Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам » Источники постоянного тока
Количество просмотров: 31562
Комментарии к статье: 4


Источники постоянного тока


Постоянный ток — это такой ток, который почти (поскольку ничего идеального в мире нет) не изменяется во времени, ни по величине, ни по направлению. Исторически первые источники постоянного тока были исключительно химическими. Сначала они были представлены только гальваническими элементами, а позже появились и аккумуляторы.

Гальванические элементы и аккумуляторы имеют строго определенную полярность, и направление тока в них самопроизвольно не изменяется, поэтому химические источники тока — это принципиально источники постоянного тока.

Источники постоянного тока

Гальванический элемент

Пальчиковая батарейка АА — яркий пример современного гальванического элемента. Цилиндрическая щелочная батарейка ( которую любят называть алкалиновой, тогда как слово «alkaline» переводится как «щелочная») содержит внутри раствор гидроксида калия в качестве электролита. На положительном полюсе батарейки находится диоксид марганца, а на отрицательном — цинк в виде порошка.

Гальванические элементы

Когда внешняя цепь батарейки замыкается на нагрузку, на аноде (отрицательном полюсе) происходит химическая реакция окисления цинка, одновременно с этим на катоде (положительном полюсе) идет реакция восстановления оксида марганца четырехвалентного до оксида марганца трехвалентного.

В результате с отрицательного полюса электроны бегут в сторону положительного полюса через внешнюю цепь нагрузки. Так работает источник постоянного тока — гальванический элемент.

Химический процесс в гальваническом элементе не обратим, то есть пытаться заряжать его бесполезно. Напряжение между полюсами новой пальчиковой батарейки 1,5 вольта, что обусловлено потенциалами веществ, участвующих в химической реакции внутри нее.

Батарейка и лампочка

Аккумулятор

Литий-ионный аккумулятор, в отличие от батарейки, можно после разрядки снова заряжать, поскольку химический процесс в нем обратим. С виду аккумулятор работает как батарейка, то есть тоже дает в цепь нагрузки принципиально только постоянный ток, но емкость у аккумулятора обычно больше чем у батарейки примерно такого же размера.

Аккумуляторы

В ходе разрядки литиевого аккумулятора, химическая реакция на аноде (отрицательном электроде) состоит в отделении лития от углерода и его переходе в состав соли на катоде (положительном электроде). А при зарядке ионы лития вновь переходят к углероду на аноде.

Разность потенциалов между полюсами литий-ионного аккумулятора может доходить до 4,2 вольт. Максимальный ток зависит от площади взаимодействия электродов внутри аккумулятора с электролитом и соответственно друг с другом.

Генератор

В промышленных масштабах постоянный ток получают при помощи генераторов постоянного тока. Как правило, на статоре такой машины расположены неподвижные магниты либо электромагниты, наводящие во вращающихся контурах ЭДС по закону электромагнитной индукции.

Генераторы на электростанции

Вращающиеся контуры соединены каждый с контактными пластинами щеточно-коллекторного узла, через которые посредством неподвижных щеток и снимается в цепь нагрузки генерируемый ток. Поскольку контуры контактируют с положительной и отрицательной щетками только при прохождении мимо определенных магнитных полюсов статора, ток во внешней цепи получается выпрямленным переменным, то есть пульсирующим постоянным.

Величина тока зависит от сечения проводов, индукции магнитного поля статора и площади статора. Величина напряжения — от скорости вращения ротора генератора и от индукции магнитного поля статора.

Солнечный элемент

Солнечные батареи также дают постоянный ток. Фотоны солнечного света попадая на фотоэлемент вызывают движение положительно заряженных дырок и отрицательно заряженных электронов через p-n-переход, и во внешней цепи получается таким образом постоянный ток.

Солнечные элементы

Чем больше совокупная площадь фотоэлементов — тем больше электронов и дырок участвуют в образовании тока, тем больший ток можно получить от солнечной батареи. Генерируемое напряжение солнечной батареи зависит от интенсивности солнечного света и от количества соединенных последовательно фотоэлементов, входящих в конструкцию солнечной батареи.

В нашей статье Война токов 2.0 мы глубоко анализируем изменения в мире энергетики и почему постоянный ток становится важным элементом нашего будущего.  

Трансформатор с выпрямителем

Раньше в электронной аппаратуре для получения постоянного тока, при питании от бытовой сети переменного тока, сплошь и рядом использовались блоки питания с трансформаторами на железе. Переменное сетевое напряжение понижалось при помощи трансформатора, а затем выпрямлялось при помощи лампового или диодного выпрямителя.

Трансформатор с выпрямителем

После выпрямителя в такой схеме всегда стоит фильтр, состоящий как минимум из конденсатора, а в лучшем случае — из конденсатора и дросселя, да еще и транзисторного стабилизатора напряжения, особенно если источник тока должен быть регулируемым.

Напряжение на выходе такого блока питания зависит от количества витков вторичной обмотки трансформатора, а максимальная величина тока — от номинальной мощности трансформатора.

Источник питания для светодиодной ленты

Импульсный блок питания


Сегодня в радиоэлектронной аппаратуре для получения постоянного тока почти не используют блоки питания с низкочастотными трансформаторами на железе, на замену им пришли импульсные блоки питания. В них выпрямленное сетевое напряжение сначала понижается при помощи высокочастотного трансформатора и транзисторных ключей, а затем выпрямляется. Ток направляется через фильтр в конденсатор фильтра.

Импульсный блок питания

Конструкция импульсного блока питания получается гораздо меньше размером, чем с трансформатором на железе. Но шумов в выходном токе больше. Поэтому особое внимание при конструировании импульсных блоков питания уделяют фильтрации тока на выходе к нагрузке.

Напряжение на выходе импульсного блока питания зависит от устройства электронной схемы, а максимальный ток — от размера высокочастотного трансформатора и качества находящихся на схеме радиоэлектронных компонентов.

Конденсатор и ионистор

Источником постоянного электрического тока можно назвать в определенном смысле электрический конденсатор. Конденсатор накапливает электрическую энергию в форме постоянного электрического поля между своими обкладками, а затем может отдавать эту энергию в форме постоянного тока или импульсного разряда. И то и другое по сути — постоянный ток, отличающийся лишь длительностью проявления.

Ионисторы

Но электролитические конденсаторы сегодня выпускаются на огромные емкости в тысячи и более микрофарад. Особая разновидность конденсатора — ионистор (суперконденсатор) — он занимает промежуточное место между аккумулятором и конденсатором.

Химические процессы в ионисторе протекают практически с такой же скоростью как в конденсаторе, но в отличие от аккумулятора, ионистор обладает меньшим внутренним сопротивлением, что позволяет получать от ионисторов большие постоянные токи на протяжении более длительного времени. Чем больше емкость конденсатора — тем больший по величине и более продолжительный ток можно получить с его помощью.

Как происходит выпрямление переменного тока

Регулирование напряжения в цепях постоянного тока

Какой ток опаснее, постоянный или переменный?

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как рассчитать параметры зарядного устройства для аккумулятора
  • Как происходит выпрямление переменного тока
  • Химические источники тока: основные характеристики
  • Внутреннее сопротивление аккумулятора
  • Что такое саморазряд аккумулятора
  • Как устроены и работают солнечные батареи
  • Устройство и принцип работы аккумулятора
  • Инвертор или конвертер - в чем разница?
  • Виды электрических генераторов и принципы их работы
  • Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

    Основы электричества, Теория, Источники энергии, Основы электричества

      Комментарии:

    #1 написал: Алексей |

    Недостатком технологии переменного тока является то, что все генераторы в сети должны работать точно синхронно. Обеспечение этого требует больших технических усилий. В отличие от переменного тока, постоянный ток всегда течет в одном направлении. Сегодня он также может быть преобразован в высокое напряжение и, таким образом, транспортирован даже на очень большие расстояния без потерь. Когда дело доходит до подключения генераторов энергии, таких как фотоэлектрические или ветряные турбины, к удаленным потребителям, возрастает важность так называемой передачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC).

      Комментарии:

    #2 написал: Михаил |

    Источники постоянного тока (DC) могут быть различными, в зависимости от приложения и требований к электропитанию. Некоторые из наиболее распространенных источников DC включают в себя:

    1. Батареи - это наиболее распространенный источник DC. Батареи могут использоваться для питания различных устройств, таких как фонари, мобильные телефоны, ноутбуки и другие портативные устройства.

    2. Блоки питания - это устройства, которые преобразуют переменный ток (AC) в DC, чтобы питать электронные устройства. Блоки питания широко используются для питания компьютеров, мониторов, принтеров и других электронных устройств.

    3. Солнечные батареи - это источник DC, который получает энергию от солнечных лучей. Солнечные батареи используются для питания устройств в отдаленных местах, таких как маяки, радиостанции и другие устройства, которые нуждаются в энергии на открытом воздухе.

    4. Генераторы - это устройства, которые создают постоянный ток, используя механическую энергию. Генераторы могут использоваться для питания различных устройств, включая электрические мотоциклы, автомобили и даже дома.

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей |

    Исторически первые источники постоянного тока были химическими, такими как гальванические элементы и аккумуляторы. Сегодняшние источники постоянного тока могут быть механическими, тепловыми, солнечными, источниками питания, выпрямителями и т.д.

      Комментарии:

    #4 написал: Valter |

    Источниками постоянного тока могут быть различные устройства, способные обеспечивать стабильный рабочий ток без изменений по величине и направлению во времени. В промышленных масштабах для получения постоянного тока используются электрические генераторы, солнечные батареи. Лабораторные источники питания постоянным током представляют собой высокоточные приборы для формирования стабильного тока и напряжения, применяемые в автомобильной и авиационной электронике, а также для тестирования, диагностики, обучения и других целей. Источники питания постоянного тока могут быть как импульсными, так и неимпульсными. Гальванические элементы, аккумуляторы, электролитические конденсаторы и ионисторы являются примерами источников постоянного тока.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.