DC bronnen

Een gelijkstroom is een stroom die bijna (omdat er niets ideaal in de wereld is) in de tijd verandert, noch in grootte noch in richting. Historisch gezien waren de eerste gelijkstroombronnen uitsluitend chemisch. Aanvankelijk werden ze alleen vertegenwoordigd door galvanische cellen en later verschenen batterijen.

De galvanische cellen en batterijen hebben een strikt gedefinieerde polariteit en de stroomrichting daarin verandert niet spontaan, daarom chemische stroombronnen - dit zijn in principe gelijkstroombronnen.

Galvanische cel

De AA AA-batterij is een goed voorbeeld van een moderne galvanische cel. Een cilindrische alkalinebatterij (die ze graag alkaline noemen, terwijl het woord alkaline wordt vertaald als alkaline) bevat een oplossing van kaliumhydroxide als elektrolyt. Mangaandioxide bevindt zich op de positieve pool van de batterij en zink in de vorm van poeder is negatief.

Wanneer het externe batterijcircuit dichtgaat bij een belasting, treedt een zinkoxidatie chemische reactie op bij de anode (negatieve pool) en tegelijkertijd wordt de kathode (positieve pool) gereduceerd tot vierwaardig mangaanoxide tot driewaardig mangaanoxide.

Als gevolg hiervan lopen elektronen van de negatieve pool naar de positieve pool door een extern belastingscircuit. Dit is hoe een gelijkstroombron werkt - een galvanische cel.

Het chemische proces in een galvanische cel is niet omkeerbaar, d.w.z. proberen op te laden is nutteloos. De spanning tussen de polen van de nieuwe vingerbatterij is 1,5 volt, wat te wijten is aan het potentieel van de stoffen die betrokken zijn bij de chemische reactie erin.

batterij

In tegenstelling tot een batterij kan een lithium-ionbatterij na ontlading weer worden opgeladen, omdat het chemische proces erin omkeerbaar is. Qua uiterlijk werkt de batterij als een batterij, dat wil zeggen, hij geeft ook alleen gelijkstroom aan het belastingscircuit, maar de capaciteit van een batterij is meestal groter dan die van een batterij van ongeveer dezelfde grootte.

Tijdens het ontladen van een lithiumbatterij bestaat de chemische reactie bij de anode (negatieve elektrode) uit de scheiding van lithium uit koolstof en de omzetting ervan in zout aan de kathode (positieve elektrode). En tijdens het opladen gaan lithiumionen opnieuw over naar koolstof op de anode.

Het potentiaalverschil tussen de polen van een lithium-ionbatterij kan tot 4,2 volt bereiken. De maximale stroom hangt af van het interactiegebied van de elektroden in de batterij met de elektrolyt en dienovereenkomstig met elkaar.

generator

Op industriële schaal wordt gelijkstroom verkregen met behulp van DC generatoren. In de regel zijn er op de stator van een dergelijke machine vaste magneten of elektromagneten die EMF induceren in de roterende circuits volgens de wet van elektromagnetische inductie.

De roterende circuits zijn elk verbonden met de contactplaten van het borstel-collectorsamenstel, waardoor de gegenereerde stroom via de vaste borstels en in het belastingscircuit wordt verwijderd. Omdat de contouren alleen in contact komen met de positieve en negatieve borstels wanneer ze langs bepaalde magnetische polen van de stator gaan, wordt de stroom in het externe circuit verkregen door een gelijkgerichte variabele, dat wil zeggen een pulserende constante.

De grootte van de stroom hangt af van de doorsnede van de draden, de inductie van het magnetische veld van de stator en het statorgebied. De grootte van de spanning - van de rotatiesnelheid van de rotor van de generator en van de inductie van het magnetische veld van de stator.

Zonnecel

Zonnepanelen zorgen ook voor gelijkstroom.De fotonen van zonlicht die de fotocel binnenkomen, veroorzaken de beweging van positief geladen gaten en negatief geladen elektronen door de pn-overgang, en aldus wordt een gelijkstroom verkregen in het externe circuit.

Hoe groter het totale oppervlak van zonnecellen - hoe meer elektronen en gaten deelnemen aan de vorming van stroom, des te meer stroom kan worden verkregen uit de zonnebatterij. De gegenereerde spanning van de zonnebatterij is afhankelijk van de intensiteit van het zonlicht en van het aantal fotocellen dat in serie is aangesloten en deel uitmaakt van het ontwerp van de zonnebatterij.

Transformator met gelijkrichter

Voorheen werden in elektronische apparatuur voor het verkrijgen van gelijkstroom, wanneer gevoed door een huishoudelijk AC-netwerk, zeer vaak voedingen met transformatoren op ijzer gebruikt. De wisselspanning werd verlaagd met behulp van een transformator en vervolgens gecorrigeerd met een buis of diode gelijkrichter.

Na de gelijkrichter in een dergelijk circuit is er altijd een filter dat bestaat uit ten minste condensator, en in het beste geval - van een condensator en inductor, en zelfs een transistor-spanningsregelaar, vooral als de stroombron instelbaar moet zijn.

De spanning aan de uitgang van een dergelijke voeding hangt af van het aantal windingen van de secundaire wikkeling van de transformator en de maximale stroomwaarde hangt af van het nominale vermogen van de transformator.

Schakelende voeding

Tegenwoordig worden, in elektronische apparatuur voor het produceren van gelijkstroom, voedingen met laagfrequente transformatoren op ijzer bijna niet gebruikt, ze kwamen om ze te vervangen schakelende voedingen. Daarin wordt de gelijkgerichte netspanning eerst gereduceerd met een hoogfrequente transformator en transistorschakelaars en vervolgens gelijkgericht. Stroom wordt door het filter naar de filtercondensator geleid.

Het ontwerp van de schakelende voeding is veel kleiner dan bij een transformator op ijzer. Maar er is meer ruis in de uitgangsstroom. Daarom wordt speciale aandacht besteed aan het filteren van de uitgangsstroom naar de belasting bij het ontwerpen van schakelvoedingen.

De spanning aan de uitgang van de stroomvoorziening hangt af van het apparaat van het elektronische circuit en de maximale stroom hangt af van de grootte van de hoogfrequente transformator en de kwaliteit van de elektronische componenten op het circuit.

Condensator en ionistor

In zekere zin kan een elektrische condensator een bron van directe elektrische stroom worden genoemd. Een condensator verzamelt elektrische energie in de vorm van een constant elektrisch veld tussen zijn platen en kan deze energie vervolgens geven in de vorm van een gelijkstroom of gepulseerde ontlading. Zowel dat als een ander feitelijk - een gelijkstroom die alleen verschilt in duur van manifestatie.

Maar vandaag zijn elektrolytische condensatoren beschikbaar in enorme capaciteiten van duizenden of meer microfarads. Een speciaal soort condensator is ionistor (supercondensator) - Het neemt een tussenliggende plaats in tussen de batterij en de condensator.

Chemische processen in de ionistor verlopen bijna met dezelfde snelheid als in de condensator, maar in tegenstelling tot de batterij heeft de ionistor een lagere interne weerstand, waardoor het mogelijk wordt om langere tijd grote directe stromen van de ionistoren te verkrijgen. Hoe groter de condensator, hoe groter en langer stroom daarmee kan worden verkregen.

Hoe werkt AC-rectificatie

DC-spanningsregeling

Welke stroom is gevaarlijker, directer of alternerend?

Hoe sensoren en stroomtangen werken voor het meten van gelijkstroom en wisselstroom