Existe uma fonte de alimentação constante?
On Janeiro 1, 2021 by adminUma fonte de tensão é um dispositivo que produz tensão constante, mas permite que a amperagem e a potência variem de acordo com as leis da eletricidade. Uma fonte de corrente é um dispositivo que produz corrente constante, permitindo que a tensão e a potência variem.
Existe uma fonte de energia constante – ou seja, um dispositivo cuja potência de saída nunca varia? Não importa a natureza ao que está conectado, sua voltagem e amperagem seriam ajustadas para fornecer energia constante. (Seu comportamento seria indefinido para circuitos abertos e interrompidos.)
Comentários
- Natureza da carga? Linear ou não linear? Como a carga pode variam? Como você planeja usar?
- Você está perguntando se existe uma fonte de energia ‘ ideal ‘, na análise de circuitos. Essa é a pergunta que você ‘ está perguntando, ‘ Visto que temos fontes de tensão e correntes ideais, podemos ter fontes de energia ideais? ‘
- Uma resposta completa observaria exemplos teóricos e práticos, se existirem.
Resposta
Sim, é muito fácil construir uma fonte de alimentação constante.
Pegue, por exemplo, um conversor switchmode boost comum.
simule este circuito – Esquema criado usando o CircuitLab
Vamos supor que esteja operando em modo descontínuo e não tem retificação síncrona (ou seja, apenas um diodo). Se o interruptor for operado com um ciclo de trabalho fixo (ou seja, sem feedback), ele coloca uma quantidade fixa de energia no indutor cada vez que é fechado. A quantidade de energia depende apenas da tensão de entrada, da indutância e do tempo de ativação. Essa energia é despejada na carga quando a chave é aberta.
Energia constante por ciclo × número constante de ciclos por segundo = energia constante por segundo = potência constante.
Independentemente da resistência da carga, os níveis de tensão e corrente se ajustarão para corresponder a esse valor de potência.
Em termos de limites práticos, se a saída desta fonte for em curto, a corrente será limitada pela resistência dos componentes internos (o indutor e o diodo). Se a saída for deixada aberta, a tensão será limitada pela capacitância distribuída dos componentes — o indutor irá “tocar” com alguma alta tensão na frequência auto-ressonante.
Comentários
- O reverso disso é comumente usado como ” rastreador de ponto de potência máxima ” para células solares: para uma dada tensão de saída, varie a tensão de entrada / ponto de corrente para a transferência máxima de energia das células.
- @ pjc50: Sim, um conversor de modo de comutação pode ser usado como uma carga ajustável para um painel solar e junto com os sensores de tensão e corrente adequados, um loop de feedback que executa MPPT pode ser construído. Mas eu não ‘ não sigo como isso é, em qualquer sentido, o ” reverso ” de o que eu ‘ estou falando na minha resposta. O ponto principal do MPPT é que o valor real da potência máxima varia.
- @tuskiomi: Não. Se você deseja regular a potência, não pode escolher a voltagem ou a corrente. A resistência de carga define ambos os valores: \ $ V = \ sqrt {P \ cdot R} \ $ e \ $ I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} \ $
- @ tuskiomi: Ah, nesse caso, sim, existe uma fórmula. A energia de entrada por ciclo de comutação \ $ E = \ frac {1} {2} I_ {pico} ^ 2 \ cdot L \ $. A corrente de pico é função do tempo ligado, da indutância e da tensão de entrada: \ $ I_ {pico} = \ frac {V_ {V_ {in} t_ {on}} {L} \ $. A potência é simplesmente a energia por ciclo multiplicada pela frequência de chaveamento: \ $ P = E \ cdot f_ {SW} \ $. Você pode combinar essas equações para obter uma equação geral para poder.
- Isso não é 100% correto por causa de uma falácia comum. A potência de saída deste circuito depende da tensão de saída. O pico da corrente do indutor é Vt / L, mas a energia fornecida não é apenas 1 / 2.LI ^ 2 – energia adicional é fornecida pelo VIN durante a descarga do indutor. O tempo de descarga é Toff = L.Ipico / (VOUT -VIN), e a energia entregue à saída é Vout.Ipeak.Toff / 2
Resposta
Sim, mas, de forma mais prática, esses dispositivos são chamados de cargas eletrônicas. Eles podem ser configurados para extrair uma corrente constante ou uma ENERGIA constante de uma fonte de alimentação. Eles são úteis para teste de fonte de alimentação, teste de bateria e teste solar.
Fontes de alimentação constantes são menos comuns, mas uma aplicação prática é manter um LCD que é usado do lado de fora no frio quente o suficiente para que as imagens em movimento não borram.O elemento de aquecimento do LCD é uma folha fina de material translúcido chamado Óxido de Índio e Estanho. Ou pode haver um fio fino na tela LCD. Em ambos os casos, a resistência do aquecedor varia consideravelmente com a temperatura. Se você alimentasse o aquecedor com uma corrente ou tensão constante, a potência seria uma função forte da temperatura ambiente.
No entanto, desejamos ter energia relativamente constante, portanto, uma fonte de alimentação constante é usada.
Resposta
Uma verdadeira fonte de “alimentação constante” produziria corrente infinita em um curto e produziria tensão infinita em um o circuito; na prática, qualquer fonte terá um limite para a tensão e a corrente que irá produzir, independentemente da potência de saída.
Entre esses limites, muitas fontes de comutação na faixa de 60 watts irão de fato se comportar muito muito parecido com as fontes de alimentação constante, quando a corrente é alta o suficiente para que em tensão total elas precisem produzir mais potência do que são capazes, mas baixa o suficiente para não acionar um circuito limitador de corrente. Pelo que posso dizer, é comum que uma família de fontes de tensões diferentes tenha a mesma corrente máxima e difira apenas na tensão máxima que produzirão. Se for feito um gráfico log-log da tensão de saída vs. – curvas de corrente, as fontes em uma família compartilharão a mesma linha diagonal para potência de saída e compartilharão a mesma linha vertical para corrente máxima; a única diferença será a altura de uma linha horizontal que limita a tensão máxima.
Observe que é necessário verificar as folhas de dados de qualquer suprimento que se queira usar dessa forma, para ter certeza de que está claro quais aspectos da operação são ou não especificados.
Resposta
Existe uma fonte de energia constante
Sim, é possível fazer. Na verdade, fiz isso uma vez, muitos anos atrás, como uma demonstração. A tensão e a corrente podem ser medidas e controladas diretamente com eletrônicos analógicos, então a resposta pode ser boa. Não há uma boa maneira de controlar a potência, nem medir a potência.
A potência é o produto da tensão e da corrente, portanto, uma maneira é medir as duas e, em seguida, realizar uma multiplicação para obter um sinal proporcional à potência. Isso é difícil na eletrônica analógica. Quando fiz isso há muito tempo, usei um processador digital para calcular a potência da tensão e corrente medidas e, em seguida, ajustar a saída para cima e para baixo de acordo. Isso foi há muito tempo e eu estava usando um computador desktop com interface IEEE-488 para controlar os componentes eletrônicos. Ele fez cerca de 10 iterações de loop por segundo, o que foi suficiente para demonstrar o que eu queria demonstrar.
Hoje, as fontes de alimentação chaveadas são rotineiramente controladas por pequenos processadores embutidos que medem a tensão e, às vezes, a corrente a cada chaveamento pulso. Multiplicadores digitais podem ser tão curtos quanto ciclos únicos, portanto, fazer o controle de potência em malha fechada é muito mais viável hoje. No entanto, isso é muito pouco útil. Eu projetei um monte de fontes de alimentação chaveadas de tensão constante e algumas fontes de alimentação chaveadas de corrente constante, mas nunca uma fonte de alimentação constante. Isso não é porque não poderia ser razoavelmente feito hoje, mas porque eu não fiz ” não pode ser usado para um.
ou seja, um dispositivo cuja saída nunca varia?
Este é uma pergunta sem sentido. Qual saída ? Tensão? Corrente? Potência? Outra coisa? Fazemos engenharia aqui, não acenamos com a mão.
Também parece haver alguma confusão sobre o que é uma potência o suprimento pode e não pode controlar. Pense até mesmo no caso simples em que a carga (o que está conectado à fonte de alimentação além do controle da fonte) pode ser qualquer resistor. A tensão, corrente e resistência são relacionadas pela lei de Ohm “:
Corrente = Tensão / Resistência
ou em unidades comuns:
A = V / Ω
Observe como existem apenas dois graus de liberdade nesta relação. Se você definir quaisquer dois, não haverá escolha em relação ao terceiro. Como a carga sempre obtém um grau de liberdade, a fonte de alimentação também obtém um grau de liberdade.
Você pode reorganizar isso de várias maneiras. Para uma alimentação de tensão constante, a alimentação escolhe a tensão, a carga escolhe a resistência e a corrente sai para o que ela sai. Ou, a carga escolhe a corrente e a resistência aparente vista pela fonte sai para o que chega a.
A potência é a tensão vezes a corrente. Com isso e a lei de Ohms, você pode obter:
Potência = Voltagem 2 / Resistência
Novamente, apenas dois graus de liberdade. Se a fonte de alimentação regula a potência e a carga escolhe a resistência, então a voltagem é o valor que ela representa.
Você não pode enganar a física básica.
Comentários
- Concordo totalmente. Como podemos construir uma fonte de alimentação constante se a carga pode ser linear ou não linear? A carga pode variar? A menos que o modelo de carga seja conhecido, é difícil fazê-lo.
- Oh, desculpe, perca o texto. Eu quis dizer que a potência de saída nunca varia.
Resposta
Uma fonte de tensão é fácil o suficiente, exceto quando você pensa em curto circuitos – corrente infinita é tomada e, por esta razão, fontes de tensão, no sentido mais estrito, não existem.
Fontes de corrente têm o mesmo problema em um circuito aberto – como a corrente pode ser bombeada para o espaço sem o fonte de corrente exercendo tensões infinitas para forçar uma corrente constante.
As fontes de energia são concebidas a partir de fontes de tensão e corrente e podem existir no papel, mas, assim como as fontes reais de corrente e tensão, não correspondem às expectativas teóricas .
Resposta
Um conversor de voltagem flyback com frequência de oscilação fixa e ciclo de trabalho fixo produzirá energia constante enquanto a carga não “t variam muito rapidamente.
Quando a carga varia ao longo do tempo, o filtro de saída impede que o conversor ajuste a potência fornecida rapidamente, o que pode ou não ser um problema no seu caso.
Resposta
Existem fontes de alimentação disponíveis no mercado que têm um modo de alimentação constante. Um exemplo é a série Sorensen SG.
Resposta
Há outra maneira de produzir uma fonte de energia constante aproximada, que é útil se sua carga muda com a temperatura. Se você colocar um resistor em série com o mesmo valor da carga, a potência se equilibra. Uma maneira de ver isso é que, se o resistor em série for zero, a carga é acionada por uma tensão constante. Se o resistor em série for infinito, a carga é acionada por corrente constante. dP / dR = 0 quando Rs = Rl. É claro que essa não é uma maneira ecologicamente correta de fazer isso. Roger Williamson
Resposta
outro uso para uma fonte de energia constante de baixa potência poderia ser na medição do fluxo de gás com um único fio de nicromo. Empurre energia constante através do fio; uma quantidade constante de calor é gerada, o fio aquece e sua resistência aumenta. Você pode calcular a resistência do fio a partir da tensão / corrente e, portanto, pode saber a temperatura do fio. Em gás sem gás, o ganho de temperatura acima do ambiente pode ser determinado.
O gás fluindo pelo fio remove o calor do fio a uma taxa maior do que a velocidade zero, e a quantidade de perda de calor é proporcional à velocidade do gás .
Comentários
- Isso não ‘ realmente parece abordar a questão original, que é se tal dispositivo existe em vez de usos possíveis para um.
Resposta
Fontes de alimentação VA constantes práticas. E quanto a soldadores de ponta. Normalmente, os soldadores são Constant I (stick) ou constante V (mig). Os soldadores de ponta permitem que você ajuste a inclinação VA. Eles não são perfeitos, mas permitem uma faixa de ajuste em algum lugar entre a constante I e a constante V. Com uma inclinação VA negativa, a entrada de energia para a piscina de soldagem é constante, independente do comprimento do arco e o operador só precisa controlar a velocidade de soldagem – o que torna seu trabalho mais fácil.
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