¿Hay una fuente de alimentación constante?
On enero 1, 2021 by adminUna fuente de voltaje es un dispositivo que produce voltaje constante, pero permite que el amperaje y la potencia varíen, de acuerdo con las leyes de la electricidad. Una fuente de corriente es un dispositivo que produce corriente constante, lo que permite que varíen el voltaje y la potencia.
¿Existe una fuente de alimentación constante – es decir, un dispositivo cuya potencia de salida nunca varía? No importa la naturaleza de lo que esté conectado, su voltaje y amperaje se ajustarán para proporcionar energía constante. (Su comportamiento sería indefinido para circuitos abiertos y rotos.)
Comentarios
- ¿Naturaleza de la carga? ¿Lineal o no lineal? ¿Cómo se puede variar? ¿Cómo planeas usarlo?
- ¿Estás preguntando si hay una ‘ ideal ‘ fuente de energía, en análisis de circuitos. ¿Es la pregunta que ‘ estás haciendo, ‘ Dado que tenemos fuentes de voltaje ideales y fuentes de corriente ideales, ¿podemos tener fuentes de energía ideales? ‘
- Una respuesta completa incluiría ejemplos teóricos y prácticos, si existen.
Respuesta
Sí, es muy fácil construir una fuente de alimentación constante.
Tomemos, por ejemplo, un convertidor elevador de modo conmutado normal.
simula este circuito – Esquema creado usando CircuitLab
Supongamos que está operando en modo discontinuo y no tiene rectificación sincrónica (es decir, solo un diodo). Si el interruptor se opera con un ciclo de trabajo fijo (es decir, sin retroalimentación), pone una cantidad fija de energía en el inductor cada vez que se cierra. La cantidad de energía depende solo del voltaje de entrada, la inductancia y el tiempo de encendido. Esa energía se descarga en la carga cuando se abre el interruptor.
Energía constante por ciclo × número constante de ciclos por segundo = energía constante por segundo = potencia constante.
Independientemente de la resistencia de la carga, los niveles de voltaje y corriente se ajustarán para coincidir con ese valor de potencia.
En términos de límites prácticos, si la salida de esta fuente es en cortocircuito, la corriente estará limitada por la resistencia de los componentes internos (el inductor y el diodo). Si la salida se deja abierta, el voltaje estará limitado por la capacitancia distribuida de los componentes — el inductor «sonará» con un alto voltaje en la frecuencia de autorresonación.
Comentarios
- El reverso de esto es de uso común como » rastreador de punto de máxima potencia » para celdas solares: para un voltaje de salida dado, varíe el punto de voltaje / corriente de entrada para obtener la máxima transferencia de energía desde las celdas.
- @ pjc50: Sí, se puede utilizar un convertidor de modo conmutado utilizado como carga ajustable para un panel solar, y junto con sensores de voltaje y corriente adecuados, se puede construir un circuito de retroalimentación que realiza MPPT. Pero yo ‘ no sigo cómo esto es en ningún sentido el » reverso » de de lo que ‘ estoy hablando en mi respuesta. El objetivo de MPPT es que el valor real de la potencia máxima varía.
- @tuskiomi: No. Si desea regular la potencia, no puede elegir ni el voltaje ni la corriente. La resistencia de carga establece ambos valores: \ $ V = \ sqrt {P \ cdot R} \ $ y \ $ I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} \ $
- @ tuskiomi: Ah, en ese caso, sí, hay una fórmula. La energía de entrada por ciclo de conmutación \ $ E = \ frac {1} {2} I_ {pico} ^ 2 \ cdot L \ $. La corriente pico es una función del tiempo de encendido, la inductancia y el voltaje de entrada: \ $ I_ {pico} = \ frac {V_ {in} t_ {on}} {L} \ $. La potencia es simplemente la energía por ciclo multiplicada por la frecuencia de conmutación: \ $ P = E \ cdot f_ {SW} \ $. Puede combinar estas ecuaciones para obtener una ecuación general de potencia.
- Esto no es 100% correcto debido a una falacia común. La potencia de salida de este circuito depende del voltaje de salida. La corriente máxima del inductor es Vt / L, pero la energía entregada no es solo 1 / 2.LI ^ 2 – VIN entrega energía adicional durante la descarga del inductor. El tiempo de descarga es Toff = L.Ipeak / (VOUT -VIN), y la energía entregada a la salida es Vout.Ipeak.Toff / 2
Respuesta
Sí, pero de manera más práctica, estos dispositivos se denominan cargas electrónicas. Se pueden configurar para que extraigan una corriente constante o una POTENCIA constante de una fuente de alimentación. Son útiles para pruebas de suministro de energía, pruebas de baterías y pruebas solares.
Las fuentes de energía constantes son menos comunes, pero una aplicación práctica es mantener una pantalla LCD que se usa en el exterior en el frío lo suficientemente caliente para que las imágenes en movimiento no se manchan.El elemento calefactor de la pantalla LCD es una hoja delgada de material translúcido llamado óxido de indio y estaño. O puede haber un cable delgado en la pantalla LCD. En cualquier caso, la resistencia del calentador varía considerablemente con la temperatura. Si alimentara el calentador con una corriente constante o un voltaje constante, la potencia sería una función importante de la temperatura ambiente.
Sin embargo, deseamos tener una potencia relativamente constante, por lo que se utiliza una fuente de alimentación constante.
Respuesta
Una verdadera fuente de «potencia constante» generaría una corriente infinita en un cortocircuito y produciría un voltaje infinito a través de un circuito; en la práctica, cualquier suministro tendrá un límite en el voltaje y la corriente que producirá, independientemente de la potencia de salida.
Entre esos límites, muchos suministros de conmutación en el rango de 60 vatios se comportarán de hecho muy Al igual que las fuentes de alimentación constante cuando la corriente es lo suficientemente alta como para que, a pleno voltaje, necesiten producir más energía de la que son capaces, pero lo suficientemente baja como para no activar un circuito limitador de corriente. Por lo que puedo decir, es común que una familia de suministros de diferentes voltajes tengan la misma corriente máxima y difieran solo en el voltaje máximo que producirán. Si se hace un gráfico log-log del voltaje de salida-vs -Curvas de corriente, los suministros de una familia compartirán la misma línea diagonal para la potencia de salida y compartirán la misma línea vertical para la corriente máxima; la única diferencia será la altura de una línea horizontal que limita el voltaje máximo.
Tenga en cuenta que se deben revisar las hojas de datos de cualquier suministro que se desee utilizar de esa manera, para asegurarse de que se tiene claro qué aspectos de la operación están o no especificados.
Respuesta
¿Hay una fuente de energía constante
Sí, esto es posible Lo hice una vez hace muchos años como demostración. El voltaje y la corriente se pueden medir y controlar directamente con electrónica analógica, por lo que la respuesta puede ser buena. No hay una buena manera de controlar la potencia, ni medir la potencia.
La potencia es el producto del voltaje y la corriente, por lo que una forma es medir esos dos y luego realizar una multiplicación para obtener una señal proporcional a la potencia. Esto es difícil en la electrónica analógica. Cuando hice esto hace mucho tiempo, usé un procesador digital para calcular la potencia a partir del voltaje y la corriente medidos, luego ajustar la salida hacia arriba y hacia abajo en consecuencia. Esto fue hace mucho tiempo y estaba usando una computadora de escritorio sobre una interfaz IEEE-488 para controlar la electrónica. Hizo aproximadamente 10 iteraciones de bucle por segundo, lo que fue suficiente para demostrar lo que quería demostrar.
Hoy en día, las fuentes de alimentación conmutadas se controlan de forma rutinaria mediante pequeños procesadores integrados que miden el voltaje y, a veces, la corriente en cada conmutación legumbres. Las multiplicaciones digitales pueden ser tan breves como ciclos simples, por lo que hacer un control de potencia de circuito cerrado es mucho más factible hoy. Sin embargo, esto tiene muy poco uso. He diseñado un montón de fuentes de alimentación de conmutación de voltaje constante y algunas fuentes de alimentación de conmutación de corriente constante, pero nunca una fuente de alimentación constante. Eso no es porque no se pueda hacer razonablemente hoy, sino porque no lo he hecho «. No encuentro un uso para uno.
Es decir, ¿un dispositivo cuya salida nunca varía?
Esto es una pregunta sin sentido. ¿Qué salida ? ¿Voltaje? ¿Corriente? ¿Energía? ¿Algo más? Aquí hacemos ingeniería, no agitar las manos.
También parece haber cierta confusión acerca de qué potencia el suministro puede y no puede controlar. Piense incluso en el caso simple en el que la carga (lo que está conectado a la fuente de alimentación más allá del control de la fuente) puede ser cualquier resistencia. El voltaje, la corriente y la resistencia están relacionados por la ley de Ohm:
Corriente = Voltaje / Resistencia
o en unidades comunes:
A = V / Ω
Observe que solo hay dos grados de libertad en esta relación. Si define dos, no queda elección sobre el tercero. Dado que la carga siempre obtiene un grado de libertad, la fuente de alimentación solo obtiene un grado de libertad también.
Puede reorganizar Esto de varias maneras.Para un suministro de voltaje constante, el suministro elige el voltaje, la carga elige la resistencia y la corriente sale a lo que sale. O, la carga elige la corriente y la resistencia aparente vista por el suministro sale a lo que resulta.
La potencia es el voltaje multiplicado por la corriente. Con esto y la ley de Ohm, puede obtener:
Potencia = Voltaje 2 / Resistencia
De nuevo, solo dos grados de libertad. Si la fuente de alimentación regula la potencia y la carga elige la resistencia, entonces el voltaje es el que indica.
No se puede engañar a la física básica.
Comentarios
- Totalmente de acuerdo. ¿Cómo podemos construir una fuente de alimentación constante si la carga puede ser lineal o no lineal? ¿La carga puede variar? A menos que se conozca el modelo de carga, es difícil hacerlo.
- Oh, lo siento, se pierda la redacción. Me refiero a que la potencia de salida nunca varía.
Respuesta
Una fuente de voltaje es bastante fácil, excepto cuando piensa en corto circuitos: se toma corriente infinita y, por esta razón, las fuentes de voltaje, en el sentido más estricto, no existen.
Las fuentes de corriente tienen el mismo problema en un circuito abierto: ¿cómo se puede bombear corriente al espacio sin el fuente de corriente que ejerce voltajes infinitos para forzar una corriente constante.
Las fuentes de energía se crean a partir de fuentes de voltaje y corriente y pueden existir en papel pero, al igual que las fuentes de corriente y voltaje reales, no coinciden con las expectativas teóricas .
Respuesta
Un convertidor de voltaje flyback con frecuencia de oscilación fija y ciclo de trabajo fijo producirá potencia constante siempre que la carga no «t varía demasiado rápido.
Cuando la carga varía con el tiempo, el filtro de salida evita que el convertidor ajuste la potencia suministrada rápidamente, lo que puede o no ser un problema lem en su caso.
Respuesta
Hay fuentes de alimentación disponibles comercialmente que tienen un modo de alimentación constante. Un ejemplo es la serie SG de Sorensen.
Respuesta
Existe otra forma de producir una fuente de energía constante aproximada, que es útil si su carga cambia con la temperatura. Si coloca una resistencia en serie del mismo valor que la carga, la potencia se iguala. Una forma de verlo es que si la resistencia en serie es cero, entonces la carga es impulsada por un voltaje constante. Si la resistencia en serie es infinita, la carga es impulsada por una corriente constante. dP / dR = 0 cuando Rs = Rl. Por supuesto, esta no es una forma ecológica de hacerlo. Roger Williamson
Respuesta
Otro uso para una fuente de energía constante de baja potencia podría ser la medición del flujo de gas con un solo cable de nicrom. Empuje energía constante a través del cable; se genera una cantidad constante de calor, el cable se calienta y la resistencia del cable aumenta. Puede calcular la resistencia del cable a partir del voltaje / corriente y, por lo tanto, puede conocer la temperatura del cable. En gas inmóvil, la ganancia de temperatura por encima de la ambiente se puede determinar de esta manera.
El gas que pasa por el cable elimina el calor del cable a una velocidad mayor que a velocidad cero, y la cantidad de pérdida de calor es proporcional a la velocidad del gas .
Comentarios
- Esto no ‘ realmente parece abordar la pregunta original, que es si tal dispositivo existe en lugar de posibles usos para uno.
Respuesta
Prácticas fuentes de alimentación de VA constante. ¿Qué pasa con los soldadores de alta gama? Normalmente, los soldadores son constante I (varilla) o constante V (mig). Los soldadores de gama alta le permiten ajustar la pendiente VA. No son perfectos, pero permiten un rango de ajuste entre la constante I y la constante V. Con una pendiente VA negativa, la entrada de energía al baño de soldadura es constante independientemente de la longitud del arco y el operador solo tiene que controlar la velocidad de soldadura, lo que hace que su trabajo más fácil.
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