แหล่งจ่ายกระแสยังเป็นแหล่งจ่ายแรงดันหรือไม่?

ฉันสับสนระหว่างแหล่งกระแสและแรงดัน ฉันได้คำจำกัดความของหนังสือเรียน แต่ฉันไม่สามารถเข้าใจความแตกต่างในโลกแห่งความเป็นจริงได้ สำหรับฉันทั้งแหล่งกระแสและแรงดันไฟฟ้าดูเหมือนจะเหมือนกัน ฉันเข้าใจว่าไม่มีแหล่งที่มาในอุดมคติ ตัวอย่างของแหล่งที่มาในทางปฏิบัติในปัจจุบันคืออะไร? เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเราต้องการแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจึงไม่ได้เป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าด้วยเช่นกัน เนื่องจากแบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายแรงดันและสร้างกระแสเมื่อเชื่อมต่อกับวงจรจึงไม่ได้เป็นแหล่งจ่ายกระแสหรือไม่

โปรดช่วยฉันเข้าใจตัวอย่างของโลกแห่งความเป็นจริงและการใช้แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าและความแตกต่างจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าให้อย่างใกล้ชิดที่สุดเท่าที่จะสามารถจัดการกับอุดมคติแรงดันไฟฟ้าคงที่ (หรือเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น) ในทุกสิ่งที่จำเป็นต้องใช้ในปัจจุบัน

แหล่งจ่ายกระแสให้อย่างใกล้ชิดที่สุดเท่าที่จะสามารถจัดการกับอุดมคติกระแสคงที่ (หรือเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น) ที่แรงดันไฟฟ้าใดก็ตามที่ต้องการ (ในวัสดุสิ้นเปลืองจริงจนถึงขีด จำกัด ของแรงดันที่สามารถจ่ายได้)

หากคุณลัดวงจรแหล่งจ่ายแรงดันคุณจะได้รับกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่มาก

ถ้าคุณลัดวงจรแหล่งจ่ายกระแสคุณจะได้กระแสที่แรงดันต่ำมากและไม่มีอะไรน่าตื่นเต้นเกิดขึ้น

หากคุณเปิดวงจรแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าและไม่มีอะไรน่าสนใจ

หากคุณเปิดวงจรแหล่งที่มาปัจจุบันมันจะยิงไปที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด ถ้ามันเป็นแหล่งกำเนิดกระแสอุดมคติมันจะขับตัวเองไปยังกิโลโวลต์มากพอที่จะสร้างส่วนโค้งและรับกระแสที่ไหลในพลาสมา เราไม่ต้องการแหล่งข้อมูลในอุดมคติในสถานการณ์ส่วนใหญ่ด้วยเหตุผลดังกล่าว

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติจะรักษาแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ไม่ว่ากระแสจะถูกดึงออกมาจากแหล่งใด

แหล่งกำเนิดกระแสอุดมคติจะรักษากระแสไฟฟ้าที่กำหนดโดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น

ไม่มีสิ่งเหล่านี้อยู่จริง ทั้งสองเป็นความเรียบง่ายที่เราใช้เมื่อวิเคราะห์วงจร แม้ว่าเราจะสามารถสร้างพวกเขาเราอาจไม่ต้องการ อุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดไม่ จำกัด หรือกระแสลัดวงจรอนันต์จะเป็นอันตรายอย่างยิ่ง

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่แท้จริงรักษาแรงดันไฟฟ้าไว้ใกล้กับค่าที่กำหนดไว้ในช่วงของกระแสที่กำหนด

แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าจริงรักษาค่าปัจจุบันใกล้เคียงกับค่าที่กำหนดไว้โดยมีแรงดันไฟฟ้าบางช่วงที่กำหนดไว้

บางแหล่งอาจแสดงพฤติกรรมทั้งสอง แหล่งจ่ายไฟในห้องปฏิบัติการทั่วไปเป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับกระแสต่ำมันจะรักษาแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ แต่เมื่อกระแสไฟฟ้าถึงค่าที่กำหนดแรงดันไฟฟ้าจะลดลงเพื่อรักษากระแสคงที่

แหล่งกระแสไฟฟ้าในอุดมคติในพารัลล์ที่มีตัวต้านทานมีค่าเท่ากับแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติที่มีตัวต้านทาน ค่าตัวต้านทานจะเหมือนกันในทั้งสองกรณีและเป็นที่รู้จักกันในนาม "เอาต์พุตอิมพีแดนซ์" แรงดันไฟฟ้าและคุณสมบัติกระแสของวงจรดังกล่าวจะเป็นเส้นตรงระหว่างแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและกระแสไฟฟ้าลัดวงจร โดยทั่วไปแล้วเราสามารถพิจารณาความต้านทานเอาต์พุตเป็น dv / di

ดังนั้นคุณสามารถตัดสินใจได้ว่าอิมพิแดนซ์แหล่งที่ยอมรับนั้นมีความแตกต่างอะไรในกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กพอเพียงในช่วงแรงดันเอาท์พุทจากนั้นเปลี่ยนวงจรจากแหล่งจ่ายกระแสที่มีตัวต้านทาน paralell เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน

ในทางปฏิบัติที่ไม่ได้ผล เพื่อให้ได้อิมพีแดนซ์ผลผลิตสูงโดยวิธีการนั้นต้องการแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงซึ่งไม่มีประสิทธิภาพและสามารถสร้างอันตรายจากความปลอดภัย ดังนั้นแหล่งจ่ายกระแสทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับรูปแบบของความคิดเห็นเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับโหลด สำหรับแหล่งที่มาเช่นแรงดันไฟฟ้ากับกราฟปัจจุบันจะไม่เป็นเส้นตรงและด้วยเหตุนี้ความต้านทานเอาท์พุทจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าข้ามแหล่งที่มา

โดยทั่วไปแล้วจะใช้ทรานซิสเตอร์หรือวงจรแบบแอมป์ในการทำสิ่งนี้ มีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับลักษณะของแหล่งที่มาที่ต้องการ

ตัวอย่างของแหล่งที่มาในทางปฏิบัติในปัจจุบันคืออะไร?

ในการเชื่อมอาร์คคุณต้องใช้แหล่งจ่ายกระแสคงที่ (CC) หรือแรงดันไฟฟ้าคงที่ (CV) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการที่กำลังใช้ กระบวนการเชื่อมทั่วไปส่วนใหญ่ใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสคงที่ (เช่น SMAW, GTAW)

เมื่อ ( "ติด" เชื่อม) ผู้ประกอบการ SMAW จะเชื่อมแหล่งพลังงานคงที่ในปัจจุบันจะแสดงการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างเล็กในแอมแปร์เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในแรงดันไฟฟ้า

ใช้ตัวอย่างพารามิเตอร์การดำเนินงานสำหรับแหล่งพลังงาน CC เราได้ตั้งค่าเครื่องเป็น 300A และเราตรวจสอบแรงดันและแอมแปร์ในแหล่งพลังงานในขณะที่ผู้ปฏิบัติงานเปลี่ยนความยาวส่วนโค้งโดยถืออิเล็กโทรดให้อยู่ใกล้หรือไกลออกไปจากงาน:

• ส่วนโค้งสั้น: 30V - 308A
  
• อาร์คในอุดมคติ: 32V - 300A
  
• Long arc: 34V - 290A
  

ที่นี่เราสามารถเห็นได้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในจำนวนแอมแปร์ของ 18A กับการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างใหญ่ในแรงดันไฟฟ้าของ 4V

เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเราต้องการแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจึงไม่ได้เป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าด้วยเช่นกัน

ไม่แหล่งจ่ายกระแสและแรงดันไฟฟ้าเป็นคำจำกัดความทางทฤษฎีที่มีอยู่เพื่อวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า หากคุณดูที่คำจำกัดความพวกเขาอาจไม่เป็นจริงทั้งคู่

สาระสำคัญก็คือแหล่งจ่ายกระแสให้กระแสที่เสถียร (เช่นค่าคงที่ ) และแหล่งจ่ายแรงดันให้แรงดันไฟฟ้าที่คาดการณ์ได้ (เช่นแบตเตอรี่ 12V, เต้าเสียบ 120 โวลต์ผนัง)

สำหรับแหล่งกระแสและแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติมันเป็นเช่นนี้

การส่งผ่านปัจจุบันผ่านแหล่งจ่ายกระแสคงที่ที่ค่าคงที่โดยแหล่งจ่ายปัจจุบัน แรงดันไฟฟ้าข้ามแหล่งจ่ายกระแสอาจใช้ค่าใด ๆ ก็ได้

แรงดันไฟฟ้าที่วัดจากเทอร์มินัลหนึ่งไปยังอีกแรงดันไฟฟ้าถูกกำหนดไว้ที่ค่าคงที่โดยแหล่งจ่ายแรงดัน กระแสไฟฟ้าผ่านแหล่งจ่ายแรงดันอาจใช้ค่าใด ๆ

มันสมเหตุสมผลไหม

ความเข้าใจของฉันคือว่าในชีวิตจริงในปัจจุบันแหล่งที่มาปรับแรงดันขาออกเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของกระแสที่ระบุไว้ผ่านวงจรในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่แหล่งผลิตแรงดันเฉพาะที่ขึ้นไปจัดอันดับในปัจจุบัน แต่ฉันคิดว่าทั้งคู่เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน (ที่มีศักยภาพ) ทางเทคนิคอันหนึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าผันแปรและแรงดันคงที่อื่น

เมื่อหลายปีก่อนฉันมีบล็อกทางจิตจนกระทั่งอาจารย์ผู้สอนได้กล่าวอย่างง่ายๆว่า "ความสามารถในการหาแหล่งกระแสนั้นถือว่าไม่มีที่สิ้นสุดในสมการ แต่ในชีวิตจริงมันถูก จำกัด โดยความสามารถของแหล่งกำเนิด"

คุณคิดถูกว่าไม่มีสิ่งเช่นแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติหรือแหล่งจ่ายกระแสอุดมคติในโลกแห่งความเป็นจริง

แต่มีเพียงแหล่งซึ่งให้ทั้งแรงดันและกระแส ความแตกต่างระหว่างพวกเขาเป็นที่ของพารามิเตอร์ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของแหล่งที่มาและที่อยู่ภายใต้การควบคุมของโหลด

สำหรับโหลดตัวต้านทานแบบง่ายคุณจะมีกฎของโอห์มซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจน

คุณมีสามพารามิเตอร์ - แรงดันไฟฟ้ากระแสและความต้านทาน กฎของโอห์มเกี่ยวข้องทั้งสามอย่างด้วยกันเป็นสูตรง่ายๆ -$I=\frac{V}{R}$

เมื่อคุณมีสองค่าคุณสามารถคำนวณค่าที่สาม

ด้วยแหล่งจ่ายแรงดัน (คงที่) คุณมีค่าคงที่ของและค่าที่รู้จักของ (ความต้านทานโหลด) ดังนั้นกระแสเป็นตัวแปรและสามารถคำนวณได้R $V$$R$$I$

ในทางกลับกันสำหรับแหล่งกระแส (คงที่) คุณมีค่าคงที่ของและค่าที่รู้จักกันของดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวแปรและสามารถคำนวณได้R $I$$R$$V$

ดังนั้นโดยสรุป:

• ในแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าคงที่และการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันขึ้นอยู่กับโหลด
• ในแหล่งกระแสกระแสไฟฟ้าจะถูกแก้ไขและแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามโหลด

เพียงแค่เพิ่มคณิตศาสตร์บางตัว V = RI (กฎของโอห์ม) ทีนี้แหล่งแรงดันไฟฟ้าทำอะไรในทางคณิตศาสตร์ที่บอกว่า V เป็นค่าคงที่ทำดังนั้นจึงเป็นค่าคงที่ (RI) ซึ่งหมายความว่า

1. เพื่อเพิ่มความต้านทาน (LOAD) กระแสไฟฟ้าน้อยจะถูกวาด
2. อย่างไรก็ตามการกระจายพลังงานเป็นแบบเดียวกันทำให้ความเป็นไปได้ของกระแสไฟฟ้าในวงจรจะลดลงหากพลังงานที่ต้องการนั้นเหมือนกัน

การย้อนกลับเกิดขึ้นสำหรับแหล่งจ่ายกระแสที่แม้แต่แรงดันไฟฟ้าต่ำก็สามารถทำหน้าที่กั้นพลังงานที่ต้องการได้ ศาสตร์นี่คือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างแหล่งทั้งสอง

คุณขอแอปพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงของลูปปัจจุบัน ที่นี่มีไม่กี่ บางส่วนเป็นประวัติศาสตร์และบางส่วนยังคงถูกใช้ในปัจจุบัน

เครื่องTeletypeก่อนหน้าเช่นรุ่น 15 ใช้กระแสลูป 60 mA ระหว่างเครื่อง รุ่นต่อมาเช่นรุ่น 33 ใช้ลูป 20 mA ข้อดีในทั้งสองกรณีนี้คือคุณสามารถใช้งานสายได้หลายไมล์ระหว่างเครื่องโดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำซ้ำเนื่องจากกระแสคงที่เอาชนะการสูญเสียเนื่องจากความต้านทานของสาย แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมในระยะทางเหล่านี้เพิ่มขึ้นเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นและบางสายถูกใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายสูงถึง 125V

ข้อดีอีกอย่างคือคุณสามารถเพิ่มเครื่องจักรเพิ่มเติมในซีรีส์กับเครื่องอื่นได้ทุกที่ในลูปและแหล่งจ่ายไฟจะชดเชยโดยอัตโนมัติด้วยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในการขับเคลื่อนลูป

Teletype ลูปเหล่านี้ใช้กระแสขาดสำหรับเงื่อนไข "ช่องว่าง" และสถานะปัจจุบันในบรรทัดสำหรับ "เครื่องหมาย" เนื่องจากเงื่อนไขการเว้นวรรค (ไม่มีข้อมูล) เป็นเงื่อนไขเริ่มต้นการลดการใช้พลังงานในวงจรแหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่

เครื่องรุ่น 33 Teletype ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์สำหรับมินิคอมพิวเตอร์ในปี 1970 - 1980 และทำให้ส่วนใหญ่มาพร้อมกับอินเทอร์เฟซ 20 mA แม้แต่บัตรอนุกรมดั้งเดิมของ IBM PC ก็มีข้อกำหนดสำหรับลูปอินเตอร์เฟสปัจจุบัน

MIDIเป็นอีกตัวอย่างของอินเทอร์เฟซแบบวนรอบปัจจุบัน ใช้ 5 mA

กระแสประเภทอื่นคือและยังคงถูกใช้ในบางสถานที่สำหรับการวัด มันถูกเรียกว่าปัจจุบันวง 4-20 mA (ยังใช้ 10-50 mA) ซึ่งแตกต่างจากกระแสคงที่ในลูปที่กล่าวถึงข้างต้นสำหรับการส่งข้อมูลดิจิตอลลูป 4-20 mA จะใช้ในการถ่ายทอดการอ่านเครื่องมือเช่นความดันอุณหภูมิระดับการไหล pH หรือตัวแปรกระบวนการอื่น ๆ โดยปกติ 4 mA หมายถึงการอ่านค่า 0 และ 20 mA แสดงการอ่านแบบเต็ม ดังนั้นหากขนาดเต็มของเครื่องดนตรีเท่ากับ 160 แต่ละกระแสที่เพิ่มขึ้น 100 µA จะเป็นตัวแทนของการเพิ่มขึ้นหนึ่งในการอ่าน

อุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องส่งสัญญาณจะใช้ในการแปลงการอ่านเป็นกระแสที่แตกต่างกัน คนสมัยใหม่จะค่อนข้างซับซ้อน

เช่นเดียวกับลูปดิจิตอล 20 mA และ 60 mA ข้อดีของลูปปัจจุบัน 4-20 mA คือสามารถวิ่งข้ามคู่โทรศัพท์ได้เช่นในระยะไกล

เหตุผลที่พวกเขาเริ่มต้นด้วย 4 mA แทน 0 mA คือหลังถูกใช้เพื่อระบุความผิด (open loop)

ลองไตร่ตรองแนวคิดนี้ - อย่างช้าๆและสงบนิ่ง ปัจจุบันเป็นของจริง มันเป็นความจริงทางกายภาพ [อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปในทางใดทางหนึ่ง] มันวัดได้ มันเป็นตัวแปร [อิเล็กตรอนที่เคลื่อนไหวมากหรือน้อย] มันสามารถมองเห็นได้ด้วยช่วงของเครื่องมือ [กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน] ดังนั้นขั้นตอนที่ 1 คือการตกลงกับการมีอยู่ของรูปแบบเชิงกลของกระแสไฟฟ้า - มันมีอยู่ แรงดันไฟฟ้าไม่ใช่ของจริง มันไม่มีองค์ประกอบเชิงกลใด ๆ ดังนั้นสำหรับพวกคุณทุกคนที่เข้าใจผิดว่ากระแสและแรงดันทั้งสองนั้นเป็นของจริงและมีอยู่และพึ่งพาซึ่งกันและกันเพื่อให้มีความหมายเพิ่มเติม - คุณคิดผิด คำว่าแรงดันไฟฟ้าจำเป็นต้องอธิบายย้อนกลับไปในวันเพื่ออธิบายไฟฟ้าในวิธีที่ง่ายแทนที่จะปล่อยให้เรื่องสับสนและไม่ได้อธิบาย จุดสำคัญที่จะเข้าใจที่นี่คือความหมายของ EXIST! ปัจจุบันมีอยู่ มันเป็นส่วนประกอบเชิงกล [มีมวล] ซึ่งประกอบด้วยหน่วยการสร้างหลาย ๆ [อิเล็กตรอน; อนุภาค โครงสร้างอะตอมรวมถึงการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบตามกฎหมายของฟิสิกส์] ไม่มีแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากไม่มีมวล เราสร้างคุณค่าของแรงดันไฟฟ้าด้วยตัวเองโดยการผสมผสานเครื่องมือวัดที่ออกแบบและติดฉลากไว้ในวงจรปิดที่ช่วยให้การไหลเวียนของกระแสหรือเริ่มต้นต่อเนื่อง ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางกายภาพ [ที่ระดับอิเล็กตรอน] ของวงจรจะขึ้นอยู่กับสิ่งที่เราเห็นในอุปกรณ์วัดแรงดันไฟฟ้าต่ำต้อยของเรา ที่น่าสนใจคือเราไม่จำเป็นต้องกำหนดแรงดันไฟฟ้าเป็นพารามิเตอร์แยกต่างหากหากเราเต็มใจที่จะยึดติดกับความเป็นจริงขององค์ประกอบสองวงจรที่มีอยู่จริงและกำหนดกระแสอิเล็กตรอนอย่างแม่นยำ [ความต้านทานของวงจรและกระแส]