Источник тока
Источник тока
Такое понятие, как источник тока, имеет множество интерпретаций. Одно из них — строго физическое определение, другое — устоявшийся термин не только в бытовом контексте, но и среди профессионалов. Если из прямой инструкции или контекста понятно, какое определение что означает, оба варианта имеют право на существование.
название на электрической схеме
Что такое источник тока
Будучи синонимами, эти два термина имеют разное значение, хотя оба они связаны с электротехникой. Что они означают:
- Компонент в цепи, вырабатывающий постоянный ток, величина которого не зависит от сопротивления нагрузки и напряжения. Могут быть эквивалентные термины: идеальный источник тока или генератор тока. Эта формула используется в теоретической электротехнике для описания работы электрических цепей;
- Устройство электроснабжения (электрической энергии). Терминология устоялась в сфере практики. Может относиться к источнику питания постоянного тока (химический источник питания, батарея и т д.), источнику питания переменного тока (генератор, трансформатор).
Теоретическая электротехника
Источники тока, как и источники напряжения, используются в электротехнике для моделирования реальных силовых устройств при определенных предположениях.
Идеальный источник сигнала имеет следующие параметры:
- Независимо от величины нагрузки величина тока, протекающего через нее, всегда постоянна;
- Выходное напряжение зависит только от сопротивления нагрузки и определяется законом Ома при условии I = const:
- Внутренняя проводимость бесконечно мала.
Из определения видно, что с увеличением сопротивления нагрузки напряжение и мощность, обеспечиваемые источником тока, увеличиваются, стремясь к бесконечности.
Реальный источник тока имеет определенное внутреннее сопротивление, подобное реальному источнику напряжения, поэтому характеристики соответствуют определению только в определенном диапазоне сопротивления нагрузки. В частности, таковой в некотором приближении можно считать вторичную обмотку мощного трансформатора тока, включенную в цепь переменного тока.
фактический источник тока
В теоретической электротехнике можно преобразовать источники напряжения и генераторы тока друг в друга, т.е выбрать наиболее удобный способ отображения для дальнейших расчетов.
Применение
Источники света со свойствами, близкими к идеальным, имеют и практическое применение. Ярким примером является зарядное устройство. Для зарядки современных аккумуляторов используются устройства, генерирующие зарядное напряжение по специальному алгоритму, но наиболее простым и одинаково надежным (особенно для простых кислотных и щелочных аккумуляторов) является зарядка постоянным током до тех пор, пока выходное напряжение не станет равным электродвижущему сила. Батарея. Также в комплект входят аппараты для дуговой сварки, которые стабилизируют ток дуги для получения однородного сварного шва независимо от длины дуги.
В аналоговых схемах используются источники на основе биполярных транзисторов и полевых транзисторов. Их применяют для питания дифференциальных усилителей и операционных усилителей, измерения и сравнения мостовых схем.
Читайте также статью: Плитки из пенополистирола для кухни elpix.ru
Практическая электротехника
В реальной электротехнике, хотя большинство силовых устройств относится к категории источников напряжения, все без исключения силовые устройства называются источниками тока. К ним относятся преобразователи, преобразующие любой вид энергии в электрическую:
- химический источник энергии;
- физический;
- Устройство вторичного электропитания.
Химические источники тока
К таким устройствам относятся устройства, генерирующие электрическую энергию в результате химических процессов, в частности окислительно-восстановительных реакций этот:
- Одноразовое оборудование – первичные батарейки;
- Многоразовые устройства – батарейки;
- Электрохимический генератор (топливный элемент).
Гальванические элементы проще всего реализовать, что объясняет тот факт, что они были созданы первыми. Особенностью первичной батареи является ее способность работать в течение длительного времени с устройством небольшой выходной мощности. Минус в том, что при исчерпании энергетических запасов химических превращений элемент необходимо утилизировать. Некоторые типы батарей, например щелочные, допускают регенерацию путем зарядки от внешнего источника питания в конце использования, но это менее эффективно и является лишь временным решением.
Аккумуляторы рассчитаны на повторяющиеся циклы разряда-заряда. Емкость восстанавливается от зарядного устройства. Аккумуляторы способны выдавать большие значения мощности в импульсах, а некоторые типы аккумуляторов рассчитаны на длительную работу в буферном режиме.
Количество рабочих циклов ограничено, но даже в этом случае использование аккумуляторов более экономично, чем первичных элементов.
Принцип работы источника тока электрохимического генератора аналогичен принципу работы гальванического элемента, но в нем используются химические реакции между веществами, которые непрерывно подаются в активную область. Срок службы ограничен подачей химикатов.
Видео: Источник тока и источник напряжения в фильме «Источник»
Все химические устройства производят постоянный ток и требуют использования преобразователей для получения переменного тока.
Физические источники
Эти устройства преобразуют другие виды энергии в электричество, основываясь на физических принципах выработки электроэнергии:
- горячий;
- механический;
- ядерный;
- Солнце светит ярко.
Самые мощные преобразователи используют первые три вида энергии и действуют по тем же принципам. Это тепловые электростанции, атомные электростанции и гидроэлектростанции. Тепло, выделяющееся при сгорании углеводородного топлива или распаде атомных ядер, используется для нагрева жидкости (воды), которая в виде пара под давлением вращает вал турбины генератора.
Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды для вращения генераторов.
Все эти генераторы могут производить переменный или постоянный ток, но в первую очередь первый, поскольку его можно легко преобразовать в другое напряжение.
Существуют устройства, способные напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую без использования воды в середине, но их распространение ограничено из-за малой эффективности и малой эффективности.
Солнечные элементы (фотоэлектрические элементы) преобразуют световую энергию непосредственно в постоянный ток. В настоящее время промышленные образцы солнечных элементов имеют низкий КПД и для стабильной работы требуют попадания прямых солнечных лучей на фотоэлектрические преобразователи. Они являются основным источником энергии для космических кораблей, находящихся на ближайшей к Солнцу орбите. По мере увеличения расстояния от Солнца энергия лучей уменьшается пропорционально квадрату расстояния, поэтому вместо этого мы должны использовать электрохимические генераторы.
Вторичные источники электропитания
Выходные параметры силовых устройств не всегда соответствуют предъявляемым требованиям. Многие приложения требуют напряжения питания различной амплитуды и других характеристик.
Преобразование необходимых параметров происходит в блоке вспомогательного питания. Конструкция схемы во многом зависит от типа входного напряжения. Для преобразования постоянного напряжения в основном используются инверторные преобразователи, в которых используются мощные транзисторные ключи для формирования высокочастотных импульсов. На трансформатор подается сигнал высокой частоты, который снимает необходимое напряжение со вторичной обмотки трансформатора.
Для преобразования переменного напряжения используются обычные трансформаторы, но выпускаются и инверторные схемы, выполняющие предварительное выпрямление входного напряжения.
Использование терминов зависит от области, в которой они используются. В целях концептуальной строгости термин «источник тока» следует использовать только для определения идеального источника; в остальных случаях правильнее использовать формулировки «источник напряжения», источник питания, генератор и т д.
Читайте также статью: Блок питания для гаража
