nej. Hvis du vil regulere strømmen, kan du ikke vælge hverken spændingen eller strømmen. Belastningsmodstanden indstiller begge disse værdier: \ $ V = \ sqrt {P \ cdot R} \ $ og \ $ I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} \ $
- @ tuskiomi: Ah, i så fald er der en formel. Indgangsenergien pr. Skiftecyklus \ $ E = \ frac {1} {2} I_ {peak} ^ 2 \ cdot L \ $. Spidsstrømmen er en funktion af tid, induktans og indgangsspænding: \ $ I_ {peak} = \ frac {V_ {in} t_ {on}} {L} \ $. Effekten er simpelthen energien pr. Cyklus ganget med skiftefrekvensen: \ $ P = E \ cdot f_ {SW} \ $. Du kan kombinere disse ligninger for at få en samlet ligning for magt.
- Dette er ikke 100% korrekt på grund af en almindelig fejlslutning. Dette kredsløbs udgangseffekt afhænger af udgangsspændingen. Induktorens spidsstrøm er Vt / L, men den leverede energi er ikke kun 1 / 2.LI ^ 2 – yderligere energi leveres af VIN under udledning af induktoren .. Udledningstiden er Toff = L.Ipeak / (VOUT -VIN), og energi leveret til output er Vout.Ipeak.Toff / 2
Svar
Ja, men mere pratisk kaldes disse enheder elektroniske belastninger. De kan indstilles til at trække en konstant strøm eller en konstant STRØM fra en strømforsyning. De er nyttige til test af strømforsyning, batteritest og soltest.
Konstant strømforsyning er mindre almindelig, men en praktisk anvendelse er at holde en LCD, der bruges ude i koldt, varm nok til at bevægelige billeder udtværes ikke.LCD-varmeelementet er et tyndt ark af gennemskinneligt materiale kaldet Indium-tinoxid. Eller der kan være en tynd ledning i LCD-skærmen. I begge tilfælde varierer varmeapparatets modstand betydeligt med temperaturen. Hvis du fodrede varmelegemet med en konstant strøm eller konstant spænding, ville effekten være en stærk funktion af den omgivende temperatur.
Vi ønsker dog at have relativt konstant effekt, så der anvendes en konstant strømforsyning.
Svar
En ægte “konstant strøm” -forsyning ville sende uendelig strøm til en kort og producere uendelig spænding over en åben kredsløb; i praksis vil enhver forsyning have en grænse for den spænding og strøm, den vil producere, uanset udgangseffekt.
Mellem disse grænser vil mange skifteforsyninger i 60-watt-området faktisk opføre sig meget meget som strømforsyninger med konstant strøm, når strømmen er høj nok til at de ved fuld spænding har brug for at afgive mere strøm, end de er i stand til, men lave nok til ikke at udløse et strømbegrænsende kredsløb. Fra hvad jeg kan fortælle, er det almindeligt, at en familie af forsyninger med forskellige spændinger har den samme maksimale strøm og kun adskiller sig i den maksimale spænding, de vil producere. Hvis man laver et log-log-plot af udgangsspændingen-vs -strømkurver, forsyningerne i en familie vil dele den samme diagonale linje for udgangseffekt og vil dele den samme lodrette linje for maksimal strøm; den eneste forskel er højden på en vandret linje, der begrænser maksimal spænding.
Bemærk, at man skal kontrollere databladene for enhver forsyning, man måtte ønske at bruge på en sådan måde, for at sikre, at man er klar over, hvilke aspekter af operationen der er eller ikke er specificeret.
Svar
Er der en konstant strømkilde
Ja, det er muligt at Jeg gjorde det faktisk en gang for mange år siden som en demonstration. Spænding og strøm kan direkte måles og styres direkte med analog elektronik, så svaret kan være godt. Der er ingen god måde at direkte kontroleffekt eller at måle effekt.
Effekt er et produkt af spænding og strøm, så en måde er at måle disse to og derefter udføre en multiplikation for at få et signal, der er proportionalt med effekten. Dette er vanskeligt i analog elektronik. Da jeg gjorde dette for længe siden, brugte jeg en digital processor til at beregne strøm fra målt spænding og strøm og justerede derefter output op og ned i overensstemmelse hermed. Dette var for længe siden, og jeg brugte en stationær computer over en IEEE-488 interface til at styre elektronikken. Det udførte omkring 10 sløjfe-gentagelser pr. Sekund, hvilket var nok med det formål at demonstrere, hvad jeg ville demonstrere. puls. Digitale multiplikationer kan være så korte som enkeltcyklusser, så det er meget mere muligt at foretage lukket sløjfe-styring i dag. Der er dog meget lidt brug af dette. Jeg har designet en masse strømforsyninger med konstant spænding og et par strømforsyninger med konstant strøm, men aldrig en konstant strømforsyning. Det er ikke fordi det ikke kunne gøres med rimelighed i dag, men fordi jeg ikke har noget ” t kommer på tværs af en brug for en.
det vil sige en enhed, der aldrig varierer output?
Dette er et meningsløst spørgsmål. Hvilket output ? Spænding? Strøm? Strøm? Noget andet? Vi laver ingeniørarbejde her, ikke håndvinkende.
Der synes også at være en vis forvirring om, hvad en magt forsyning kan og kan ikke kontrollere. Tænk på selv det enkle tilfælde, hvor belastningen (hvad der er forbundet med strømforsyningen uden for strømforsyningens kontrol) kan være en hvilken som helst modstand. Spændingen, strømmen og modstanden er relateret af Ohms lov:
Strøm = Spænding / modstand
eller i fælles enheder:
A = V / Ω
Bemærk, hvordan der kun er to frihedsgrader i dette forhold. Hvis du definerer to, er der ikke noget valg tilbage omkring det tredje. Da belastningen altid får en grad af frihed, får strømforsyningen kun en grad af frihed også.
Du kan omarrangere dette på forskellige måder. For en konstant spændingsforsyning vælger forsyningen spænding, belastningen vælger modstand, og strømmen kommer ud til, hvad den kommer ud til. Eller belastningen vælger strøm, og den tilsyneladende modstand, der ses af forsyningen, kommer ud til hvad det kommer ud til.
Effekt er spænding gange strøm. Med denne og Ohms lov kan du få:
Power = Voltage 2 / Resistance
Igen kun to frihedsgrader. Hvis strømforsyningen regulerer strømmen, og belastningen vælger modstanden, kommer spændingen ud til, hvad den kommer ud til.
Du kan ikke snyde grundlæggende fysik.
Kommentarer
- Helt enig. Hvordan kan vi konstruere konstant strømforsyning, hvis belastningen kan være lineær eller ikke-lineær? Belastningen kan variere? Medmindre modellen for belastning er kendt, er det svært at gøre det.
- Åh, undskyld ordlyden. Jeg mente, at udgangseffekten aldrig varierer.
Svar
En spændingskilde er let nok, undtagen når du tænker på kort kredsløb – uendelig strøm tages, og af denne grund findes spændingskilder i den strengeste forstand ikke.
Strømkilder har det samme problem på et åbent kredsløb – hvordan kan strøm pumpes ud i rummet uden strømkilde, der udøver uendelige spændinger for at tvinge en konstant strøm.
Strømkilder er konstrueret fra spænding og strømkilder og kan eksistere på papir, men ligesom ægte strøm- og spændingskilder svarer det ikke til de teoretiske forventninger .
Svar
En flyback-spændingsomformer med fast svingningsfrekvens og fast driftscyklus vil producere konstant effekt, så længe belastningen ikke “t varierer for hurtigt.
Når belastningen varierer over tid, forhindrer udgangsfilteret konverteren i at justere den leverede effekt hurtigt, hvilket måske eller måske ikke er sandsynligt lem i dit tilfælde.
Svar
Der er kommercielt tilgængelige strømforsyninger, der har en konstant strømtilstand. Et eksempel er Sorensen SG-serien.
Svar
Der er en anden måde at producere en omtrentlig konstant strømkilde på, hvilket er nyttigt hvis din belastning ændres med temperaturen. Hvis du sætter en seriemodstand af samme værdi som belastningen, udjævner strømmen. En måde at se på det er, at hvis seriemodstanden er nul, drives belastningen af en konstant spænding. Hvis seriemodstanden er uendelig, drives belastningen af konstant strøm. dP / dR = 0 når Rs = Rl. Naturligvis er dette ikke en miljøvenlig måde at gøre det på. Roger Williamson
Svar
En anden anvendelse til en konstant strømkilde med lav effekt kan være at måle gasstrømmen med en enkelt nichromtråd. Skub konstant strøm gennem ledningen; der genereres en konstant mængde varme, ledningen opvarmes, og trådmodstanden øges. Du kan beregne ledningsmodstand fra spænding / strøm og således kan kende ledningstemperaturen. I stille gas kan temperaturforøgelsen over omgivelserne bestemmes således.
gas, der strømmer forbi ledningen, fjerner varmen fra ledningen med en større hastighed end ved nul hastighed, og mængden af varmetab er proportional med gashastigheden .
Kommentarer
- Dette ser ikke ‘ ud til virkelig at tage fat på det originale spørgsmål, som er, om en sådan enhed findes snarere end mulige anvendelser til en.
Svar
Praktiske strømforsyninger med konstant VA. Hvad med high end svejsere. Typisk er svejsere enten Constant I (stick) eller konstant V (mig). High end svejsere giver dig mulighed for at justere VA-hældningen. De er ikke perfekte, men tillader en række justeringer et sted mellem konstant I og konstant V. Med en negativ VA-hældning er strømindgangen til svejsepuljen konstant uafhængig af buelængden, og operatøren skal kun kontrollere svejsehastigheden – hvilket gør sit job lettere.
Skriv et svar