Există o sursă de alimentare constantă?
On ianuarie 1, 2021 by adminO sursă de tensiune este un dispozitiv care produce tensiune constantă, dar permite amperajului și puterii să varieze, în conformitate cu legile energiei electrice. O sursă de curent este un dispozitiv care produce curent constant, permițând tensiunii și puterii să varieze.
Există o sursă de energie constantă – adică, un dispozitiv a cărui putere de ieșire nu variază niciodată? Indiferent de natura la care este conectat, tensiunea și amperajul acestuia ar fi ajustate pentru a oferi o putere constantă. (Comportamentul său ar fi nedefinit atât pentru circuitele deschise, cât și pentru cele întrerupte.)
Comentarii
- Natura încărcării? Liniară sau neliniară? variați? Cum intenționați să utilizați?
- Întrebați dacă există o sursă de alimentare ‘ ideală ‘, în analiza circuitului. Este o întrebare pe care o ‘ o puneți, ‘ Deoarece avem surse de tensiune ideale și surse de curent ideale, putem avea surse de alimentare ideale? ‘
- Un răspuns complet ar nota atât exemple teoretice, cât și practice, dacă acestea există.
Răspuns
Da, este foarte ușor să construiți o sursă de alimentare constantă.
Luați, de exemplu, un convertor de creștere a modului de comutare obișnuit.
simulează acest circuit – Schema creată utilizând CircuitLab
Să presupunem că funcționează în modul discontinuu și nu are rectificare sincronă (adică, doar o diodă). Dacă comutatorul este acționat cu un ciclu de funcționare fix (adică fără feedback), acesta pune o cantitate fixă de energie în inductor de fiecare dată când este închis. Cantitatea de energie depinde doar de tensiunea de intrare, inductanță și timp. Această energie este aruncată în sarcină atunci când comutatorul se deschide.
Energie constantă pe ciclu × număr constant de cicluri pe secundă = energie constantă pe secundă = putere constantă.
Indiferent de rezistența sarcinii, nivelurile de tensiune și curent se vor regla pentru a se potrivi cu acea valoare a puterii.
În termeni de limite practice, dacă ieșirea acestei surse este scurtcircuitat, atunci curentul va fi limitat de rezistența componentelor interne (inductor și diodă). Dacă ieșirea este lăsată deschisă, tensiunea va fi limitată de capacitatea distribuită a componentelor — inductorul va „suna” cu o tensiune ridicată la frecvența de auto-rezonanță.
Comentarii
- Reversul acestui lucru este utilizat în mod obișnuit ca ” tracker punct maxim de putere ” pentru celulele solare: pentru o anumită tensiune de ieșire, variați tensiunea de intrare / punctul de curent pentru transferul maxim de putere din celule.
- @ pjc50: Da, poate fi convertit un switchmode utilizat ca o sarcină reglabilă pentru un panou solar și, împreună cu senzori de tensiune și curent corespunzători, poate fi construită o buclă de feedback care efectuează MPPT. Dar nu ‘ nu urmăresc cum este în vreun sens ” invers ” al despre ce ‘ vorbesc în răspunsul meu. Întregul punct al MPPT este că valoarea reală a puterii maxime variază.
- @tuskiomi: Nu. Dacă doriți să reglați puterea, nu trebuie să alegeți nici tensiunea, nici curentul. Rezistența la încărcare setează ambele valori: \ $ V = \ sqrt {P \ cdot R} \ $ și \ $ I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} \ $
- @ tuskiomi: Ah, în acest caz, da, există o formulă. Energia de intrare pe ciclu de comutare \ $ E = \ frac {1} {2} I_ {peak} ^ 2 \ cdot L \ $. Curentul de vârf este o funcție de timp, inductanță și tensiunea de intrare: \ $ I_ {vârf} = \ frac {V_ {in} t_ {on}} {L} \ $. Puterea este pur și simplu energia pe ciclu înmulțită cu frecvența de comutare: \ $ P = E \ cdot f_ {SW} \ $. Puteți combina aceste ecuații pentru a obține o ecuație generală pentru putere.
- Acest lucru nu este 100% corect din cauza unei erori comune. Puterea de ieșire a acestui circuit depinde de tensiunea de ieșire. Curentul maxim al inductorului este Vt / L, dar energia livrată nu este doar 1 / 2.LI ^ 2 – energia suplimentară este livrată de VIN în timpul descărcării inductorului. Timpul de descărcare este Toff = L.Ipeak / (VOUT -VIN), iar energia livrată la ieșire este Vout.Ipeak.Toff / 2
Răspuns
Da, dar mai practic, aceste dispozitive se numesc sarcini electronice. Acestea pot fi setate pentru a extrage un curent constant sau o PUTERE constantă dintr-o sursă de alimentare. Acestea sunt utile pentru testarea sursei de alimentare, testarea bateriei și testarea solară.
Sursele de alimentare constante sunt mai puțin frecvente, dar o aplicație practică este păstrarea unui LCD care este folosit în exterior la rece suficient de cald, astfel încât să imaginile în mișcare nu se murdăresc.Elementul de încălzire al ecranului LCD este o foaie subțire de material translucid numit oxid de staniu de indiu. Sau poate exista un fir subțire pe ecranul LCD. În ambele cazuri, rezistența încălzitorului variază considerabil în funcție de temperatură. Dacă ați alimenta încălzitorul cu un curent constant sau o tensiune constantă, puterea ar fi o funcție puternică a temperaturii ambiante.
Cu toate acestea, dorim să avem o putere relativ constantă, deci este utilizată o sursă de alimentare constantă.
Răspuns
O adevărată sursă de „putere constantă” ar produce curent infinit într-un scurt și ar produce o tensiune infinită pe o rețea deschisă circuit; în practică, orice sursă va avea o limită a tensiunii și curentului pe care le va produce, indiferent de puterea de ieșire.
Între aceste limite, multe surse de comutare din gama de 60 de wați se vor comporta de fapt foarte mult la fel ca sursele de alimentare constantă atunci când curentul este suficient de mare încât la tensiune maximă ar trebui să producă mai multă putere decât sunt capabile, dar suficient de mici pentru a nu declanșa un circuit de limitare a curentului. Din ceea ce pot spune, este obișnuit ca o familie de surse de tensiuni diferite să aibă același curent maxim și să difere doar în tensiunea maximă pe care o vor produce. Dacă se face un grafic log-log al tensiunii de ieșire-vs -curbele curentului, sursele dintr-o familie vor împărți aceeași linie diagonală pentru puterea de ieșire și vor împărți aceeași linie verticală pentru curent maxim; singura diferență va fi înălțimea unei linii orizontale care limitează tensiunea maximă.
Rețineți că trebuie să verificați fișele tehnice ale oricărei aprovizionări pe care doriți să le utilizați în acest mod, pentru a vă asigura că este clar cu privire la ce aspecte ale funcționării sunt sau nu sunt specificate.
Răspuns
Există o sursă de energie constantă
Da, acest lucru este posibil să De fapt, am făcut-o o dată în urmă cu mulți ani ca demonstrație. Tensiunea și curentul pot fi direct măsurate și controlate direct cu electronică analogică, astfel încât răspunsul poate fi bun. Nu există o modalitate bună de a controlează puterea și nici măsoară puterea.
Puterea este produsul tensiunii și curentului, deci o modalitate este de a măsura aceste două, apoi de a efectua o multiplicare pentru a obține un semnal proporțional cu puterea. Acest lucru este dificil în electronica analogică. Când am făcut acest lucru cu mult timp în urmă, am folosit un procesor digital pentru a calcula puterea din tensiunea și curentul măsurat, apoi am ajustat ieșirea în sus și în jos în consecință. Aceasta a fost cu mult timp în urmă și foloseam un computer desktop printr-o interfață IEEE-488 pentru a controla electronica. A făcut aproximativ 10 iterații de buclă pe secundă, ceea ce a fost suficient pentru a demonstra ceea ce am vrut să demonstrez.
Astăzi, sursele de alimentare de comutare sunt controlate în mod obișnuit de mici procesoare încorporate care măsoară tensiunea și uneori curentul la fiecare comutare. puls. Multiplicările digitale pot fi la fel de scurte ca un singur ciclu, astfel încât controlul puterii în buclă închisă este mult mai fezabil astăzi. Cu toate acestea, este foarte puțin util pentru acest lucru. Am „proiectat o grămadă de surse de alimentare cu comutare de tensiune constantă și câteva surse de alimentare cu comutare de curent constant, dar niciodată o sursă de alimentare constantă. Asta nu pentru că nu s-ar putea face în mod rezonabil astăzi, ci pentru că nu am” nu pot fi folosite pentru unul.
adică un dispozitiv care nu produce niciodată o ieșire?
Acesta este o întrebare lipsită de sens. Ce ieșire ? Tensiune? Curent? Putere? Altceva? Facem inginerie aici, nu fluturăm cu mâna.
De asemenea, pare să existe o anumită confuzie cu privire la ceea ce o putere aprovizionarea poate și nu poate controla. Gândiți-vă chiar la cazul simplu în care sarcina (ceea ce este conectat la sursa de alimentare dincolo de controlul sursei) poate fi orice rezistență. Tensiunea, curentul și rezistența sunt legate de legea lui Ohm:
Curent = tensiune / rezistență
sau în unități comune:
A = V / Ω
Observați cum există doar două grade de libertate în această relație. Dacă definiți două, nu rămâne de ales în legătură cu al treilea. Întrucât încărcarea obține întotdeauna un grad de libertate, sursa de alimentare obține doar un grad de libertate.
Puteți rearanja Pentru o alimentare constantă de tensiune, sursa de alimentare alege tensiunea, sarcina alege rezistența și curentul iese la ceea ce iese. Sau, sarcina alege curentul și rezistența aparentă văzută de sursă iese la ceea ce se dovedește a fi.
Puterea este tensiunea de curent. Cu această lege și cu Ohms, puteți obține:
Putere = Voltaj 2 / Rezistență
Din nou, doar două grade de libertate. Dacă sursa de alimentare reglează puterea și sarcina alege rezistența, atunci tensiunea iese la ceea ce iese.
Nu poți înșela fizica de bază.
Comentarii
- Complet de acord. Cum putem construi o sursă de alimentare constantă dacă sarcina poate fi liniară sau neliniară? Încărcarea poate varia? Cu excepția cazului în care se cunoaște modelul de încărcare, este dificil de realizat.
- Îmi pare rău, pierdeți formularea. Am vrut să spun că puterea de ieșire nu variază niciodată.
Răspuns
O sursă de tensiune este suficient de ușoară, cu excepția cazului în care vă gândiți la scurt circuite – se ia curent infinit și din acest motiv, sursele de tensiune, în cel mai strict sens, nu există.
Sursele de curent au aceeași problemă pe un circuit deschis – cum poate fi pompat curentul în spațiu fără sursa de curent care exercită tensiuni infinite pentru a forța un curent constant.
Sursele de energie sunt create din surse de tensiune și curent și pot exista pe hârtie, dar, la fel ca sursele reale de curent și tensiune, nu se potrivesc cu așteptările teoretice. .
Răspuns
Un convertor de tensiune flyback cu frecvență de oscilație fixă și ciclu fix de lucru va produce putere constantă atâta timp cât sarcina nu „nu variază prea repede.
Când încărcătura variază în timp, filtrul de ieșire împiedică convertorul să regleze rapid puterea furnizată, care poate fi sau nu o problemă Lem în cazul dvs.
Răspuns
Există surse de alimentare disponibile comercial care au un mod de alimentare constant. Un exemplu este seria Sorensen SG.
Răspuns
Există un alt mod de a produce o sursă de energie constantă aproximativă, care este utilă dacă încărcătura se schimbă odată cu temperatura. Dacă puneți un rezistor de serie de aceeași valoare ca sarcina, atunci puterea se uniformizează. Un mod de a-l privi este că, dacă rezistența de serie este zero, atunci sarcina este condusă de o tensiune constantă. Dacă rezistența de serie este infinită, atunci sarcina este condusă de curent constant. dP / dR = 0 când Rs = Rl. Desigur, acesta nu este un mod ecologic de a face acest lucru. Roger Williamson
Răspuns
o altă utilizare pentru o sursă de energie constantă cu putere redusă ar putea fi în măsurarea fluxului de gaz cu un singur fir nichrom. Împingeți puterea constantă prin fir; se generează o cantitate constantă de căldură, firul se încălzește și rezistența firului crește. Puteți calcula rezistența firului din tensiune / curent și astfel puteți cunoaște temperatura firului. În gazul nemișcat, câștigul de temperatură peste temperatura ambiantă poate fi determinat astfel. .
Comentarii
- Acest lucru nu ‘ pare să răspundă la întrebarea inițială, care este dacă un astfel de dispozitiv există mai degrabă decât utilizări posibile pentru unul.
Răspuns
Surse de alimentare practice constante VA. Dar sudorii de înaltă calitate. De obicei, sudorii sunt fie I constantă (stick), fie V constantă (mig). Sudorii de vârf vă permit să reglați panta VA. Acestea nu sunt perfecte, dar permit o gamă de reglare undeva între constantele I și constante V. Cu o înclinație de putere VA negativă, intrarea în piscina de sudură este constantă independent de lungimea arcului și operatorul trebuie doar să controleze viteza de sudare – ceea ce face treaba lui mai ușor.
Lasă un răspuns