มีแหล่งจ่ายไฟคงที่หรือไม่?

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าคงที่ แต่อนุญาตให้แอมแปร์และพลังงานเปลี่ยนแปลงได้ตามกฎหมายของกระแสไฟฟ้า แหล่งจ่ายกระแสในปัจจุบันคืออุปกรณ์ที่สร้างกระแสคงที่ช่วยให้แรงดันไฟฟ้าและพลังงานแตกต่างกันไป

มีแหล่งพลังงานคงที่หรือไม่ - เช่นอุปกรณ์ที่มีกำลังขับไม่แตกต่างกันไปหรือไม่? ไม่ว่าลักษณะของสิ่งที่เชื่อมต่อจะเป็นอย่างไรแรงดันไฟฟ้าและแอมแปร์ของมันจะถูกปรับเพื่อให้พลังงานคงที่ (พฤติกรรมจะไม่ถูกกำหนดสำหรับทั้งวงจรเปิดและวงจรแตก)

ใช่มันง่ายมากที่จะสร้างแหล่งจ่ายไฟคงที่

ยกตัวอย่างเช่นตัวแปลงเพิ่มโหมดสวิตช์แบบธรรมดา

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

สมมติว่ามันทำงานในโหมดไม่ต่อเนื่องและไม่มีการแก้ไขแบบซิงโครนัส (เช่นไดโอด) หากสวิตช์ทำงานด้วยวัฏจักรหน้าที่ตายตัว (เช่นไม่มีการป้อนกลับ) จะทำให้พลังงานจำนวนคงที่เข้าไปในตัวเหนี่ยวนำทุกครั้งที่ปิด ปริมาณพลังงานขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าตัวเหนี่ยวนำและเวลา พลังงานนั้นจะถูกเทลงในโหลดเมื่อสวิตช์เปิดขึ้น

พลังงานคงที่ต่อรอบ×จำนวนคงที่ต่อรอบ = พลังงานคงที่ต่อวินาที = พลังงานคงที่

โดยไม่คำนึงถึงความต้านทานของโหลดระดับแรงดันและกระแสจะปรับตัวเองเพื่อให้ตรงกับค่าของพลังงาน

ในแง่ของข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติหากการส่งออกของแหล่งจ่ายนี้สั้นแล้วกระแสจะถูก จำกัด โดยความต้านทานของส่วนประกอบภายใน (ตัวเหนี่ยวนำและไดโอด) หากเอาต์พุตถูกเปิดทิ้งไว้แรงดันไฟฟ้าจะถูก จำกัด โดยความจุที่กระจายตัวของส่วนประกอบ - ตัวเหนี่ยวนำจะ "วงแหวน" ด้วยแรงดันสูงบางส่วนที่ความถี่พ้องในตัวเอง

ใช่ แต่ที่จริงแล้วอุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่าโหลดอิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาสามารถตั้งค่าให้วาดกระแสคงที่หรือพลังงานคงที่จากแหล่งจ่ายไฟ มันมีประโยชน์สำหรับการทดสอบพาวเวอร์ซัพพลายการทดสอบแบตเตอรี่และการทดสอบพลังงานแสงอาทิตย์

แหล่งจ่ายไฟคงที่นั้นพบได้ทั่วไปน้อยกว่า แต่แอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงอย่างหนึ่งก็คือการรักษา LCD ที่ใช้ภายนอกในที่อบอุ่นเย็นพอเพื่อให้ภาพเคลื่อนไหวไม่เปื้อน องค์ประกอบความร้อนของ LCD เป็นวัสดุโปร่งแสงแผ่นบาง ๆ ที่เรียกว่า Indium Tin Oxide หรืออาจมีเส้นลวดบาง ๆ ในหน้าจอ LCD ในทั้งสองกรณีความต้านทานของตัวทำความร้อนจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ หากคุณป้อนฮีตเตอร์ด้วยแรงดันกระแสคงที่หรือแรงดันคงที่พลังงานจะเป็นฟังก์ชันที่มีอุณหภูมิสูง

อย่างไรก็ตามเราต้องการพลังงานที่ค่อนข้างคงที่ดังนั้นเราจึงใช้แหล่งจ่ายไฟคงที่

การจ่ายพลังงานคงที่ที่แท้จริงจะส่งออกกระแสไม่สิ้นสุดลงในช่วงสั้น ๆ และสร้างแรงดันไฟฟ้าไม่สิ้นสุดในวงจรเปิด ในทางปฏิบัติแหล่งจ่ายใด ๆ จะมีขีด จำกัด ของแรงดันและกระแสที่มันจะผลิตโดยไม่คำนึงถึงกำลังขับ

ระหว่างข้อ จำกัด เหล่านั้นอุปกรณ์สวิตช์หลายตัวในช่วง 60 วัตต์จะทำงานเหมือนอุปกรณ์จ่ายไฟคงที่เมื่อกระแสไฟฟ้าสูงพอที่แรงดันไฟฟ้าเต็มพวกเขาจะต้องส่งออกพลังงานมากกว่าที่สามารถทำได้ แต่ต่ำพอ เพื่อไม่ให้เกิดวงจร จำกัด ปัจจุบัน จากสิ่งที่ฉันสามารถบอกได้ว่ามันเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับครอบครัวของวัสดุที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกันเพื่อให้มีกระแสสูงสุดเท่ากันและแตกต่างกันในแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่พวกมันจะสร้าง ถ้าใครสร้างพล็อตกราฟ - ล็อกของเส้นโค้งแรงดันกับกระแสเอาท์พุทเสบียงในตระกูลจะแบ่งปันเส้นทแยงมุมเดียวกันสำหรับกำลังขับและจะแบ่งเป็นเส้นแนวตั้งเดียวกันสำหรับกระแสสูงสุด ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือความสูงของเส้นแนวนอนซึ่ง จำกัด แรงดันไฟฟ้าสูงสุด

โปรดทราบว่าเราต้องตรวจสอบแผ่นข้อมูลของอุปกรณ์ใด ๆ ที่อาจต้องการใช้ในรูปแบบดังกล่าวเพื่อให้แน่ใจว่ามีความชัดเจนเกี่ยวกับลักษณะของการดำเนินงานหรือไม่ได้ระบุไว้

มีแหล่งพลังงานคงที่หรือไม่

ใช่มันเป็นไปได้ที่จะทำ จริง ๆ แล้วฉันทำมันหลายปีที่ผ่านมาเป็นการสาธิต แรงดันและกระแสสามารถวัดได้โดยตรงและควบคุมโดยตรงด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบอะนาล็อกดังนั้นการตอบสนองได้ดี ไม่มีวิธีที่ดีในการควบคุมพลังงานโดยตรงหรือวัดพลังงาน

พลังงานเป็นผลคูณของแรงดันและกระแสดังนั้นวิธีหนึ่งคือการวัดทั้งสองจากนั้นทำการคูณเพื่อรับสัญญาณตามสัดส่วนกำลัง นี่เป็นเรื่องยากในระบบอิเล็กทรอนิกส์อะนาล็อก เมื่อฉันทำสิ่งนี้มานานแล้วฉันใช้หน่วยประมวลผลดิจิตอลเพื่อคำนวณพลังงานจากแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่วัดได้จากนั้นปรับแต่งเอาต์พุตขึ้นและลงตามลำดับ นี่เป็นเวลานานมาแล้วและฉันใช้คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะผ่านอินเตอร์เฟส IEEE-488 เพื่อควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มันวนซ้ำประมาณ 10 ครั้งต่อวินาทีซึ่งเพียงพอสำหรับจุดประสงค์ในการสาธิตสิ่งที่ฉันต้องการสาธิต

ทุกวันนี้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งถูกควบคุมอย่างสม่ำเสมอโดยโปรเซสเซอร์ขนาดเล็กที่ฝังตัวซึ่งวัดแรงดันไฟฟ้าและบางครั้งก็เป็นกระแสในทุก ๆ การคูณแบบดิจิทัลอาจสั้นเพียงรอบเดียวดังนั้นการควบคุมพลังงานแบบวงปิดจึงเป็นไปได้มากขึ้นในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามมีการใช้งานน้อยมากสำหรับเรื่องนี้ ฉันได้ออกแบบอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งแรงดันคงที่และอุปกรณ์สวิตชิ่งกระแสไฟฟ้าไม่กี่ตัว แต่ไม่เคยใช้พลังงานแบบคงที่มาก่อน นั่นไม่ใช่เพราะวันนี้มันไม่สามารถทำได้อย่างสมเหตุสมผล แต่เพราะฉันไม่ได้ใช้มัน

นั่นคืออุปกรณ์ที่เอาต์พุตไม่เคยเปลี่ยนแปลง?

นี่เป็นคำถามที่ไร้สาระ สิ่งที่ส่งออก ? แรงดันไฟฟ้า? ปัจจุบัน? พลังงาน? อื่น ๆ อีก? เราทำวิศวกรรมที่นี่ไม่ใช่โบกมือ

ดูเหมือนว่าจะมีความสับสนเกี่ยวกับสิ่งที่แหล่งจ่ายไฟสามารถและไม่สามารถควบคุมได้ คิดว่าแม้แต่กรณีง่ายๆที่ภาระ (สิ่งที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของแหล่งจ่าย) สามารถเป็นตัวต้านทานใด ๆ แรงดันไฟฟ้ากระแสและความต้านทานสัมพันธ์กันโดยกฎของโอห์ม:

    ปัจจุบัน = แรงดัน / ความต้านทาน

หรือในหน่วยทั่วไป:

    A = V / Ω

ขอให้สังเกตว่ามีเพียงสององศาอิสระในความสัมพันธ์นี้ หากคุณกำหนดสองตัวใด ๆ จะไม่มีตัวเลือกเหลืออีกประมาณสามตัว เนื่องจากโหลดจะได้รับอิสระในระดับหนึ่งเสมอแหล่งจ่ายไฟก็จะได้รับอิสรภาพเพียงระดับเดียวเช่นกัน

คุณสามารถจัดเรียงใหม่ได้หลายวิธี สำหรับการจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่คงที่นั้นการจ่ายแรงดันไฟฟ้าจะทำการโหลดความต้านทานโหลดและกระแสไฟฟ้าจะออกมาตามที่ต้องการ หรือโหลดจะเลือกกระแสและความต้านทานที่ชัดเจนที่เห็นโดยแหล่งจ่ายออกมากับสิ่งที่เกิดขึ้น

กำลังไฟคือแรงดันไฟฟ้าที่เท่ากันในปัจจุบัน ด้วยกฎหมายนี้และกฎของโอห์มคุณจะได้รับ:

    พลังงาน = แรงดันไฟฟ้า² / ความต้านทาน

เสรีภาพอีกสองระดับเท่านั้น หากแหล่งจ่ายไฟควบคุมพลังงานและโหลดเลือกความต้านทานแรงดันไฟฟ้าก็จะออกมาตามที่มันจ่ายออกมา

คุณไม่สามารถโกงฟิสิกส์พื้นฐาน

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้านั้นง่ายพอยกเว้นเมื่อคุณคิดถึงวงจรลัด - มีกระแสไม่สิ้นสุดและด้วยเหตุนี้จึงไม่มีแหล่งกำเนิดแรงดันในแง่ที่เข้มงวดที่สุด

แหล่งจ่ายกระแสมีปัญหาเหมือนกันในวงจรเปิด - กระแสไฟฟ้าจะถูกสูบเข้าสู่อวกาศได้อย่างไรโดยไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายกระแสแรงดันที่ไม่มีที่สิ้นสุดเพื่อบังคับให้กระแสคงที่

แหล่งพลังงานถูกประดิษฐ์ขึ้นจากแหล่งจ่ายแรงดันและกระแสและสามารถมีอยู่บนกระดาษ แต่เช่นเดียวกับแหล่งจ่ายกระแสและแรงดันที่แท้จริงไม่ตรงกับความคาดหวังทางทฤษฎี

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า flyback ที่มีความถี่ความผันผวนคงที่และวัฏจักรหน้าที่คงที่จะผลิตพลังงานคงที่ตราบใดที่โหลดไม่แปรผันเร็วเกินไป

เมื่อโหลดแตกต่างกันไปตามช่วงเวลาตัวกรองสัญญาณออกจะป้องกันไม่ให้ตัวแปลงปรับกำลังไฟที่จัดมาให้อย่างรวดเร็วซึ่งอาจเป็นปัญหาของคุณหรือไม่ก็ได้

มีแหล่งจ่ายไฟที่มีวางจำหน่ายทั่วไปซึ่งมีโหมดพลังงานคงที่ ตัวอย่างคือ Sorensen SG Series

มีอีกวิธีหนึ่งในการสร้างแหล่งพลังงานคงที่โดยประมาณซึ่งมีประโยชน์เมื่อโหลดของคุณเปลี่ยนตามอุณหภูมิ หากคุณใส่ตัวต้านทานแบบอนุกรมที่มีค่าเท่ากับโหลดแล้วก็จะมีพลังงานออกมา วิธีหนึ่งในการดูว่าถ้าตัวต้านทานซีรีย์เป็นศูนย์แล้วโหลดจะถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ หากตัวต้านทานอนุกรมไม่มีที่สิ้นสุดโหลดจะถูกขับเคลื่อนด้วยกระแสคงที่ dP / dR = 0 เมื่อ Rs = Rl แน่นอนว่านี่ไม่ใช่วิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในการทำ Roger Williamson

การใช้งานอีกครั้งสำหรับแหล่งพลังงานคงที่ที่ใช้พลังงานต่ำอาจอยู่ในการวัดการไหลของก๊าซด้วยลวดนิโคตินเดียว ผลักดันพลังงานคงที่ผ่านลวด ปริมาณความร้อนจะถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่อง, ลวดร้อนขึ้นและความต้านทานลวดเพิ่มขึ้น คุณสามารถคำนวณความต้านทานของสายจากแรงดัน / กระแสและทำให้ทราบอุณหภูมิของสาย ในก๊าซยังคงสามารถเพิ่มอุณหภูมิที่สูงกว่าบรรยากาศได้

ก๊าซที่ไหลผ่านลวดจะขจัดความร้อนออกจากลวดในอัตราที่มากกว่าศูนย์ความเร็วและปริมาณการสูญเสียความร้อนจะแปรผันตามความเร็วของก๊าซ

แหล่งจ่ายไฟ VA ที่ใช้งานได้จริง ช่างเชื่อมปลายสูงเป็นอย่างไร โดยปกติแล้วช่างเชื่อมจะเป็นค่าคงที่ I (แท่ง) หรือค่าคงที่ V (mig) ช่างเชื่อมระดับสูงช่วยให้คุณปรับความลาดเอียง VA พวกมันไม่สมบูรณ์ แต่อนุญาตให้ปรับช่วงหนึ่งระหว่างค่าคงที่ I และค่าคงที่ V ด้วยอินพุต VA ลาดเชิงลบไปยังสระเชื่อมเป็นค่าคงที่อิสระจากความยาวส่วนโค้งและผู้ปฏิบัติงานควบคุมความเร็วในการเชื่อมเท่านั้น - ซึ่งทำให้งานของเขา ง่ายดาย