Источники тока примеры: Электрический ток и его источники – таблица, роль и определение

Содержание

2.06. Транзисторный источник тока

ГЛАВА 2. ТРАНЗИСТОРЫ

НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ СХЕМЫ



Хотя источники тока не столь известны, они не менее полезны и важны, чем источники напряжения. Источники тока представляют собой прекрасное средство для обеспечения смещения транзисторов, и кроме того, незаменимы в качестве активной нагрузки для усилительных каскадов с большим коэффициентом усиления и в качестве источников питания эмиттеров для дифференциальных усилителей. Источники тока необходимы для работы таких устройств, как интеграторы, генераторы пилообразного напряжения. В схемах усилителей и стабилизаторов они обеспечивают широкий диапазон напряжений. И наконец, источники постоянного тока требуются в некоторых областях, не имеющих прямого отношения к электронике, например в электрохимии, электрофорезе.

Рис. 2.20.

Подключение резистора к источнику напряжения. Схема простейшего источника тока показана на рис. 2.20.

При условии что Rн » R (иными словами, Uн » U), ток сохраняет почти постоянное значение и равен приблизительно I = U/R. Если нагрузкой является конденсатор, то, при условии что Uконд » U, он заряжается с почти постоянной скоростью, определяемой начальным участком экспоненты, характерной для данной RC-цепи.

Простейшему резистивному источнику тока присущи существенные недостатки. Для того чтобы получить хорошее приближение к источнику тока, следует использовать большие напряжения, а при этом на резисторе рассеивается большая мощность. Кроме того, током этого источника трудно управлять в широком диапазоне с помощью напряжения, формируемого где-либо в другом узле схемы.

Упражнение 2.6. Допустим, нам нужен источник тока который бы обеспечивал точность 1% в диапазоне изменения напряжения на нагрузке от 0 до +10 В. Какой источник напряжения нужно подключить последовательно к резистору?

Упражнение 2.7. Допустим, что в предыдущем упражнении требуется получить от источника ток 10 мА. Какая мощность будет рассеиваться на резисторе? Какая мощность передается нагрузке?

Рис. 2.21. Транзисторный источник тока: основная идея.

Какая мощность передается нагрузке? Транзисторный источник тока. Очень хороший источник тока можно построить на основе транзистора (рис. 2.21). Работает он следующим образом: напряжение на базе U

б > 0,6 В поддерживает эмиттерный переход в открытом состоянии: Uэ = Uб — 0,6 В. В связи с этим Iэ = Uэ/Rэ = (Uэ — 0,6/Rэ. Так как для больших значений коэффициента h21эIэ ≈ Iк, то Iк ≅ (Uб — 0,6 В)/Rэ независимо от напряжения Uк до тех пор, пока транзистор не перейдет в режим насыщения (Uк > Uэ + 0.2 В).

Смешение в источнике тока. Напряжение на базе можно сформировать несколькими способами. Хороший результат дает использование делителя напряжения, если он обеспечивает достаточно стабильное напряжение.

Как и в предыдущих случаях, сопротивление делителя должно быть значительно меньше сопротивления схемы со стороны базы по постоянному току h21эRэ. Можно воспользоваться также зенеровским диодом и использовать для смещения источник питания Uкк, а можно взять несколько диодов, смещенных в прямом направлении и соединенных последовательно, и подключить их между базой и соответствующим источником питания эмиттера. На рис. 2.22 показаны примеры схем смещения. В последнем примере (рис. 2.22,6) транзистор p-n-p — типа питает током заземленную нагрузку (он — источник тока). Остальные примеры (в которых используются транзисторы n-р-n — типа.) правильнее было бы называть «поглотителями» тока, но принято называть все схемы такого типа источниками тока. [Название «поглотитель» и «источник» связано с направлением тока; если ток поступает в какую-либо точку схемы, то это источник, и наоборот]. В первой схеме сопротивление делителя напряжения составляет приблизительно 1,3 кОм и очень мало по сравнению с сопротивлением со стороны базы, составляющим ≅100кОм (для h
21э
= 100).
Любое изменение коэффициента β, связанное с изменением напряжения на коллекторе, не повлияет существенным образом на выходной ток, так как соответствующее изменение напряжения на базе совсем мало. В двух других схемах резисторы в цепи смещения выбраны так, чтобы протекающий ток составлял несколько миллиампер, — этого достаточно, чтобы диоды были открыты.

Рабочий диапазон. Источник тока передает в нагрузку постоянный ток только до определенного конечного напряжения на нагрузке. В противном случае источник тока был бы способен генерировать бесконечную мощность. Диапазон выходного напряжения, в котором источник тока ведет себя как следует, называется рабочим диапазоном. Для рассмотренных только что транзисторных источников тока рабочий диапазон определяется из того, что транзистор должен находиться в активном режиме работы. Так, в первой схеме напряжение на коллекторе можно понижать до тех пор, пока не будет достигнут режим насыщения, т. е. до +12 В. Вторая схема, с более высоким напряжением на эмиттере, сохраняет свойства источника лишь до значения напряжения на коллекторе, равного приблизительно + 5,2 В.

Во всех случаях напряжение на коллекторе может изменяться от значения напряжения насыщения до значения напряжения питания. Например, последняя схема работает как источник тока в диапазоне напряжения на нагрузке, ограниченном значениями 0 и +8,6 В. Если в нагрузке используются батареи или собственные источники питания, то напряжение на коллекторе может быть больше, чем напряжение источника питания. При использовании такой схемы рекомендуется следить за тем. чтобы не возник пробой транзистора (напряжение U

кэ не должно превышать значение Uкэпроб — напряжение пробоя перехода коллектор-эмиттер) и не рассеивалась излишняя мощность (определяемая величиной произведения IкUкэ). В разд. 6.07 вы увидите, что для мощных транзисторов область безопасной работы определяется специально.

Упражнение 2.8. В схеме имеются два стабилизированных источника напряжения: +5 и 15 В. Разработайте схему источника тока на основе транзистора n-р-n — типа, которая бы обеспечивала ток +5 мА.

В качестве источника напряжения для базы используйте источник +5 В. Чему равен рабочий диапазон в такой схеме?

В источнике тока напряжение на базе не обязательно должно быть фиксированным. Если предусмотреть возможность изменения напряжения Uб, то получим программируемый источник тока. Если выходной ток должен плавно отслеживать изменения входного напряжения, то размах входного сигнала uвх (напоминаем, что строчными буквами мы договорились обозначать

изменения) должен быть небольшим, таким, чтобы напряжение на эмиттере никогда не уменьшалось до нуля. В таком источнике тока изменение выходного тока будет пропорционально изменениям входного напряжения.

Недостатки источников тока. Как сильно отличается транзисторный источник тока от идеального? Иными словами, изменяется ли ток в нагрузке при изменении, скажем напряжения, т.е. имеет ли источник тока эквивалентное сопротивление конечной величины (Rэкв

1. При заданном токе коллектора и напряжение Uбэ, и коэффициент h21э (эффект Эрли) несколько изменяются при изменении напряжения коллектор-эмиттер.

Изменение напряжения Uбэ, связанное с изменением напряжения на нагрузке, вызывает изменение выходного тока, так как напряжение на эмиттере (а следовательно, и эмиттерный ток) изменяется, даже если напряжение на базе фиксировано. Изменение значения коэффициента h21э приводит к небольшим изменениям выходного (коллекторного) тока при фиксированном токе эмиттера, так как Iк = Iэ — Iб; кроме того, немного изменяется напряжение на базе в связи с возможным изменением сопротивления источника смешения, обусловленного изменениями коэффициента h21э (а следовательно, и тока базы). Эти изменения незначительны. Например, изменение выходного тока для схемы, представленной на рис. 2.22, a, составляет приблизительно 0,5% для транзистора типа 2N3565. В частности, при изменении напряжения на нагрузке от 0 до 8 В эффект Эрли обусловливает изменение тока на 0,5%, а нагрев транзистора — на 0,2%. Изменение коэффициента вносит дополнительный вклад в изменение выходного тока — 0,05% (для жесткого делителя напряжения).
Все эти изменения приводят к тому, что источник тока работает хуже, чем идеальный: выходной ток немного зависит от напряжения и, следовательно, его сопротивление не бесконечно. В дальнейшем вы узнаете, что есть методы, которые позволяют преодолеть этот недостаток.

2. Напряжение Uбэ и коэффициент h21э зависят от температуры. В связи с этим при изменении температуры окружающей среды возникает дрейф выходного тока. Кроме того, температура перехода изменяется при изменении напряжения на нагрузке (в связи с изменением мощности, рассеиваемой транзистором) и приводит к тому, что источник работает не как идеальный. Изменение напряжения и Uбэ в зависимости от температуры окружающей среды можно скомпенсировать с помощью схемы, показанной на рис. 2.23. В этой схеме падение напряжения между базой и эмиттером транзистора Т2 компенсируется падением напряжения на эмиттерном переходе Т1 который имеет такие же температурные характеристики. Резистор R3 играет роль нагрузки для Т1, необходимой для задания втекающего тока базы транзистора Т2.

Рис. 2.23. Один из методов температурной компенсации источника тока.

Улучшение характеристик источника тока. Вообще говоря, изменение напряжения Uбэ, вызванное как влиянием температуры (относительное изменение составляет приблизительно -2 мВ/°С), так и зависимостью от напряжения Uбэ (эффект Эрли оценивается величиной ΔUбэ ≈ -0,001 ΔUкэ), можно свести к минимуму, если установить напряжение на эмиттере достаточно большим (по крайней мере 1 В), тогда изменение напряжения Uбэ на десятые доли милливольта не приведет к значительному изменению напряжения на эмиттерном резисторе (напомним, что схема поддерживает постоянное напряжение на базе). Например, если Uэ = 0,1В (т. е. к базе приложено напряжение 0,7 В), то изменение напряжения Uбэ на 10 мВ вызывает изменение выходного тока на 10%, если же Uэ = 1,0 В, то такое же изменение Uбэ вызывает изменение тока на 1%. Однако, не стоит заходить слишком далеко. Напомним, что нижняя граница рабочего диапазона определяется напряжением на эмиттере. Если в источнике тока, работающем от источника питания +10 В, напряжение на эмиттере сделать равным +5 В, то диапазон выхода будет равен немного менее 5 В (напряжение на коллекторе может изменяться от Uэ + 0,2 В до Uкк, т. е. от 5,2 до 10 В).


Рис. 2.24. Каскодный источник тока, обладающий повышенной устойчивостью к изменениям напряжения на нагрузке.

На рис. 2.24 показана схема, которая существенно улучшает характеристики источника тока. Источник тока Т1 работает, как и прежде, но напряжение на коллекторе фиксируется с помощью эмиттера Т2. Ток, текущий в нагрузку, такой же, как и прежде, так как коллекторный (для Т2) и эмиттерный токи приблизительно равны между собой (из-за большого значения h21э). В этой схеме напряжение Uкэ (дая Т1) не зависит от напряжения на нагрузке, а это значит, что устранены изменения напряжения Uбэ, обусловленные эффектом Эрли и температурой. Для транзисторов типа 2N3565 эта схема дает изменение тока на 0,1% при изменении напряжения на нагрузке от 0 до 8 В; для того чтобы схема обеспечивала указанную точность, следует использовать стабильные резисторы с допуском 1%. (Кстати, эту схему используют в высокочастотных усилителях, где она известна под названием «каскод»). В дальнейшем вы познакомитесь со схемами источников тока, в которых используются операционные усилители и обратная связь, и в которых также решена задача устранения влияния изменений Uбэ на выходной ток.

Влияние коэффициента h21э можно ослабить, если выбрать транзистор с большим значением h21э, тогда ток базы будет вносить незначительный вклад в ток эмиттера.

Рис. 2.25. Транзисторный источник тока с использованием напряжения Uбэ в качестве опорного.

На рис 2.25 показан еще один источник тока, в котором выходной ток не зависит от напряжения питания. В этой схеме напряжение Uбэ транзистора Т1, падая на резисторе R1, определяет выходной ток независимо от напряжения Uкк

Uвых = Uбэ/R2U2.

С помощью резистора R1 устанавливается смещение транзистора Т2 и потенциал коллектора Т1, причем этот потенциал меньше, чем напряжение Uкк, на удвоенную величину падения напряжения на переходе; тем самым уменьшается влияние эффекта Эрли. В этой схеме нет температурной компенсации; напряжение на R2 уменьшается приблизительно на 2,1 мВ/°С и вызывает соответствующее изменение выходного тока 0,3%/°С).


Модель Эберса-Молла для основных транзисторных схем


Источники Тока Химические коды ТН ВЭД 2022: 9503007000, 9503007500, 9503004100

Игрушки из пластмассы, в том числе со световыми и звуковыми эффектами, с химическим источником тока, в том числе в наборах 9503007000
Игрушки крупногабаритные на колесах, несущие на себе массу тела ребенка и предназначенные для езды, из пластмассы, с элементами из металла, электромеханические, с химическим источником тока, со звуковым и световым эффектам 9503007500
Игрушки для детей старше трех лет, изображающие транспорт, пластмассовые, с элементами из металла и резины, электромеханические, с питанием от химического источника тока, со световыми эффектами, с пультом дистанционного уп 9503007500
Игрушки мягконабивные изображающие животных, с верхом из текстильных материалов, с элементами из пластмассы, с набивкой из синтетического волокна, с химическим источником тока, электромеханические, со звуковым эффектом: 9503004100
Игрушки-дозаторы пластмассовые с элементами из металла, электромеханические, с питанием от химических источников тока, со звуковыми и световыми эффектами, изображающие сказочных персонажей, фантастических существ, транспор 9503007500
Игрушки из пластмассы, в том числе со звуковыми и световыми эффектами, с химическим источником тока, в том числе в наборах 9503009500
Игрушки музыкальные из пластмасс, электротехнические, с питанием от химических источников тока, со звуковыми и световыми эффектами, для детей старше 3-х лет: 9503005500
Игрушки из пластмассы, металла, в том числе со световыми и звуковыми эффектами, с химическим источником тока, в том числе в наборах 9503007000
Весы электронные с питанием от химического источника тока 8423819000
Игрушки из пластмассы, в том числе со световыми и звуковыми эффектами, с химическим источником тока 9503007000
Игрушки — предметы игрового обихода пластмассовые, с химическими источниками тока, в наборах: «Детский гончарный круг» 9503007000
Игрушки транспортные из пластмасс, электротехнические, с питанием от химических источников тока, со световыми и звуковыми эффектами, для детей старше 3-х лет: 9503009500
Игрушки из пластмассы, для детей старше трех лет, с элементами из металла, с химическим источником тока, со звуковыми и световыми эффектами, электромеханические: роботы 9503007500
Игрушки обучающие и развивающие из пластмассы и полимерной пленки, с химическим источником тока, 9503009500
Игрушки пластмассовые изображающие животных, персонажей мультфильмов, сказочных персонажей, роботов и других существ, без механизмов, механические, с химическими источниками тока, в том числе: с элементами из металла, дере 9503004900
Игрушка обучающая и развивающая из пластмассы и полимерной пленки, с химическим источником тока торговой марки «Знаток» 9503009500
Игрушки — предметы игрового обихода пластмассовые, с химическими источниками тока 9503009500
Игрушки развивающие для детей старше 3-х лет из пластмасс (АБС-пластик, полиэтилентерефталат), с химическим источником тока, со звуковыми эффектами, с маркировкой «Азбукварик»: 9503005500
Игрушки развивающие для детей старше 3-х лет из пластмасс (АБС-пластик, полиэтилентерефталат), с химическим источником тока, со звуковыми эффектами, с маркировкой «Азбукварик»: 9503005500
Игрушки – комплектующие настольных игр из пластмассы, с химическим источником тока, со звуковым эффектом для детей старше 3-х лет 9504908009
Игрушки развивающие из текстильных материалов, с элементами из пластмассы, с набивкой из полиэфирных волокон, в том числе со световыми и звуковыми эффектами, с химическим источником тока 9503004100
Игрушки — предметы игрового обихода пластмассовые без механизмов, механические, с химическими источниками тока, в том числе: с элементами из металла, со световыми и звуковыми эффектами, в наборах и отдельными предметами 9503007000
Игрушки развивающие из пластмассы, в том числе со световыми и звуковыми эффектами, с питанием от химических источников тока, в том числе в наборах 9503007000
Игрушки предметы игрового обихода из пластмассы, с элементами из металла, без механизмов, электромеханические, с питанием от химических источников тока, в наборах и отдельными предметами – 9503007000
Игрушки для конструирования из пластмассы, сборные модели транспортной техники, фигурок людей и предметов для диорам, в том числе в комплекте с микроэлектродвигателем, с питанием от химических источников тока , марки «TAMI 9503003000

“Электрический ток.

Источники электрического тока. Электрическая цепь и ее составные части”

Тема урока: “Электрический ток. Источники электрического тока. Электрическая цепь и ее составные части”

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Источник тока — любое устройство, обеспечивающее длительное движение носителей тока в проводниках.

Показ роли физического эксперимента и физической теории в изучении физических явлений.

План урока:

1.      Организационный момент (1 мин.).

2.      Актуализация знаний (5мин.).

3.      Передача учащимся новых знаний (23 мин.).

4.      Организация многократного выполнения деятельности учащимися, указанной в цели по развитию(8 мин.).

5.      Контроль. (3мин)

Ход урока

1. Организационный момент.

Учитель: Здравствуйте, ребята! Запишем тему сегодняшнего урока:

“Электрический ток в металлах. Действие электрического тока”.

Также запишите домашнее задание: параграфы 32, 33.

2. Актуализация знаний.

Учитель: Сейчас мы с вами даже представить не можем свою жизнь без телевизора, компьютера и других бытовых приборов, вывески магазинов горят разноцветными огнями. Ведь раньше для освещения помещений использовали свечи, керосиновые лампы, а сейчас мы с вами находимся в классе, который освещен электрическими лампами. Вы наверняка знаете, что электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.

Получается, что электрический ток свободно “гуляет” по проводам, “заходит” к нам в гости, чтобы осветить наш дом.

Может кто-то из вас знает, что такое электрический ток?

Ученики делают предположения.

Учитель: Давайте попробуем вместе разобраться, что такое электрический ток

3. Передача учащимся новых знаний.

Мы уже знаем, что в телах имеются электроны.

Если внести проводник в электрическое поле, что произойдет с электронами под действием сил поля?

Ученики: Электроны придут в движение под действием сил поля.

Учитель: Электрическими зарядами могут обладать и более крупные частицы вещества – ионы. Значит, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.

Теперь подумайте и скажите, что такое электрический ток?

Ученики делают предположения.

Учитель: Давайте запишем точное определение: электрический ток – упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Что необходимо для возникновения в проводнике электрического тока?

Ученики: Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле.

Учитель: Как сохранить электрический ток в проводнике длительное время?

Ученики: Необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле.

Учитель: При помощи чего можно поддерживать электрическое поле в проводнике

Ученики делают предположения.

Учитель: Электрическое поле в проводнике создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока. Источники тока

бывают различные. Может, вы сможете привести примеры или придумать свою модель источников электрического тока?

Ученики придумывают свою модель, затем выходят и рисуют её на доске.

Учитель: Ваши модели очень интересные.

Запишем определение: Источник тока — любое устройство, обеспечивающее длительное движение носителей тока в проводниках.

Давайте посмотрим на примеры источников электрического тока.

Учитель демонстрирует электрофорную машину, источник тока и презентацию “Источники электрического тока”.

Учитель: Во всех источниках электрического тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называются места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой отрицательно. Если полюсы источников соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определенном направлении, возникает электрический ток.

Мы уже много говорим об источниках тока и потребителях (лампы, плитки, всевозможные электробытовые приборы). Доставляют электрическую энергию к потребителю (приемнику) по проводам. Что применяют для включения и выключения приемников электрической энергии в нужное нам время.

Ученики: Кнопки включатели.

Учитель: Правильно. Ключи, рубильники, кнопки включатели называют замыкающими, размыкающими устройствами.

Источник тока, приемники, замыкающие устройства, соединенные между собой проводами, составляют простейшую электрическую цепь. Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т.е. состоять только из проводников электричества.

Если в каком-нибудь месте провод оборвется, можно ли считать цепь замкнутой?

Ученики: Нет, цепь будет разомкнутой.

Учитель: Верно.

Электрическую цепь для удобства можно изображать в виде схемы

Давайте, попробуем придумать, как их изображать на схемах источник тока(гальванический элемент), лампочку, ключ, провода, т. е. придумать условные обозначения. Можно попробовать сразу зарисовать электрическую цепь, используя придуманные обозначения.

Ученики выполняют задание, затем выходят к доске и зарисовывают свои схемы.

Учитель: Молодцы. Давайте теперь зарисуем принятые условные обозначения, применяемые на схемах, которыми мы будем пользоваться.

Учитель: Чертежи, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называют схемами. Давайте рассмотрим некоторые схемы.

Учитель демонстрирует презентацию “Схемы электрических цепей”.

4. Организация многократного выполнения деятельности учащимися, указанной в цели по развитию.

1. Убедитесь, что источник тока — любое устройство, обеспечивающее длительное движение носителей тока в проводниках. Для этого соберите цепь, состоящую из источника тока, ключа и лампочки.

2. Начертите схему цепи, содержащей один гальванический элемент и два звонка, каждый из которых можно включать отдельно.

3. Начертите схему цепи, содержащей один гальванический элемент, резистор, ключ, лампочку.

4. Начертите схему цепи, содержащей батарею элементов и аккумуляторов, два звонка, лампочку, каждые из которых можно включать отдельно.

5. Убедите своих одноклассников, что на рисунках представлены электрические цепи и опишите, из каких элементов она состоит.

Используется презентация “ Различные схемы электрических цепей”.

5. Контроль.

1. Продолжите фразу: Упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц — ……………..

2. Продолжите фразу: Любое устройство, обеспечивающее длительное движение носителей тока в проводниках — …………..

3. Опишите, из каких элементов состоит электрическая цепь, представленная на рисунке. Используются различные схемы электрических цепей (рисунки, которые выводятся на компьютер).

Учитель: Спасибо за урок. До свидания!


 

Химические источники электрического тока

Химические источники тока – это устройства, работа которых обусловлена преобразованием выделяемой при окислительно-восстановительном процессе химической энергии в энергию электрическую.

К преимуществам химических источников тока относится универсальность их применения. Источником питания многих бытовых устройств, а также приборов, используемых в научных лабораториях или на производстве, являются именно химические источники питания. Востребованность химических источников тока в обеспечении функционирования аппаратуры связи или портативной электронной аппаратуры заслуживает особого внимания, так как в этом случае они являются незаменимыми.

Химические источники электротока

Конструктивно химические источники тока представляют собой два металлических электрода, разделенных электролитом. Электроды изготавливаются из металла, который является проводником электронов (электронная проводимость), а электролит изготавливается из жидкого или твердого вещества, являющегося проводником ионов (ионная проводимость).

Если для питания, какого либо потребителя, требуется высокое напряжение, то электрические аккумуляторы соединяются последовательно. В случае, когда для электропитания требуется большой ток, электрические аккумуляторы соединяются параллельно и носят название аккумуляторной батареи.

Последовательное соединение
(согласное включение)

 

 

Еобщ = Е1 + Е2 + Е3

Смешанное соединение
(встречное)

 

 

Еобщ = Е1 – Е2 + Е3

Параллельное соединение источников питания.
( Такое соединение применяется
для увеличения тока в цепи. )

 

 

 

Еобщ = Е1 = Е2 = Е3

В зависимости от характера работы различные типы химических источников питания носят название гальванических элементов либо электрических аккумуляторов.

К отличительной особенности химических источников тока, называемых гальваническими элементами, относится возможность одноразового применения, так как их выделяющие электрическую энергию активные вещества подлежат полному распаду в процессе химической реакции. При полном разряде гальванического элемента его дальнейшее применение невозможно.

Особенностью таких химических источников тока, как электрические аккумуляторы, является их многоразовое использование за счет обратимости основных действующих процессов.

Разряженный электрический аккумулятор обладает способностью регенерировать свои дающие электрическую энергию активные вещества за счет процесса пропускания через него постоянного тока, источником которого служит другое устройство.

При заряде электрического аккумулятора постоянный тока другого источника должен протекать в направлении, противоположном разрядному току. Такое условие способствует замене реакции окисления на реакцию восстановления на положительном электроде, и наоборот, на отрицательном электроде реакция окисления заменяется на реакцию восстановления.

К химическим источникам тока предъявляется ряд общих и специальных технических требований. Все требования оговорены в соответствующей нормативной документации.

Общими являются требования: к габаритно-массовым характеристикам; к надежности; к отсутствию вредного влияния на окружающую среду; к безопасному использованию обслуживающим персоналом; к сроку службы; к минимальному саморазряду.

Специальными техническими условиями являются требования к удельным характеристикам, к механической прочности, к температурному диапазону рабочего режима, к невысокому значению внутреннего сопротивления, к работоспособности в любом положении, к удобству в эксплуатации.

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА — что такое в Современном энциклопедическом словаре

Смотреть что такое РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА в других словарях:

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

РЕЗЕРВНЫЕ источники ТОКА — химические источники тока, конструкция которых позволяет длительное время сохранять их в неактивном (нерабочем) состоянии и при необходимости вводить в действие, обеспечивая доступ электролита к электродам или переводя электролит в рабочее состояние. Примеры резервных источников тока — магниевые элементы, расплавные источники тока. Используются в устройствах, в которых электрическая аппаратура должна долгое время находиться в резерве. Сохраняемость резервных источников тока 10-15 лет.<br>… смотреть

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА , химические источники тока, конструкция которых позволяет длительное время сохранять их в неактивном (нерабочем) состоянии и при необходимости вводить в действие, обеспечивая доступ электролита к электродам или переводя электролит в рабочее состояние. Примеры резервных источников тока — магниевые элементы, расплавные источники тока. Используются в устройствах, в которых электрическая аппаратура должна долгое время находиться в резерве. Сохраняемость резервных источников тока 10-15 лет…. смотреть

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА, химические источники тока, конструкция которых позволяет длительное время сохранять их в неактивном (нерабочем) состоянии и при необходимости вводить в действие, обеспечивая доступ электролита к электродам или переводя электролит в рабочее состояние. Примеры резервных источников тока — магниевые элементы, расплавные источники тока. Используются в устройствах, в которых электрическая аппаратура должна долгое время находиться в резерве. Сохраняемость резервных источников тока 10-15 лет…. смотреть

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

— химические источники тока, конструкция которыхпозволяет длительное время сохранять их в неактивном (нерабочем) состояниии при необходимости вводить в действие, обеспечивая доступ электролита кэлектродам или переводя электролит в рабочее состояние. Примеры резервныхисточников тока — магниевые элементы, расплавные источники тока.Используются в устройствах, в которых электрическая аппаратура должнадолгое время находиться в резерве. Сохраняемость резервных источников тока10-15 лет…. смотреть

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

первичные хим. источники тока, конструкция к-рых позволяет длит. время сохранять их в неактивном (нерабочем) состоянии и при необходимости вводить в де… смотреть

РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

хим. источники тока, конструкция к-рых позволяет длит. время сохранять их в неактивном (нерабочем) состоянии и при необходимости вводить в действие, об… смотреть

Химические источники тока. Электролиз — Справочник химика 21

    Химические источники тока. Электролиз. Редокс-элементы с активными или инертными электродами могут служить химиче- [c.293]

    Изучение водородного перенапряжения позволяет выяснить механизм этой реакции и представляет большой интерес с теоретической точки зрения. Установленные при этом закономерности можно частично распространить и на другие электрохимические реакции, что значительно повышает теоретическую значимость работ по водородному перенапряжению. Изучение водородного перенапряжения имеет также большое практическое значение, потому что современная промышленная электрохимия является преимущественно электрохимией водных растворов, и процессы электролитического разложения воды могут накладываться на любые катодные и анодные реакции. Водородное перенапряжение составляет значительную долю напряжения на ваннах по электролизу воды и растворов хлоридов. Знание природы водородного перенапряжения позволяет уменьшить его, а следовательно, снизить расход электроэнергии и улучшить экономические показатели этих процессов. В других случаях (электролитическое выделение металлов, катодное восстановление неорганических и органических веществ, эксплуатация химических источников тока) знание природы водородного перенапряжения позволяет успешно решать обратную задачу — нахождение рациональных путей его повышения. Все эти причины обусловили то, что изучение процесса катодного выделения водорода и природы водородного перенапряжения всегда находилось и находится в центре внимания электрохимиков. [c.397]


    Электрохимия имеет очень больщое значение, так как закономерности электрохимии являются теоретической основой для разработки важных технических процессов — электролиза и электросинтеза, т. е. получения химических продуктов на электродах прн прохождении тока через растворы (получение хлора и щелочей, получение и очистка цветных и редких металлов, электросинтез органических соединений). Важной областью практического применения электролиза является гальванотехника (электропокрытие металлами и получение металлических матриц). Другая важная область техники, в основе которой лежат электрохимические процессы, — это создание химических источников тока (электрохимических или так называемых гальванических элементов, в том числе аккумуляторов), в которых [c.383]

    Электрохимические процессы имеют большое практическое значение. Электролиз используется в металлургии легких и цветных металлов, в химической промышленности, в технологии гальванотехники. Химические источники тока широко применяются в быту и промышленности. Электрохимические процессы лежат в основе многих современных методов научного исследования и анализа. Новая отрасль техники — хемотроника — занимается созданием электрохимических преобразователей информации. Одной из важнейших задач электрохимии является изучение коррозии и разработка эффективных методов защиты металлов. В неравновесных условиях в растворе электролита возникают явления переноса вещества. Основные виды переноса диффузия — перенос вещества, обусловленный неравенством значений химических потенциалов внутри системы или между системой и окружающей средой конвекция — перенос вещества под действием внешних механических сил миграция — перенос заряженных частиц в электрическом поле, обеспечивающий электрическую проводимость электролитов. [c.455]

    Из этого примера видно, что при электролизе, как и при работе химического источника тока, на аноде происходят процессы окисления, а на катоде — восстановления. При этом анод заряжен положительно ( + ), а катод — отрицательно ( —). Отметим, что при работе химического источника тока, напротив, анод заряжается отрицательно, а катод — положительно, поскольку в этом случае протекают процессы, обратные электролизу. [c.84]


    Курс Технология электрохимических производств , читаемый на соответствующих кафедрах технологических, химико-технологических и политехнических вузов, включает ряд разделов, в которых рассматриваются процессы электролиза водных растворов без выделения и с выделением металлов, электрохимического синтеза неорганических и органических веществ, электролиза расплавов, а также основы производства источников электрической энергии. Естественно, что подробное изложение этих вопросов в книге ограниченного объема невозможно, да и не требуется по учебному плану. Задачей курса является общее ознакомление студентов с процессами превращения химической энергии в электрическую (в производстве химических источников тока) и с возможными путями использования электролиза для получения различных продуктов. [c.7]

    Электрохимия как наука имеет важное практическое значение для таких процессов, как глубокая очистка веществ с помощью электролиза, получение новых веществ в процессе взаимодействия под действием электрического тока (электросинтез), получение тонких пленок, контактов, защитных покрытий. Важную роль играет электрохимия в развитии такой области техники, как создание химических источников тока (гальванические элементы, аккумуляторы). [c.360]

    По направлению взаимного превращения электрической и химической форм энергии различают две группы электрохимических систем. При электролизе за счет внешней электрической энергии возникают химические реакции. Переход энергии химического процесса в электрическую осуществляется в химических источниках тока (гальванические элементы, аккумуляторы). [c.454]

    При электролизе и эксплуатации химических источников тока через электрохимические системы протекает электрический ток. При этом равновесное состояние Ох -Ь ге Яес), существующее на электроде в отсутствие внешнего тока, нарушается. В зависимости от направления тока электродная реакция может идти в катодном Ох + + ге КЫ или анодном Red- — Ох + ге» направлениях. Мерой скорости электрохимической реакции является плотность тока — сила тока, отнесенная к единице площади поверхности электрода. Если в уравнении (162.3) массу вещества, участвующего в реакции, выразить в г-ионах, то скорость реакции будет [c.498]

    ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ — снижение или устранение поляризации электродов при работе химических источников тока или при электролизе. Происходит под влиянием деполяризаторов, т. е. веществ, вводимых в электролит или в состав электродов. В качестве деполяризаторов катода используют окислители, анода — восстановители. Деполяризаторы или сами участвуют в электродном процессе, или, не меняя природы процесса, увеличивают его скорость и тем самым снижают поляризацию электрода. [c.85]

    С появлением вольтова столба перед учеными возник ряд вопросов, разрешение которых явилось первоочередной задачей электрохимии. Первый из этих вопросов заключался в том, какое действие оказывает электрический ток на различные вещества. Ранее для изучения поведения веществ под влиянием электричества использовали разряды лейденских банок или грозовые разряды. Однако запас электричества, которым располагали исследователи, имеющие в своем распоряжении вольтов столб, был неизмеримо больше, что соответственно расширяло возможности. Первые опыты, проведенные в самом начале XIX в., привели к целому ряду интересных открытий и к созданию прикладной электрохимии. Так, в 1800 г. А. Карлейль и У. Никольсон применили вольтов столб для электролиза воды. Русский ученый В. В. Петров, построив в 1803 г. один из наиболее мощных в то время химических источников тока, открыл электрическую дугу. В 1807 г. Г. Дэви выделил электролизом металлические калий и натрий. [c.9]

    Электрохимическая цепь (см. рис. 1) работает как химический источник тока в ней электрический ток возникает в результате самопроизвольно протекающей реакции (Б). При помощи электрохимической цепи и внешнего источника тока можно осуществлять различные химические превращения в растворе или расплаве электролита. Такая электрохимическая цепь работает как электролизер. Простейший пример электролиза — разложение воды на кислород и водород. И работа химических источников тока, и процессы электролиза имеют большое практическое значение. Теоретическая электрохимия на основе законов, которым подчиняется поведение электрохимических цепей, позволяет сделать рациональный выбор системы и установить наиболее оптимальные режимы работы источника тока или электролизера. Кроме того, электрохимия имеет фундаментальное общетеоретическое значение, поскольку рассматривает закономерности перехода электрона при протекании химических и электрохимических реакций. [c.6]


    Как и в случае химического источника тока, электрод, на котором происходит окисление, называют анодом, а электрод, на котором идет-восстановление,—катодом. Однако различие здесь заключается в том, что при электролизе анод заряжен положительно ( + ), а катод отрицательно (—). Для химических источников тока знаки обратные. Это связано с тем, что процессы, протекающие при электролизе, обратны процессам, имеющим место в гальванических элементах. [c.262]

    Окислительно-восстановительные реакции являются самыми распространенными и играют большую роль в природе и технике их можно наблюдать при сгорании топлива, в процессах коррозии металлов и при электролизе, они лежат в основе металлургических процессов, с их помощью получают аммиак, щелочи, азотную, соляную и серную кислоты и многие другие ценные химические продукты. Благодаря окислительно-восстановительным реакциям происходит превращение химической энергии в электрическую в химических источниках тока — гальванических элементах и аккумуляторах. Не меньшую роль играют эти реакции и в биологических процессах фотосинтез, дыхание, обмен веществ — все эти процессы основаны на окислительно-восстановительных реакциях. [c.154]

    Электролиз. Потенциалы поляризации, перенапряжения и разложения. Законы Фарадея. Химические источники тока. Электрохимическая коррозия и защита от нее. [c.151]

    В данной книге мы не можем охватить все области применения электрохимических технологий в народном хозяйстве страны, поэтому рассмотрим лишь основные электрохимические способы получения неорганических соединений, газов и металлов электролизом водных растворов, ряда металлов и фтора — электролизом расплавленных сред, некоторые химические источники тока. [c.5]

    Электролиз расплавов широко используется для получения легких, тугоплавких и редких металлов, фтора, хлора, для рафинирования металлов, получения сплавов. Перспективные области применения расплавленных электролитов — нанесение гальванических покрытий, химические источники тока. Большой интерес представляет применение расплавов в машиностроении для электрохимической очистки стального литья от пригара и окалины. [c.440]

    Химические источники тока. Электролиз. Редокс-элементы с активными или инертными электродами могут служйть химическими источниками тока. При работе этих источников энергия химической реакции непосредственно превращается в электрическую в соответствии с (VII.23). Химические источники тока подразделяются на аккумуляторы и гальванические элементы. Последние допускают лишь однократное использование, поскольку один из электродов (например, цинк в элементе Даниэля—Якоби) необратимо расходуется. Аккумуляторы можно использовать многократно, так как их работоспособность может быть восстановлена при пропускании тока в обратном направлении от внешнего источника. [c.181]

    В результате раздел предстает в виде системы знаний, содер1(1а-ние решаемых задач увязывается со специализацией студентов, например, для технологов-машиностроителей актуально рас.смотрение электролиза при изучении покрытий, для приборостроителей — химических источников тока, что ведет к росту познавательной активности студентов при изучении курса химии. [c.52]

    В технологии электрохимических производств большое значение имеют электролиз и химические источники тока (аккумуляторы, электрохимические элементы). Ток протекает через электролитическую ячейку и электроды, равновесие в системе отсутствует и элёкт-родные потенциалы отличаются от равновесных. Отклонение потенциала электрода от равновесного значения при протекании тока через электрод называется перенапряжением. [c.380]

    По прогнозам ряда ведущих ученых роль электрохимии в народном хозяйстве будет возрастать. Считают даже, что по мере истощения запасов природного топлива человечество вступит в атомно-электрохимическую эру. Электроэнергия, вырабатываемая атомными электростанциями, будет использоваться тогда для генерации водорода электролизом воды, водород заменит природный газ и углеводороды и будет применяться в водородно-кислородных топливных элементах. Будут реализованы на практике процессы электролиза воды в фотоэлектрохимических системах, преобразующих солнечную энергию. Возрастет роль химических источников тока, удельные характеристики которых будут приумножены. Электрохимия, станет основой многих экономичных н экологически чистых технологических процессов, а разработанные электрохимикам методы навсегда покончат с проблемой коррозии. Ученые познают природу электрохимических процессов в живом орг ч из.ме и поставят достижения биоэлектрохчмин на службу человечеству. [c.286]

    Процессы, протекающие при электролизе, по существу обратны процессам, имеющим место в гальванических элементах. При электролизе анод заряжен положительно, а катод — отрицательно. При работе гальванического элемента энергия самопроизвольно протекающей реакщт превращается в электрическую, тогда как при электролизе химические реакции осуществляются за счет электрической энергии внешнего источника. На аноде, как и в случае химических источников тока, происходит окисление, на катоде— восстановление. При электролизе из возможных процессов будет [c.161]

    Смещение величины потенциала электрода от исходного равновесного значения, вызванное изменением конценпрации потен-циалопределяющих ионов в растворе, называется концентрацион-кой поляризацией. Так, при электролизе раствора АдЫОз с серебряными электродами концентрация электролита в катодном пространстве уменьшается, а в анодном возрастает. Это приводит к образованию концентрационного элемента, электродвижущая сила которого направлена против приложенной разности потенциалов. Концентрационная поляризация наблюдается в различных процессах промышленного электролиза, при работе аккумуляторов и др. Возникновение концентрационной поляризации снижает ЭДС химических источников тока при их (работе. [c.341]

    В переработанном втором издании книги описаны гидроэлектрометаллургия, гальванотехника, электролиз расплавленйых соединений, электролиз без выделения металлов и химические источники тока. Каждой части предшествует краткое теоретическое введение, далее идет описание процесса и аппаратуры. В конце книги приведены примеры расчета установок. [c.2]

    Электрохимические процессы — большая область физико-химиче-ских явлений, из которых наиболее интересны и важны возникновение разности потенциалов и получение электрической энергии за счет химической реакции (химические источники тока — ХИТ) и возникновение химических реакций за счет затраты электрической энергии (электролиз). Оба эти процесса, имеюшие обшую природу, нашли широкое применение в современной технике. Химические источники тока (гальванические элементы, аккумуляторы) используются как автономные и малогабаритные источники энергии для транспортных двигателей и машин, радиотехнических устройств и приборов управления. С помошью электролиза мы получаем различные металлы (А1 Си N1 и т. д.), обрабатываем поверхности металлических изделий, режем и полируем металл, а также создаем изделия нужной конфигурации (электрохимическая размерная обработка и гальванопластика). Электрохимические процессы не всегда служат на пользу человеческому обществу, иногда они приносят большой вред, вызывая процессы коррозии, ведущие к разрушению металлических конструкций и изделий. Чтобы умело бороться с нежелательными явлениями их тоже надо изучать и уметь регулировать. [c.225]

    Вторичные химические источники тока допускают многократное их использование — аккумуляторы. Они характеризуются обратимостью после разрядки их работоспособность может быть восстановлена пропусканием тока от внешнего источника в обратном направлении (электролиз). Анод аккумулятора при разрядке служит катодом при зарядке. Наиболее распространены свинцовый (кислотный) и железо-иикелевый (щелочной) аккумуляторы. [c.245]

    В развитии теоретической и прикладной электрохимии немалая роль принадлежит русским и советским ученым. Начало развитию электрохимии в России положили работы В. В. Петрова по электровосстановлению металлов из их окислов (1803). В 1805 г. Т Гротгус дал первое объяс-ТГениё механизма электролиза. Б. Я.коби предложил ряд конструкций химических источников тока и разработал метод гальванопластики (1837), что способствовало практическому использованию электролиза. Закономерности явления поляризации, впоследствии использованного для создания вторичных источников тока — аккумуляторов, были установлены в России Э. X. Ленцем и А. С. Савельевым (1842—1845). [c.255]

    В третьем издании (2-е издание вышло в 1976 г,) помещены новые главы ( Комплексные соединения и Охрана окружающей среды ) е параграфы ( Оболочечная модель ядра атома и устойчивость изотопов , Производство минеральных удобрений , Химические источники тока и ряд других). Заново написан параграф Электролиз , дополнеи многие разделы книги. Отражено значение химии для понимания на- учной картины мира и формирование диалектико-материалистического мировоззрения. [c.2]

    Э. возникла на рубеже 18 и 19 вв. благодаря работам Л. Гальвани и А. Вольта, в результате к-рых был создан первый химический источник тока — вольтов столб . Используя хим. источники тока, Г. Дэви в нач. 19 в. осуществил электролиз многих в-в. Законы электролиза были установлены М. Фарадеем в ЗО-х гг. 19 в. (см. Фарадея законы). В 1887 С. Аррениус сформулировал основы теории электролитической диссоциации. В 20-х гг. 20 в. зта теория была дополнена П. Дебаем и Э. Хюккелем, к-рые учли электростатич. взаимод. между ионами. В дальнейшем на основе Дебая — Хюккеля теории были развиты представления о механизме электропроводности электролитов (Л. Онсагер, 1926). Во 2-й пол. 19 в. благодаря работам В. Нернста, Дж. Гиббса и Г. Гельмгольца были установлены осн. термодинамич. соотношения Э., к-рые позволили связать здс злектрохим. цепи с тепловым эффектом протекающей на электродах р-ции. Модельные представления о строении границы между электродом и р-ром, [c.705]

    П. приводит к бесполезной трате электрич. энергии, т.к. снижает полезное напряжение химического источника тока и повышает напряжение, к-рое необходимо приложить к электролизеру при проведении электролиза. Однако в не-к-рых случаях благодаря П. исключается возможность протекания нежелат. побочных процессов. Так, из-за П., затрудняющей электролитич. выделение Н2 и из Н2О, можно [c.66]

    Самую многочисленную группу составляют химические процессы, из которых наиболее важными в технологии являются следующие процессы горение (сжигание жидкого, твердого и газообразного топлива с целью получения энергии, серы — для получения серной кислоты) пирогенные (коксование углей, пиролиз и крекинг нефтепродуктов) окислительно-восстановительные процессы (газификация твердых и жидких топлив, конверсия углеводородов) электрохимические (электролиз воды, растворов и расплавов солей, электрометаллургия, химические источники тока) электротермические (электровозгонка фосфора, получение карбида и цианамида кальция) плазмохимические (реакции в низкотемпературной плазме, включая окисление азота и пиролиз метана, получение ультрадисперсных порошкообразных продуктов) термическая диссоциация (получение извести, кальцинированной соды, глинозема и пигментов) обжиг и спекание (высокотемпературный синтез силикатов, получение цементного клинкера и керамических кислородсодержащих и бескислородных материалов со специальными функциями) гидрирование (синтез аммиака, метанола, гидрокрекинг и гидрогенизация жиров) комплексообразова-ние (разделение и рафинирование платиновых и драгоценных металлов, химическое обогащение руд, например путем хлорирующего или сульфатизирующего обжига для перевода металлов в летучие или способные к выщелачиванию водой соединения) химическое разложение сложных органических веществ (варка древесных отходов с растворами щелочей или бисульфита кальция с целью делигнизацми древесины в производстве целлюлозы) гидролиз (разложение целлюлозы из отходов сельскохозяйственного производства или деревообрабатывающей промышленности с по- [c.211]

    Работа носит демонстрационный характер и заключается в испытании топливного элемента в заданном режиме разряда. Для этого включают ток и цепи электролизера и некоторое время (в пределах 1 ч) пропускают кислород и водород при разомкнутой цепи элемента. Ско()ость пропускания газов должна соответствовать отношению тока электролиза воды к максимальному разрядному току элемента, равному 3 2. При достижении НРЦ элемента около 0,9 В можно начинать разряд. Для снятия цольт-амперной ха акгер11стики, которая определяет работоспособность химического источника тока при изменении токовой нагру.зки, требуется провести разряд элемента при плотности тока 10, 20, 40, 60, 80, 100 к/м . Продолжительность разряда при каждом токе 10 мин. [c.259]


Идеальный источник тока – обзор

3.4.1 Описание и модель

До сих пор мы рассматривали выпрямители, подключенные к идеальным источникам напряжения на стороне переменного тока и к идеальным источникам тока на стороне постоянного тока 2 . На практике источники переменного тока, используемые с выпрямителями, не являются идеальными источниками напряжения; они представляют собой, по сути, мощные сети, характеризующиеся последовательно включенной электродвижущей силой (ЭДС) с малым полным сопротивлением. Однако эти сети, в частности, включают в себя трансформаторы, и, как видно из главы 5 тома 1 [PAT 15a], эти компоненты имеют индуктивность рассеяния во вторичной обмотке (добавленную к линейной индуктивности кабелей, отделяющих распределительный трансформатор от нагрузки). .Источник входного сигнала можно более точно смоделировать как источник напряжения последовательно с индуктивностью (и даже сопротивлением). Однако в нашем конкретном контексте мы будем игнорировать компонент сопротивления сети, чтобы сосредоточиться на его индуктивном поведении. В выпрямителях такое поведение отвечает за явление, известное как перекрытие.

Этот момент можно проиллюстрировать на конкретном примере диодного выпрямителя PD3; затем мы обобщим нашу перекрывающуюся модель для других типов преобразователей (диодных или тиристорных мостов).Это исследование основано на схеме, приведенной на рис. 3.22, где мы видим, что кроме ЭДС в сети присутствуют одинаковые индуктивности л нетто для каждой фазы (исходя из гипотезы сбалансированной сети). Однако модель шины постоянного тока такая же, как на рис. 3.10: мы считаем, что нагрузка ведет себя как идеальный источник тока.

Рисунок 3.22. Диод PD3 с нагрузкой типа «источник тока», с вводом от индуктивной сети

При этом уже невозможно переключаться с одного диода на другой в коммутационной ячейке.Ранее для верхней ячейки ( D 1 , D 2 , D 3 ), например, проводящим диодом был тот, который имел наибольший потенциал на своем аноде. В этом случае одновременно могут работать два диода; на самом деле, когда диод начинает проводить (поскольку потенциал его анода становится выше, чем у ранее проводившего диода), ток через него увеличивается немгновенно, в то время как ток в диоде, который первоначально был в проводимости уменьшается в той же пропорции.Два тока (диодов, обозначенных как u и υ , в общем случае) должны всегда удовлетворять следующему условию: контур, включающий две фазы электросети, можно записать:

[3.71]Vu−Vυ=lnet(diudt−diυdt)

На основании [3.70]:

[3.72]diudt+diυdt=0

таким образом:

[3.73]Vu−Vυ=2lnetdiudt

С другой стороны, входные фазные напряжения В u и В υ можно записать в виде:

[3.74]Vu=Vmax.cos(ω.t+ϕ0)

и:

[3.75]Vυ=Vmax.cos(ω.t+ϕ0±2π3)

Эти напряжения последовательно пересекаются для:

[3.76] ω.t+ϕ0=±π3

, имеющее значение В max /2.

Переключение можно анализировать с этого момента (точнее, с этого угла, после замены переменной θ = ω . t + ϕ 0 ). Таким образом:

[3.77]Vu=Vmax.cos(θ)

Для В υ мы произвольно решаем считать, что это напряжение представляет собой отставание 3 :

[3.78]Vυ=Vmax.cos(θ−2π3)

Следовательно, до θ 0 = π /3 проводящий диод равен D ut ; после этого момента диод D υt входит в проводимость. Поэтому необходимо оценить продолжительность одновременной проводимости двух диодов (известную как перекрытие). Взяв уравнение [3.73], после замены переменной можно записать: D UT находится в проводимости до θ 0 , мы знаем, что I U ( θ 4 0 ) = I 0 .Заменяя V u и V υ их выражениями, получаем: .dξ

отсюда:

[3.81]iu(θ)=I0+Vmax2lnetω·[sin(θ)−sin(θ0)+sin(θ0−2π3)−sin(θ−2π3)]

Принимая θ 0 = π /3, получаем:

[3.82]iu(θ)=I0+Vmax2lnetω.[sin(θ)−sin(θ−2π3)−2sin(π3)]

Наконец, поскольку нам нравится рассматривать момент θ , расположенный после θ 0 , мы можем снова изменить переменную:

[3.83]θ=θ0+α=π3+α

Отсюда:

[3.84]iu(θ)=I0+Vmax2lnetω.[sin(π3+α)−sin(α−π3)−2sin(π3)]

Мы можем использовать этот результат со следующими тригонометрическими формулами:

[3.85]{sin(a+b)=sina.cosb+sinb.cosasin(a−b)=sina.cosb−sinb.cosa

отсюда:

[3,86]iu(θ=π3+α)=I0−3Vmax2lnetω.(1−cosα)

Затем можно рассчитать «угловую» продолжительность α = α e одновременного включения двух диодов определяя момент, когда ток i u гасит:

[3.87]iu(π3+αe)=I0−3Vmax2lnetω.(1−cosαe)=0

Отсюда получаем:

[3.88]1−cosαe2lnetω.I03Vmax

отсюда: −2lnetω.I03Vmax)

В рассматриваемой фазе можно рассчитать напряжение υ PO , приложенное к общему аноду выпрямителя: :

[3.91]υPO=12(Vu−lnetdiudt+Vυ−lnetdiυdt)

и, используя [3.72], мы можем упростить это выражение, чтобы получить:

[3.92]υPO=12(Vu+Vυ)

Когда напряжение В υ становится выше, чем В u , полученное напряжение оказывается ниже, чем то, что используется в представленной выше идеализированной модели. Таким образом, перекрытие приводит к мгновенному падению напряжения, что приводит к уменьшению среднего напряжения за период. Как мы уже видели, среднее выходное напряжение двойного моста вдвое превышает напряжение одинарного моста. Это все еще поддается проверке, поэтому мы можем основывать наши рассуждения на единственном мосте ( D 1 t , D 2 t , D 6 0 4 ).Мы можем рассчитать среднее напряжение 〈 v PO 〉, поместив фазу перекрытия в начало интервала интегрирования. В нашем случае мы предпочитаем интегрировать υ P 0 ( θ ) между π /3 и π :

[3,93]〉υPO〉 .dθ=2π3(∫π/3π/3+αeVu(θ)+Vυ(θ)2.dθ+∫π/3+αeπVυ(θ).dθ)

помня, что:

[3.94]{Vu( θ)=Vmax.cos(θ)Vυ(θ)=Vmax.cos(θ−2π3)

Для упрощения расчета полезно определить падение напряжения в результате перекрытия, а не выражение выходное напряжение.Поэтому нам необходимо рассчитать разницу между идеальным средним выходным напряжением, обозначаемым как 〈υPO〉0, и [3.93]. Заметим, что:

[3.95]〈υPO〉0=2π3∫π/3πVυ(θ).dθ=32π(∫π/3π/3+αeVυ(θ).dθ+∫π/3+αeπVυ(θ). dθ)

отсюда:

[3.96]Δ〈υPO〉=〈υPO〉−〈υPO〉0=32π(∫π/3π/3+αeVu(θ)−Vυ(θ)2.dθ)

Замена V u , V υ и α e их соответствующими значениями, получаем 1−2lnetω.I03Vmax)cos(θ+π6)dθ)

отсюда:

[3.98]∆〈υPO〉=3Vmax34π×(sin(π2+arccos(1−2lnetω.I03Vmax))−1)

Применяя одну из тригонометрических по формулам, приведенным в [3.85], получаем:

[3.99]∆〈υPO〉=-3lnetω.I02π

Очевидно, что имеет место падение напряжения, что показано знаком «-«. Кроме того, мы видим, что это падение напряжения пропорционально току, подаваемому на нагрузку. Следовательно, система ведет себя так, как если бы этот спад возник из-за сопротивления: это известно как эквивалентное сопротивление перекрытия

. Этот результат соответствует полуволновому мосту.Отметим, что падение напряжения у двухполупериодного моста удваивается. Результат можно обобщить для любого числа k фаз (для полуволновых мостов Pk и двухполупериодных мостов PDk ):

[3,100]{Δ〈υPN〉Pk=−klnetω. 〉PDk=−klnetω.I0π

Таким образом, эквивалентные сопротивления перекрытия равны RempPk и RempPDk, соответственно, определяемым следующим образом: для диодных мостов их также можно перенести на управляемые выпрямители.

Зависимые (контролируемые) источники | Абсолютная книга по электронике

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем


Источники, которые пропорциональны другим токам или напряжениям в цепи. Мощный инструмент в анализе и дизайне. 7 минут чтения

Наше предыдущее обсуждение идеальных источников напряжения и тока рассматривало исключительно независимых источников , которые имели фиксированное заданное напряжение или ток независимо от того, что еще происходило в цепи.

В этом разделе мы теперь рассмотрим зависимых источников , у которых значение напряжения или тока управляется некоторым значением напряжения или тока в другом месте схемы.

В частности, мы рассмотрим линейно зависимых источников , которые имеют значение, пропорциональное их управляющему значению, связанному только некоторой масштабной константой.

Важно понимать эти зависимые источники, потому что именно с их помощью мы моделируем и анализируем более сложные компоненты, такие как транзисторы.Многие транзисторные ситуации можно смоделировать так, как если бы небольшой управляющий сигнал тока или напряжения на одном выводе может управлять гораздо большим током или напряжением на другом выводе.

Напряжение и ток — две основные переменные состояния в электронной системе. Так же, как существует два типа независимых источников (напряжение и ток), существует четыре основных типа зависимых источников: их выход может быть либо напряжением, либо током, а их вход может быть либо напряжением, либо током.

Каждый зависимый источник имеет две выходные клеммы, как и независимый источник.

Каждый зависимый источник также имеет две входные клеммы, хотя они не всегда отображаются явно. Для источников, управляемых напряжением, они действуют как измерение напряжения холостого хода параллельно с управляющим напряжением. Для источников с регулируемым током они действуют как измерение тока короткого замыкания последовательно с управляющим током.


VCVS — это источник напряжения, в котором напряжение регулируется напряжением в другом месте цепи.

Упражнение Щелкните цепь, нажмите «Симуляция», затем «Запустить развертку постоянным током».

Для элемента VCVS1 установлено усиление 10, поэтому создается уравнение:

VXY=10VABV(X)−V(Y)=10⋅(V(A)−V(B))

Как обсуждалось в разделах «Системы уравнений» и «Решение систем схем», мы обычно пишем линейные системы со всеми мультипликативными членами в левой части и только с одной константой в правой части:

V(X)−V(Y)−10⋅(V(A)−V(B))=0V(X)−V(Y)−10V(A)+10V(B)=0

Все наши линейные управляемые источники будут иметь нулевой член в правой части.

Схема в этом примере может быть решена путем проверки, так как нет обратной связи между управляющей стороной и управляемой стороной схемы.

Поскольку на клеммы управляющих измерений VCVS1 ток не поступает, то V1, R1 и R2 образуют простой резистивный делитель напряжения с VA=12. и ВБ=6 , поэтому VAB=6 .

Из-за соотношения VCVS источник будет выглядеть как напряжение 10 В АБ , что в данном случае составляет всего 60. Отсюда мы можем напрямую решить правую часть: VY=5 и VXY=60 , поэтому VX=65 и ток i3=0.65 А течет через резистор R3.

В других схемах будет взаимосвязь, которая усложнит решение системы, но когда нет обратной связи, системы с управляемыми источниками могут быть решены от входа до выхода.

На практике VCVS часто используется при моделировании операционных усилителей (операционных усилителей), а также может использоваться при моделировании цепочки сигналов напряжения в более широком смысле.


VCCS — это источник тока, в котором ток контролируется напряжением в другом месте цепи.

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать приведенную выше схему.

Мы заменили нашу VCVS выше на VCCS с коэффициентом усиления 0,5, что означает, что на каждый 1 В разницы напряжений на входных клеммах источник тока будет иметь ток 0,5 А в направлении стрелки, как нарисовано. Это ток ветви i2 как помечено. (Обзор см. в разделе Маркировка напряжений, токов и узлов.)

i2=0,5VABi2=0,5⋅(V(A)−V(B))

Или собираем термины в левой части:

i2−0.5В(А)+0,5В(В)=0

Опять же, эта схема не имеет обратной связи и ее достаточно просто решить путем проверки. ВАБ=6 как и прежде, так что i2=3 . Чтобы сопоставить ток нашего резистора с маркировкой i3 мы просто должны заметить, что i3=−i2 , так что i3=−3 A .

Если бы нас также интересовали напряжения в узлах, мы бы просто использовали закон Ома для резистора R3 и увидели, что VX=−300 , тогда как остается верным, что VY=5 из-за источника напряжения V2.

На практике VCCS часто используется при моделировании полевых МОП-транзисторов или других транзисторов на основе эффекта напряжения.


CCVS — это источник напряжения, в котором напряжение контролируется током в другом месте цепи. Здесь мы указали усиление 100 и управляющий ток R1.nA, что означает ток на выводе nA резистора R1:

Упражнение Нажмите на схему, нажмите «Симуляция» и «Запустить развертку постоянным током».

VXY=100⋅I(R1.nA)V(X)−V(Y)=100i1V(X)−V(Y)−100i1=0

Опять же, без обратной связи, общий ток в левой части равен i1=121000+1000=0.006 , поэтому источник будет VXY=0,6 . Таким образом, общее напряжение VX=5,6 , поэтому i3=0,056 .

В CircuitLab необходимо указать интересующий терминальный ток. Обзор того, как указывать токи ветвей и токи терминалов, см. в разделе Маркировка напряжений, токов и узлов.


CCVS — это источник тока, в котором ток контролируется другим током в другом месте цепи: здесь мы определили коэффициент усиления 0,5 и снова используем тот же управляющий ток клеммы R1.нА.

Упражнение Нажмите на схему, нажмите «Симуляция» и «Запустить развертку постоянным током».

i2=0,5i1i2−0,5i1=0

При отсутствии обратной связи общий управляющий ток не изменился i1=0,006 , поэтому источник будет i2=0,003 . Мы можем сопоставить i3=−i2=−0,003 . Отсюда напряжение VX=-0,3 .

На практике CCCS часто используется при моделировании транзисторов с биполярным переходом (BJT) или других транзисторов на основе тока.


Хотя мы можем использовать специальные символы для рисования контролируемых источников, мы также можем использовать особую способность всех источников напряжения и тока CircuitLab для опорных величин в других частях схемы.Например, вместо того, чтобы использовать специальный символ VCVS и подключать его, как показано выше, мы можем вместо этого использовать обычный источник напряжения и записать выражение «10*(В(А) — В(В))» в качестве значения. Это будет иметь тот же эффект:

Упражнение. Вы можете щелкнуть здесь и запустить симуляцию, и вы обнаружите, что она работает идентично схеме VCVS, нарисованной выше.

Точно так же, чтобы сослаться на ток, мы можем просто использовать обозначение I(R1.nA), например, установив значение источника тока на «0,5*I(R1.нА)”:

Упражнение Нажмите и смоделируйте, чтобы увидеть, что это работает идентично схеме CCCS, нарисованной выше.

Этот подход к поведенческим выражениям позволяет создавать гораздо более сложные поведения компонентов, как мы увидим в следующих разделах.


На этой схеме показана VCCS, подключенная сама к себе, где собственное напряжение определяет ее ток. Как бы запутанно это ни звучало, именно это и делает резистор:

.

Упражнение Щелкните цепь и запустите моделирование постоянного тока и развертки постоянного тока, чтобы увидеть, что VCCS1 ведет себя точно так же, как 100 Ом. резистор.

Компонент VCCS1 подчиняется следующему уравнению:

i1=0,01⋅ВБ

Идентичен резистору, VB=100⋅i1 .

Аналогично, та же ситуация может быть построена с использованием поведенческого источника тока, где специальная функция V() что относится к собственной разности напряжений источника. Здесь мы заменяем VCCS1 на источник тока I1 с заданным током 0,01⋅В(). .

Упражнение Щелкните и запустите эту схему, чтобы увидеть, что I1 также действует как резистор.

То же самое можно сделать и с самоподключенной системой CCVS:

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать приведенную выше схему.

Здесь компонент CCVS1 обращается к собственному току для определения своего напряжения.

И мы можем сделать то же самое, используя поведенческий источник напряжения, используя специальную функцию I() для обозначения собственного тока элемента.

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать приведенную выше схему.

Здесь мы только что показали четыре новых способа реализации резистора! Основная идея здесь заключается в том, что с точки зрения анализа цепей резисторы — это всего лишь особый случай, когда соотношение между напряжением и током оказывается на одном элементе схемы.В общем, управляемые источники допускают существование взаимосвязей между различными токами и напряжениями, не требуя, чтобы они были связаны с одним и тем же элементом, и они могут быть выражены либо с помощью четырех элементов источника VCVS/VCCS/CCVS/CCCS, либо с помощью тока или напряжения. источники, определенные с поведенческими выражениями.


В следующем разделе, Обратная связь зависимого источника, мы рассмотрим, что происходит, когда вход и выход зависимого источника взаимодействуют друг с другом.


Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2021, Ultimateelectronicsbook.com. Доступ . (Авторское право © 2021 CircuitLab, Inc.)

Объяснение идеального источника тока и практического источника тока

Идеальный источник тока:

Определение:

Идеальным источником тока является устройство с двумя выводами, которое обеспечивает постоянный ток независимо от сопротивления нагрузки. Значение тока будет постоянным по отношению ко времени и сопротивлению нагрузки.Это означает, что мощность передачи энергии для этого источника бесконечна.

К идеальному источнику тока подключено бесконечное параллельное сопротивление. Следовательно, выходной ток не зависит от напряжения на клеммах источника. Такого источника тока в мире не существует, это всего лишь концепция. Тем не менее, каждый текущий источник предназначен для приближения к идеальному.

Обозначение:

Обозначается символом, как показано ниже.

Характеристики:

Характеристики идеального источника тока показаны ниже.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока:

Внутреннее сопротивление источника тока — это значение сопротивления, подключенного к его клемме. Это внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Давайте поймем это, используя принципиальную схему. Любой источник тока представлен параллельным соединением источника тока и сопротивления. Это показано на рисунке ниже.

Поскольку выходной ток в приведенной выше схеме должен быть равен I в идеальном случае, это означает, что ток через параллельное сопротивление R должен быть равен нулю.Это возможно только в том случае, если значение этого сопротивления бесконечно. Это причина; внутреннее параллельное сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Практический источник тока:

Определение:

Практический источник тока представляет собой устройство с двумя клеммами, к клеммам которого подключено некоторое сопротивление. В отличие от идеального источника тока, выходной ток практического источника зависит от напряжения источника. Чем больше это напряжение, тем меньше будет ток.

Чтобы лучше понять, давайте рассмотрим практический источник тока, как показано ниже.

Из приведенной выше схемы совершенно ясно, что напряжение источника равно падению напряжения на сопротивлении R. Это падение напряжения определяется как V = iR, где i — ток через сопротивление R. Следовательно, выходной ток I или = (I – i).

Таким образом, если V больше, это означает, что i больше, и, следовательно, выходной ток I o будет меньше.

Характеристики практики Текущий источник:

Сначала выведем зависимость между напряжением источника и выходным током.

В = iR

я = В/Р

Следовательно,

I или = (I – i)

   = (И – В/П)

Приведенное выше уравнение представляет собой прямую линию с наклоном (-1/R). Таким образом, характеристики практического источника тока можно изобразить, как показано ниже.

Надеюсь, вам понравилась статья. Пожалуйста, напишите в поле для комментариев для любого предложения / добавления ценности.

Теоретические испытания источника постоянного тока


Рис.1 Тестовая установка для источника постоянного тока.

Льюис Лофлин

Примечание: щелкните любое изображение, чтобы увеличить его.

У меня есть два источника постоянного тока в сборе. Один для использования с микроконтроллером, другой просто для ручной настройки.

См. следующее фото для двоих: Источники постоянного тока, которые я построил. Тот, что на деревянной доске, используется здесь.

Меньшая сборка печатной платы предназначена для моей веб-страницы Arduino Controlled Power Constant Current Source.

Если вы новичок в электронике или вам нужен краткий обзор тока и напряжения в последовательно-параллельных цепях, см. мою веб-страницу «Обзор закона Ома для устранения неполадок в цепях CCS».

Это основано на моей предыдущей работе с этим устройством и ссылке на эту страницу и видео на YouTube:

Здесь я обновлю и выйду за рамки старого дизайна и рассмотрю использование, ограничения и теорию работы.

Давайте определим, что такое источник постоянного тока вне сети:

«Источник постоянного тока — это источник питания, который обеспечивает постоянный ток для нагрузки, даже несмотря на изменения и колебания сопротивления нагрузки…. Таким образом, источник постоянного тока является очень ценным компонентом, поскольку он может обеспечивать постоянный ток, даже если есть изменения сопротивления, даже при больших колебаниях сопротивления. Это используется, когда в цепи требуется постоянный ток без колебаний».

Это намного больше. При разработке или устранении неполадок ограничитель тока, а именно таковым он и является на самом деле, защищает компоненты от повреждений. На самом деле я использую свой при построении и программировании схем управления двигателем Н-моста.

На самом деле я использовал свою старую CCS для сборки новой версии на случай ошибок проводки. В одном случае я закоротил выход без вреда для какой-либо части.

На рис. 1 показана моя тестовая установка. Происходит гораздо больше, чем предполагает определение.


Рис. 2 Схема испытательной установки CCS.

На рис. 2 представлена ​​схема испытательной установки. Обратите внимание, что в верхнем правом углу показана схема CCS. Он состоит из проходного транзистора PNP и LM317, используемого в качестве переменного источника постоянного тока.

LM317 управляет током база-эмиттер транзистора Q1. Это, в свою очередь, устанавливает ток эмиттер-коллектор, который является выходным током.

Элемент управления Iset устанавливает общий выходной ток.

Входное напряжение 18 вольт. Обратите внимание на следующие три изображения.


Рис. 3 Скорректированный на 1 ампер ток дает 5 вольт при нагрузке 5 Ом.

На рис. 3 показано, что 1 ампер через 5 Ом соответствует 5 вольтам. Входное напряжение 18 вольт, так где мои 13 вольт?

Падает на проходной транзистор Q1, где ток эмиттер-коллектор также равен 1 ампер.

Блок питания выдает чуть более 1 ампера с доп. для схемы LM317.

Два резистора сопротивлением 10 Ом мощностью 25 Вт делят мощность 5 Вт поровну. Но Q1 падает на 13 вольт при 1 ампер или 13 ватт.

Радиатор

Q1 может нагреваться, и я добавил небольшой вентилятор для охлаждения. Да, есть некоторый дрейф из-за нагрева Q1, но он минимальный.

Лучший способ уменьшить тепловыделение Q1 — использовать более низкое входное напряжение. В случае 8-12 вольт вполне достаточно.


Рис. 4 Скорректированный на 2 ампера ток дает 10 вольт при нагрузке 5 Ом.

Рис. 4 мы подаем 2 ампера на нагрузку, вырабатывающую 10 вольт. Нагрузка получает мощность 20 Вт (напряжение, умноженное на ток), разделенную между двумя параллельными резисторами по 10 Ом.

Q1 падает 8 вольт на 2 ампера на 16 ватт.


Рис. 5 Скорректированный на 3 ампера ток дает 15 вольт при нагрузке 5 Ом.

Вот у нас 3 ампера выдает 15 вольт и 45 ватт в нагрузку. Проходной транзистор Q1 рассеивает 15 Вт.

Обратите внимание, что падение напряжения на нагрузке приближается к входному напряжению 18 вольт. При напряжении выше 16 вольт схема больше не будет регулировать или ограничивать ток.

Как правило, отношение напряжения нагрузки к току никогда не должно превышать 85 % входного напряжения. Это может варьироваться в других схемах, но это правило, которому я следую.

Следующие три примера иллюстрируют реальный мир. Помните, что при входном напряжении 18 вольт и нагрузке 5 Ом мы можем подать на нагрузку чуть более 3 ампер, более 45 ватт.


Рис. 6

Сопротивление нагрузки в зависимости от входного напряжения

На рис. 6 я удалил один из 10-омных параллельных резисторов. Сопротивление нагрузки моей нагрузки теперь составляет 10 Ом, и я отрегулировал ток на 1 ампер. У меня на нагрузке 10 вольт.

Каков мой максимальный ток? Я получу 2 или 3 ампера? Ответ — нет.

Попробуйте отрегулировать на 2 ампера напряжение нагрузки превышает входное напряжение. Лучшее, что мы можем сделать, это 1,6 ампера.


Рис. 7

На рис.7 два параллельных резистора по 20 Ом дают нагрузку 10 Ом. Опять же, максимальный ток по-прежнему составляет 1,6 ампера.


Рис. 8

На рис. 8 я удалил один резистор 20 Ом для нагрузки 20 Ом. Мой максимальный ток составляет ~ 850 мА.

Заключение

Выходное напряжение от источника постоянного тока задается током и сопротивлением нагрузки.

Изменение сопротивления нагрузки не изменит ток, но изменит напряжение нагрузки. Это ограничивается входным напряжением.

Как правило, выбирайте источник питания с более высоким напряжением, чем необходимое для нагрузки.Не используйте 24-вольтовый вход для работы с 2-вольтовой нагрузкой. По моему мнению, по возможности держите входное напряжение примерно на 25% выше напряжения нагрузки.

Мой тест схемы также показал, что изменение входного напряжения изменит выходное напряжение. Используйте стабильное входное напряжение.

Источник постоянного тока НЕ ​​является регулятором напряжения.

Дата: июль 2021 г.

В процессе публикации новых гаджетов и схемных идей. Плюс новые уроки и видео. Они будут опубликованы здесь, на этом сайте.

Видео, связанное с предыдущим:

Электроника Био

 

Источники напряжения и тока | CircuitBread

В основных руководствах по схемам до этого момента мы обычно представляли потенциал напряжения, просто назначая узлу один потенциал, а другому узлу — другой потенциал. На самом деле эти напряжения чем-то создаются и символически представлены в схемах. Делая это, мы также имеем больше свободы в отношении того, что эти источники могут представлять — источники напряжения переменного и/или постоянного тока, источники тока, зависимые или независимые источники.Давайте рассмотрим эти различные символы и важные вещи, которые следует помнить о каждом из них.

Во-первых, источники питания, как напряжения, так и тока, являются активными элементами. Это означает, что они могут генерировать энергию, а также поглощать ее, в то время как пассивные элементы могут либо только поглощать энергию (резисторы), либо накапливать/высвобождать энергию (конденсаторы и катушки индуктивности). Кроме того, эти источники будут создавать столько тока или напряжения, сколько необходимо для получения желаемого эффекта. Это может привести к некоторым интересным и потенциально опасным ситуациям.

Кроме того, изучая закон Ома, мы говорили о том, что не все следует закону Ома, и это касается источников питания. Иногда возникает желание вычислить эквивалентное сопротивление источника питания, если известны ток через него и напряжение на нем. Пожалуйста, боритесь с этим желанием, оно так не работает.

Источники напряжения

Начнем с источника напряжения. Безусловно, это самый распространенный источник питания, который вы увидите как в схемах, так и в своей карьере, если вы просто узнаете об этом, а затем вернетесь к этому руководству позже для всего остального, мы не будем вас осуждать.Для обозначения источника напряжения используются три общих символа.

Круг с плюсом/минусом внутри является более общим символом. Это может быть любой независимый источник напряжения, будь то переменный или постоянный ток или оба. Если вы не знаете разницы между электричеством переменного и постоянного тока, быстро ознакомьтесь с этим руководством, оно будет быстрым и даст вам все необходимое для продвижения вперед. Круг с синусоидой означает, что это источник питания переменного тока, но он также может иметь смещение постоянного тока.Другой символ, состоящий из трех линий, обычно представляет батарею и, как таковой, может представлять только источник постоянного напряжения. Если у вас есть источник постоянного тока, это вопрос предпочтения, какой символ вы используете, но мы обычно используем кружок с плюсом/минусом для каждого источника напряжения, чтобы быть последовательными.

Идеальный источник напряжения будет производить или поглощать любой ток, необходимый для поддержания номинального напряжения. Если в принципе нет сопротивления, то это будет большой ток.Если есть огромное сопротивление, то это будет крошечная величина тока. Это приводит к опасности источников напряжения. Если вы замкнете два выхода источника напряжения вместе, что означает, что сопротивление фактически равно нулю, то источник напряжения попытается создать достаточный ток для поддержания этого потенциала напряжения, что приведет к фактически бесконечному току. Хотя реальные источники напряжения не могут обеспечить бесконечный ток, почти все они обеспечивают достаточный ток, чтобы сделать вас действительно несчастным.

Источники тока

Теперь поговорим об источниках тока. Когда я занимался схемотехникой, был джентльмен, проработавший техником несколько десятков лет, и он жаловался, что никогда не видел источников тока в реальной жизни, они глупы, и нет смысла о них узнавать. Несмотря на свой реальный жизненный опыт, он, конечно же, ошибался. Разные карьеры ведут нас в разные места, и вполне возможно, что вам никогда не понадобится разбираться в текущих источниках в вашей карьере.Или это может быть ваш дизайн с ними каждый день. Скорее всего, где-то посередине. В основном они используются для моделирования таких вещей, как транзисторы, операционные усилители или определенные микросхемы, поэтому они понадобятся вам хотя бы пару раз в академических кругах, если не больше, так что давайте немного узнаем о них. С этим разглагольствованием…

Источник тока — это источник, который обеспечивает заданную величину тока путем изменения его напряжения. Обычно оно обозначается следующим символом:

. В этом случае идея напряжения постоянного или переменного тока неприменима, поскольку источник тока будет производить любое напряжение, необходимое для поддержания постоянного тока, независимо от того, является ли это напряжение положительным, отрицательным, или меняющийся.Источники тока довольно просты, поскольку реальных вариаций меньше, и даже если они не очень часто используются, с ними относительно просто работать во время анализа схемы.

В отличие от источников напряжения, источники тока плохо работают с разомкнутыми цепями. Если между двумя узлами источника тока есть разомкнутая цепь, этот идеальный источник тока попытается «форсировать» ток, увеличив его напряжение. Глядя на закон Ома, если сопротивление бесконечно, а ток — любое конечное число, это означает, что напряжение также должно быть бесконечным.Опять же, как и в случае с источником напряжения, реальный источник тока не сможет создать бесконечное напряжение, но оно будет достаточно высоким, чтобы вызвать проблемы.

Зависимые источники

До этого момента мы говорили о независимых источниках напряжения и тока. Иногда есть такие вещи, как зависимые источники или источники, которые меняют свой выход в зависимости от других частей схемы. Их символы выглядят следующим образом:

Иногда, например, в случае токового зеркала, источник питания в реальной жизни зависит от напряжения или тока в другой части цепи.Это моделируется с зависимыми источниками питания. Они усложняют анализ схемы, но не должны пугать, так как просто заменяют один математический элемент другим.

Также обратите внимание, что они не всегда зависят от того же, что они генерируют. Например, источник тока может зависеть от напряжения, тогда как источник напряжения может зависеть от тока. Это просто математическое представление. Это вызовет некоторые вещи, которые сначала кажутся странными, например, 0,5 В 1 ампер, но это совершенно естественно.Действительно, существует четыре распространенных типа зависимых источников питания.

  • Источник тока с регулируемым током
  • Источник напряжения с регулируемым током
  • Источник напряжения с регулируемым током
  • Источник тока с регулируемым напряжением

При работе с зависимыми источниками питания необходимо искать зависимый элемент, или элемент, от которого зависит источник питания. Убедитесь, что вы обращаете внимание на то, зависит ли это от напряжения или тока.При решении схемы вы можете просто поместить предоставленное соотношение в уравнение, которое вы изложили. Иногда это заставит вас пойти по одному пути анализа цепей, но пока вы знаете об этом факте и владеете различными типами анализа, это должно быть просто.

Неидеальные источники питания

По большей части мы предполагаем, что источники питания идеальны. Они могут производить бесконечный ток и бесконечное напряжение независимо от нагрузки, и они одинаково хорошо обеспечивают и поглощают мощность.В базовых схемах этого достаточно. Но по мере того, как вы узнаете больше об электронике и имеете дело с реальными приложениями, вы увидите, что каждая часть этого предложения не соответствует действительности. Ничто не может производить бесконечный ток или бесконечное напряжение, нагрузка почти всегда влияет на номинальное напряжение или ток, а некоторые вещи не могут поглощать энергию очень хорошо или вообще не могут. На данный момент мы не будем вдаваться в подробности ни по одному из этих пунктов, достаточно просто осознавать, что мы имеем дело с идеальными ситуациями, а реальность сложнее.


Резюме

В этом заключительном уроке, прежде чем мы перейдем к основным аспектам анализа цепей с помощью законов Кирхгофа, мы узнали об источниках напряжения и тока и некоторых их важных особенностях. Мы коснулись опасности короткого замыкания источника напряжения и размыкания источника тока. Мы также изучили зависимые источники питания и узнали несколько важных моментов, которые станут более применимыми, когда мы начнем анализировать схемы.

Что такое независимый источник?


Next: Как анализ цепи Вверх: Фон Предыдущий: Что такое светоизлучающий

Резисторы являются примерами так называемых пассивных . устройства.Мы называем их пассивными, потому что они всегда рассеивать энергию. Активные элементы схемы на самом деле генерировать энергию. Примеры активной цепи элементы включают независимых источников напряжения и независимые источники тока .

Независимый источник напряжения/тока – это идеализированный компонент схемы, который фиксирует напряжение или тока в ветке соответственно до заданного значения. Помните, что состояние цепь определяется напряжением на ней и током через каждую ветвь цепи.Если филиал является резистор, то мы знаем, что ток и напряжение связаны законом Ома. Если эта ветвь является независимым источником напряжения, то мы знаем, что напряжение на ветви имеет фиксированное значение, но ток бесплатный. Если филиал является самостоятельным источник тока, то напряжение свободно и ток через ветку фиксированный.

На рис. 8 показаны символы для трех независимые источники. Левый символ изображает независимый источник напряжения.Символ представляет собой круг с отмеченными на них полярностями напряжения и значение напряжения. Правый символ изображает независимый источник тока. Символ представляет собой круг с текущим направлением, обозначенным стрелкой в середине круга и значение или величина текущего . Средний символ – это символ для конкретного типа известного независимого источника напряжения как аккумулятор . Батарея — это физическое реализация независимого источника напряжения.Физический реализации для независимых источников тока часто специально построенные транзисторные схемы (важное трехконтактное устройство, о котором мы расскажем позже).

Рисунок 8: Независимые источники напряжения и тока


Next: Как анализ цепи Вверх: Фон Предыдущий: Что такое светоизлучающий
Майкл Леммон 2009-02-01

Источники напряжения и тока

Источники напряжения и тока
Далее: Выражения устройства Up: Формат ввода WRspice Предыдущая: Единая распределенная модель RC Содержимое Индекс
Общая форма:
v имя n + n — [ expr ] [[dc] значение постоянного тока ] [ac [ acmag [ acphase ]] | таблица ( имя )]
[distof1 [ f1mag [ f1phase ]]] [distof2 [ f2mag [ f2phase ]]]
i имя n + n — [ expr ] [[dc] значение постоянного тока ] [ac [ acmag [ acphase ]] | таблица ( имя )]
[distof1 [ f1mag [ f1phase ]]] [distof2 [ f2mag [ f2phase ]]]
a имя n + n — V|I = expr [[dc] dcvalue ] [ac [ acmag [ акфаза ]] | таблица ( имя )]
[distof1 [ f1mag [ f1phase ]]] [distof2 [ f2mag [ f2phase ]]]
Примеры:
вкк 10 0 пост 6
вин 13 2 0.001 ac 1 sin(0 1 1 мегабайт)
v2 10 1 таблица переменного тока (acvals)
isrc 23 21 ac 0,333 45,0 2*sffm(0 1 10k 5 1k)
vизм 12 9
вин 1 0 2*v(2)+v(3)
азз 2 0 v=.5*exp(v(2))
ixx 2 4 импульса (0 1 1n 10n 10n) + импульса (0 1 40n 10n 10n)

В WRspice спецификация «независимого» источника совершенно общий, так как выход может регулироваться произвольным выражение, содержащее функции других переменных схемы. То синтаксис является расширенным набором обозначений, использовавшихся в предыдущих версиях SPICE, который раздельно включает независимые и зависимые источники.

Начальная буква «v» означает источник напряжения, а «i» клавиши текущего источника. Кроме того, «произвольный источник», используемый в SPICE3 сохранен, но имеет ключ «a», а не «b» («b» используется для соединений Джозефсона в WRspice ). Это частный случай общей исходной спецификации, включенной для обратной совместимости.

n + и n — положительные и отрицательные узлы соответственно. Обратите внимание, что источники напряжения не должны заземленный.Предполагается, что положительный ток течет от положительного узел, через источник, к отрицательному узлу. Текущий источник положительное значение заставит ток течь в n + узел, через источник, а из н — узел. Источники напряжения, кроме того, что используются для возбуждения цепи, часто используются как «амперметры» в WRspice , т.е. источники напряжения могут быть включены в цепь с целью ток измерения (в WRspice для этого можно использовать дроссель цель тоже).Источники нулевого напряжения, конечно, будут иметь не влияет на работу схемы, так как представляет собой короткое замыкание, однако они добавляют сложности, что может немного повлиять на симуляцию скорость.

При анализе переходных процессов и постоянного тока источники обычно могут иметь сложные определения, которые включают зависимую переменную (например, время в анализ переходных процессов) и другие переменные схемы. Есть встроенные функции (pulse, pwl и т. д.), которые могут быть включены в выражение .

Постоянные значения, связанные с источником, задаются следующие ключевые слова опции:

постоянный ток постоянный ток
Задает фиксированное значение анализа постоянного тока для источника и включает источник, используемый в развертке постоянного тока, если задано выражение .Если expr не дано, исходник доступен для использования в dc подметать независимо от того, указано ли ключевое слово dc. Если выражение присутствует без «dc dcvalue », значение time=0 expr используется для анализа постоянного тока. Если исходное значение равно нулю как для анализа постоянного тока, так и для анализа переходных процессов это значение и выражение может быть опущен. Если источником является одно и то же постоянное значение в постоянном токе и анализ переходных процессов, ключевое слово «dc» и значение могут быть опущено.
ac [[ acmag [ acphase ]] | таблица ( имя )]
Параметр acmag — амплитуда переменного тока, а acphase — величина переменного тока. фаза переменного тока. Источник устанавливается на это значение в анализе переменного тока. Если acmag опущено после ключевого слова ac, значение единицы равно предполагается. Если acphase опущено, принимается нулевое значение. Если источник не является входом слабого сигнала переменного тока, ключевое слово ac и значения переменного тока опущены.В качестве альтернативы можно указать таблицу, который содержит комплексные значения в различных точках частоты. В переменном токе анализа исходное значение будет получено из таблицы. Таблица с заданным именем должно быть указано в строке .table, с ключевым словом ac. Значения в таблице являются действительные и мнимые компоненты, а также 90 338, а не 90 339 величины и фазы.
distof1 и distof2
Это ключевые слова, указывающие, что независимый источник искажения на частотах f1 и f2 соответственно для анализ искажений.За ключевыми словами может следовать необязательный амплитуда и фаза. Значения по умолчанию амплитуды и фазы равны 1,0 и 0,0 соответственно.

Выражение используется для присвоения зависящего от времени значения для переходного процесса и предоставить функциональную зависимость для постоянного тока анализ. Если источнику присвоено значение, зависящее от времени, нулевое значение времени используется для анализа постоянного тока, если также не используется значение постоянного тока. при условии.


Подразделы

Далее: Выражения устройства Up: Формат ввода WRspice Предыдущая: Единая распределенная модель RC Содержимое Индекс
Стивен Р.Уайтли 2021-01-27
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.