DC izvori

Izravna struja je struja koja se gotovo (budući da u svijetu nema ništa idealno) mijenja u vremenu, ni u veličini ni u smjeru. Povijesno gledano, prvi izvori izravne struje bili su isključivo kemijski. U početku su ih predstavljale samo galvanske ćelije, a kasnije su se pojavile baterije.

Galvanske ćelije i baterije imaju strogo definiranu polaritetu, a smjer struje u njima se ne mijenja spontano, dakle kemijski izvori struje - to su u osnovi izvori istosmjerne struje.

Galvanska ćelija

Baterija AA AA odličan je primjer moderne galvanske ćelije. Cilindrična alkalna baterija (koju vole nazivati ​​alkalnom, dok se riječ alkalna prevodi kao alkalna) sadrži otopinu kalijevog hidroksida kao elektrolita iznutra. Mangan-dioksid je na pozitivnom polu baterije, a cink u obliku praha na negativnom.

Kad se vanjski krug akumulatora zatvori na opterećenje, dolazi do kemijske reakcije oksidacije cinka na anodi (negativni pol), a istodobno se katoda (pozitivni pol) smanjuje na četverovalentni mangan-oksid u trovalentni mangan-oksid.

Kao rezultat toga, elektroni trče od negativnog pola prema pozitivnom polu kroz vanjski krug opterećenja. Ovako djeluje izvor istosmjerne struje - galvanska ćelija.

Kemijski proces u galvanskoj ćeliji nije reverzibilan, to jest, pokušati da se napuni je beskoristan. Napon između polova nove baterije za prste je 1,5 volti, što je zbog potencijala tvari koje sudjeluju u kemijskoj reakciji unutar nje.

baterija

Litij-ionska baterija, za razliku od baterije, može se ponovno napuniti nakon pražnjenja, jer je kemijski proces u njoj reverzibilan. Izgledno, baterija djeluje poput baterije, to jest, također daje samo izravnu struju u krugu opterećenja, ali kapacitet baterije je obično veći od kapaciteta baterije iste veličine.

Tijekom pražnjenja litijske baterije, kemijska reakcija na anodi (negativna elektroda) sastoji se u odvajanju litija od ugljika i njegovoj pretvorbi u sol na katodi (pozitivna elektroda). A pri punjenju, litijevi ioni opet prelaze na ugljik na anodi.

Potencijalna razlika između polova litij-ionske baterije može doseći i do 4,2 volta. Maksimalna struja ovisi o području interakcije elektroda unutar akumulatora s elektrolitom i, prema tome, međusobno.

generator

Na industrijskoj razini dobiva se istosmjerna struja upotrebom istosmjerni generatori, U pravilu na stator takvog stroja postoje fiksni magneti ili elektromagneti koji induciraju EMF u rotirajućim krugovima prema zakonu elektromagnetske indukcije.

Rotirajući krugovi povezani su na kontaktne ploče sklopa četkica-kolektora, kroz koje se generirana struja uklanja fiksnim četkama. Budući da se konture dodiruju s pozitivnim i negativnim četkicama samo kad prolaze pored određenih magnetskih polova statora, struja u vanjskom krugu dobiva se ispravljenom varijablom, tj. Pulsirajućom konstantom.

Jačina struje ovisi o presjeku žica, indukciji magnetskog polja statora i području statora. Veličina napona - od brzine vrtnje rotora generatora i od indukcije magnetskog polja statora.

Solarna ćelija

Solarni paneli također pružaju istosmjernu struju.Fotoni sunčeve svjetlosti koji ulaze u fotoćeliju uzrokuju kretanje pozitivno nabijenih rupa i negativno nabijenih elektrona kroz pn spoj, te se tako dobiva direktna struja u vanjskom krugu.

Što je veća ukupna površina solarnih ćelija - što više elektrona i rupa sudjeluje u stvaranju struje, više se struje može dobiti od solarne baterije. Stvoreni napon solarne baterije ovisi o intenzitetu sunčeve svjetlosti i broju serijskih fotoćelija koje su dio dizajna solarne baterije.

Transformator s ispravljačem

Prije toga, u elektroničkoj opremi za dobivanje istosmjerne struje, kada se napaja iz kućne naizmjenične struje, vrlo često se koristilo napajanje transformatorima na željezu. Naizmjenični mrežni napon je smanjen pomoću transformatora, a zatim je ispravljen pomoću cijevi ili diodni ispravljač.

Nakon ispravljača u takvom krugu uvijek postoji barem jedan filter kondenzator, i u najboljem slučaju - od kondenzatora i induktora, pa čak i tranzistorskog regulatora napona, posebno ako izvor struje mora biti podesiv.

Napon na izlazu takvog napajanja ovisi o broju okretaja sekundarnog namota transformatora, a maksimalna vrijednost struje ovisi o nazivnoj snazi ​​transformatora.

Prekidačko napajanje

Danas se u elektroničkoj opremi za proizvodnju istosmjerne struje napajanja s niskofrekventnim transformatorima na željezu gotovo ne koriste, došli su ih zamijeniti prebacivanje napajanja, U njima se ispravljani mrežni napon prvo smanjuje visokofrekventnim transformatorskim i tranzistorskim prekidačima, a zatim ispravlja. Struja se usmjerava kroz filtar do kondenzatora filtra.

Dizajn sklopnog napajanja je mnogo manji nego kod transformatora na željezu. Ali više je buke u izlaznoj struji. Stoga se pri dizajniranju preklopnih napajanja posebna pažnja posvećuje filtriranju izlazne struje prema opterećenju.

Napon na izlazu sklopnog napajanja ovisi o uređaju elektroničkog kruga, a maksimalna struja ovisi o veličini visokofrekventnog transformatora i kvaliteti elektroničkih komponenti u krugu.

Kondenzator i jonizator

U određenom smislu električni kondenzator može se nazvati izvorom izravne električne struje. Kondenzator akumulira električnu energiju u obliku konstantnog električnog polja između svojih ploča, a zatim tu energiju može dati u obliku istosmjerne struje ili impulsa pražnjenja. I to i drugo u stvari - istosmjerna struja koja se razlikuje samo u trajanju manifestacije.

Ali danas su dostupni elektrolitički kondenzatori u ogromnim kapacitetima od tisuću ili više mikrofaradi. Posebna vrsta kondenzatora je ionistor (superkapacitor) - Zauzima međuprostor između baterije i kondenzatora.

Kemijski procesi u ionistoru odvijaju se gotovo jednakom brzinom kao u kondenzatoru, ali za razliku od akumulatora, ionistor ima niži unutarnji otpor, što omogućava dobivanje velikih izravnih struja od ionistara dulje vrijeme. Što je veći kapacitet, to se može dobiti većom i dužom strujom.

Kako se ispravlja AC

Regulacija istosmjernog napona

Koja je struja opasnija, izravna ili naizmjenična?

Kako senzori i stezaljke rade za mjerenje istosmjerne i izmjenične struje