Nuolatinės srovės šaltiniai

Nuolatinė srovė yra srovė, kuri beveik (nes pasaulyje nėra nieko tobulo) keičiasi laikui bėgant, nei dydžiu, nei kryptimi. Istoriškai pirmieji nuolatinės srovės šaltiniai buvo išimtinai cheminiai. Iš pradžių juos atstovavo tik galvaniniai elementai, vėliau pasirodė baterijos.

Galvaniniai elementai ir baterijos turi griežtai apibrėžtą poliškumą, o srovės kryptis juose nesikeičia savaime, todėl cheminiai srovės šaltiniai - tai iš esmės yra nuolatinės srovės šaltiniai.

Galvaninė ląstelė

AA AA baterija yra puikus modernaus galvaninio elemento pavyzdys. Cilindrinėje šarminėje baterijoje (kurią jie mėgsta vadinti šarmine, o žodis šarmas yra išverstas kaip šarminė) yra kalio hidroksido tirpalas, kaip elektrolito viduje. Mangano dioksidas yra ant teigiamo akumuliatoriaus poliaus, o cinkas miltelių pavidalu - ant neigiamo.

Kai išorinė akumuliatoriaus grandinė užsidaro apkrovai, prie anodo (neigiamas polius) įvyksta cinko oksidacijos cheminė reakcija, o tuo pačiu katodas (teigiamas polius) redukuojamas į tetravalentinį mangano oksidą į trivalentį mangano oksidą.

Dėl to elektronai bėga nuo neigiamo poliaus link teigiamo poliaus per išorinę apkrovos grandinę. Taip veikia nuolatinės srovės šaltinis - galvaninis elementas.

Cheminis procesas galvaniniame elemente nėra grįžtamas, ty bandyti jį įkrauti yra nenaudingas. Įtampa tarp naujojo piršto akumuliatoriaus polių yra 1,5 volto, tai yra dėl medžiagų, dalyvaujančių cheminėje reakcijoje, potencialo jos viduje.

Baterija

Ličio jonų akumuliatorius, skirtingai nei akumuliatorius, gali būti vėl įkraunamas po iškrovimo, nes jame vykstantis cheminis procesas yra grįžtamasis. Iš išvaizdos akumuliatorius veikia kaip akumuliatorius, tai yra, jis taip pat suteikia tik nuolatinę srovę apkrovos grandinei, tačiau akumuliatoriaus talpa paprastai yra didesnė nei maždaug tokio paties dydžio akumuliatoriaus.

Ličio akumuliatoriaus išsikrovimo metu cheminė reakcija prie anodo (neigiamas elektrodas) yra ličio atskyrimas nuo anglies ir jo pavertimas druska katode (teigiamas elektrodas). Įkraunant ličio jonus ant anodo vėl pereina anglis.

Ličio jonų akumuliatoriaus polių potencialų skirtumas gali siekti iki 4,2 volto. Maksimali srovė priklauso nuo akumuliatoriaus viduje esančių elektrodų sąveikos su elektrolitu ir atitinkamai tarpusavyje.

Generatorius

Pramoniniu mastu nuolatinė srovė gaunama naudojant nuolatinės srovės generatoriai. Paprastai tokios mašinos statoriuje yra pritvirtinti magnetai arba elektromagnetai, kurie pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį sukasi EMF besisukančiose grandinėse.

Kiekviena besisukanti grandinė yra sujungta su šepečių surinktuvo mazgo kontaktinėmis plokštėmis, per kurias generuota srovė pašalinama per fiksuotus šepetėlius ir į apkrovos grandinę. Kadangi grandinės liečiasi su teigiamais ir neigiamais šepetėliais tik eidamos pro tam tikrus statoriaus magnetinius polius, srovė išorinėje grandinėje gaunama ištaisytu kintamuoju, tai yra, pulsuojančia konstanta.

Srovės dydis priklauso nuo laidų skerspjūvio, statoriaus magnetinio lauko induktoriaus ir statoriaus srities. Įtampos dydis - nuo generatoriaus rotoriaus sukimosi greičio ir nuo statoriaus magnetinio lauko indukcijos.

Saulės elementas

Saulės plokštės taip pat teikia nuolatinę srovę.Saulės šviesos fotonai, patenkantys į fotoelementą, sukelia teigiamai įkrautų skylių ir neigiamai įkrautų elektronų judėjimą per pn jungtį, todėl išorinėje grandinėje gaunamas nuolatinis srovės stipris.

Kuo didesnis bendras saulės elementų plotas - tuo daugiau elektronų ir skylių dalyvauja formuojant srovę, tuo daugiau srovės galima gauti iš saulės baterijos. Saulės baterijos sukuriama įtampa priklauso nuo saulės šviesos intensyvumo ir nuo fotoelementų, sujungtų nuosekliai, skaičiaus, kuris yra saulės baterijos projekto dalis.

Transformatorius su lygintuvu

Anksčiau elektroninėje įrangoje, skirtoje nuolatinėms srovėms tiekti iš buitinio kintamos srovės tinklo, labai dažnai buvo naudojami maitinimo šaltiniai su transformatoriais ant geležies. Kintamoji tinklo įtampa buvo sumažinta naudojant transformatorių, o po to ištaisyta vamzdžiu arba diodų lygintuvas.

Po lygintuvo tokioje grandinėje visada yra filtras, susidedantis iš mažiausiai kondensatorius, o geriausiu atveju - iš kondensatoriaus ir induktoriaus ir net iš tranzistoriaus įtampos reguliatoriaus, ypač jei srovės šaltinis turi būti reguliuojamas.

Įtampa tokio maitinimo šaltinio išvestyje priklauso nuo transformatoriaus antrinės apvijos apsisukimų skaičiaus, o maksimali srovės vertė priklauso nuo transformatoriaus vardinės galios.

Perjungimo maitinimo šaltinis

Šiandien elektroninėje nuolatinės srovės gamybos įrangoje maitinimo šaltiniai su žemo dažnio transformatoriais ant geležies beveik nenaudojami, jie atėjo juos pakeisti perjungimo maitinimo šaltiniai. Juose ištaisyta tinklo įtampa pirmiausia sumažinama aukšto dažnio transformatoriaus ir tranzistoriaus jungikliais, o po to ištaisoma. Srovė per filtrą nukreipiama į filtro kondensatorių.

Perjungimo maitinimo šaltinio konstrukcija yra daug mažesnė nei naudojant transformatorių ant geležies. Tačiau išėjimo srovėje yra daugiau triukšmo. Todėl, projektuojant perjungimo maitinimo šaltinius, ypatingas dėmesys skiriamas išėjimo srovės filtravimui pagal apkrovą.

Įtampa perjungimo maitinimo šaltinio išvestyje priklauso nuo elektroninės grandinės įtaiso, o maksimali srovė priklauso nuo aukšto dažnio transformatoriaus dydžio ir grandinės elektroninių komponentų kokybės.

Kondensatorius ir jonistorius

Tam tikra prasme elektrinis kondensatorius gali būti vadinamas tiesioginės elektros srovės šaltiniu. Kondensatorius sukaupia elektros energiją pastovaus elektrinio lauko pavidalu tarp savo plokštelių ir tada gali suteikti šią energiją nuolatinės srovės arba impulsinės iškrovos pavidalu. Ir tas, ir kitas iš tikrųjų - nuolatinė srovė, besiskirianti tik pasireiškimo trukme.

Tačiau šiandien elektrolitiniai kondensatoriai yra labai dideli, tūkstančių ar daugiau mikrodalelių talpos. Ypatinga kondensatoriaus rūšis yra jonistorius (superkondensatorius) - Tai užima tarpinę vietą tarp akumuliatoriaus ir kondensatoriaus.

Cheminiai procesai jonistoriuje vyksta beveik tokiu pat greičiu kaip ir kondensatoriuje, tačiau skirtingai nuo akumuliatoriaus, jonistorius turi mažesnį vidinį pasipriešinimą, todėl ilgesnį laiką iš jonizatorių galima gauti dideles tiesiogines sroves. Kuo didesnis kondensatorius, tuo didesnę ir ilgesnę srovę galima gauti su juo.

Kaip vyksta AC ištaisymas

Nuolatinės įtampos reguliavimas

Kuri srovė yra pavojingesnė, tiesioginė ar kintama?

Kaip jutikliai ir spaustukai veikia matuojant nuolatinę ir kintamąją sroves