Akım kaynağı aynı zamanda bir voltaj kaynağı mıdır?

Akım ve gerilim kaynakları arasında kafam karıştı; Ders kitabı tanımını alıyorum ama gerçek dünyadaki farkı anlayamıyorum. Bana göre hem akım hem de voltaj kaynakları aynı görünüyor. İdeal kaynakların mevcut olmadığını biliyorum. Pratik akım kaynağının bir örneği nedir? Akım üretmek için gerilime ihtiyacımız var, o zaman bir akım kaynağı aynı zamanda bir voltaj kaynağı değil midir? Bir batarya bir voltaj kaynağı olduğundan ve bir devreye bağlandığında akım ürettiğinden, aynı zamanda bir akım kaynağı da olmaz mı?

Lütfen gerçek dünya örneğini ve akım kaynağının kullanımını ve bunun bir voltaj kaynağından nasıl farklı olduğunu anlamama yardımcı olun.

Bir voltaj kaynağı, ideal olanı mümkün olduğunca yakından yönetebildiği kadar, ihtiyaç duyulan herhangi bir akımda (gerçek sarf malzemelerinde sağlayabileceği akım sınırına) sabit (veya sadece biraz değişken) bir voltaj sağlar.

Bir akım kaynağı, idealini yönetebildiği kadar yakın bir zamanda, ihtiyaç duyulan voltajda (gerçek kaynaklarda, sağlayabileceği voltaj sınırına) sabit (veya sadece biraz değişken) bir akım sağlar.

Bir voltaj kaynağını kısa devre yaparsanız, aşırı büyük akımlar elde edersiniz (ve normalde bir sigortayı açar / keser, vb.

Bir akım kaynağını kısa devre yaparsanız, nominal akımı çok düşük voltajda alırsınız ve heyecan verici bir şey olmaz.

Devreye bir voltaj kaynağı açarsanız, orada nominal voltajda oturur ve ilginç bir şey yapmaz.

Bir akım kaynağını devre açarsanız, maksimum gerilimine çeker. Bir olsaydı İdeal akım kaynağı, bu yay şeklinde ve plazmada akan nominal akımını almak için yeterli kilovolt kendisini götürmek istiyorsunuz. Bu nedenle çoğu durumda ideal akım kaynaklarını gerçekten istemiyoruz.

İdeal bir voltaj kaynağı, çekilen akımdan bağımsız olarak tanımlanmış bir voltajı koruyacaktır.

İdeal bir akım kaynağı, üzerindeki voltajdan bağımsız olarak tanımlanmış bir akımı koruyacaktır.

Bunların hiçbiri aslında yok. Her ikisi de devreleri analiz ederken kullandığımız basitleştirmelerdir. Onları inşa etsek bile, muhtemelen istemeyiz. Sonsuz açık devre voltajı veya sonsuz kısa devre akımı olan bir cihaz çok tehlikeli olabilir.

Gerçek bir voltaj kaynağı, tanımlanmış olan bazı akım aralıkları üzerindeki tanımlanmış değerine yakın bir voltajı korur.

Gerçek bir akım kaynağı, tanımlanmış değerine yakın, bazı tanımlanmış voltaj aralıkları için bir akım tutar.

Bazı kaynaklar her iki davranışı da gösterebilir. Tipik bir laboratuvar güç kaynağı iyi bir örnektir, düşük akımlar için belirli bir voltajı koruyacaktır, ancak akım verilen bir eşiğe ulaştığında, voltaj sabit bir akımı korumak için azalacaktır.

Dirençli paralelde ideal bir akım kaynağı, dirençli serideki ideal voltaj kaynağına eşdeğerdir. Direnç değeri her iki durumda da aynıdır ve "çıkış empedansı" olarak bilinir. Böyle bir devrenin voltaj-akım karakteristiği açık devre voltajı ile kısa devre akımı arasında düz bir çizgi olacaktır. Daha genel olarak çıkış empedansını dv / di olarak düşünebiliriz.

Böylece, akımdaki değişimin, çıkış gerilimi aralığı üzerinde yeterince küçük olması için kabul edilebilir bir kaynak empedansının ne olduğuna karar verebilirsiniz, daha sonra devreyi, paralell rezistanslı bir akım kaynağından seri dirençli bir voltaj kaynağına dönüştürebilirsiniz.

Uygulamada o kadar iyi çalışmıyor. Bu yöntemle yüksek bir çıkış empedansı elde etmek, verimsiz olan ve güvenlik tehlikesi yaratabilen yüksek voltaj kaynağı gerektirir. Bu yüzden tipik bir akım kaynağı, yüke bağlı olarak gerilimi ayarlamak için bir tür geri bildirim içerir. Böyle bir kaynak için voltaj-akım grafiği genel olarak düz bir çizgi olmayacak ve bu nedenle çıkış empedansı, kaynaktaki gerilime bağlı olarak değişecektir.

Genellikle bunu yapmak için bir tür transistör veya op-amp devresi kullanılır. Kaynağın sahip olması gereken özelliklere bağlı olarak birçok değişiklik vardır.

Pratik akım kaynağının bir örneği nedir ?

Ark kaynağında, hangi işlemin kullanıldığına bağlı olarak sabit akım (CC) veya sabit voltaj (CV) güç kaynağı kullanmanız gerekir. En yaygın kaynak işlemlerinin birçoğu sabit akım güç kaynaklarını kullanır (örn. SMAW, GTAW).

Bir SMAW ("çubuk" kaynak) operatörü kaynak yaparken, sabit akım güç kaynağı, voltajdaki büyük bir değişiklikle karşılaştırıldığında amperde nispeten küçük bir değişiklik gösterecektir .

Bir CC güç kaynağı için bazı örnek çalışma parametrelerini kullanarak makineyi 300A'ya ayarladık ve operatör elektrotu işten uzak veya uzak tutarak, ark uzunluğunu değiştirirken güç kaynağındaki voltajı ve amperi kontrol ediyoruz:

• Kısa ark: 30V - 308A
  
• İdeal ark: 32V - 300A
  
• Uzun yay: 34V - 290A
  

Burada , 18A amperinde nispeten küçük bir değişiklik olduğunu ve 4V voltajında nispeten büyük bir değişiklik olduğunu görebiliriz .

Akım üretmek için gerilime ihtiyacımız var, o zaman bir akım kaynağı aynı zamanda bir voltaj kaynağı değil midir?

Hayır. Akım kaynağı ve gerilim kaynağı , elektrik devrelerini analiz etmek için var olan teorik tanımlardır . Tanımlara bakarsanız, ikisi de doğru olamaz.

Temel olan, bir akım kaynağının oldukça kararlı (yani sabit ) bir akım sağlaması ve bir voltaj kaynağının öngörülebilir bir voltaj sağlamasıdır (örneğin, 12V aküler, 120V duvar prizleri).

İdeal akım ve gerilim kaynakları için bu böyledir.

Bir akım kaynağından geçen akım, akım kaynağı tarafından sabit bir değerde sabitlenir. Bir akım kaynağındaki voltaj herhangi bir değeri alabilir.

Bir terminalden diğerine bir gerilim kaynağından ölçülen gerilim, gerilim kaynağı tarafından sabit bir değerde sabitlenir. Gerilim kaynağından geçen akım herhangi bir değeri alabilir.

bu mantıklı mı?

Anladığım kadarıyla, gerçek hayattaki bir akım kaynağı, belirtilen akımın devre boyunca akmasını sağlamak için çıkış voltajını ayarlarken, bir voltaj kaynağı nominal bir akıma kadar belirli bir voltaj üretir. Ancak ikisinin de teknik olarak voltaj (potansiyel) kaynağı olduğunu düşünüyorum, biri değişken voltaj, diğeri sabit voltaj.

Mevcut kaynak kullanımıyla ilgili olarak, yıllar önce bir eğitmen “akımın kaynak sağlama yeteneğinin denklemlerde sonsuz olduğu varsayılır, ancak gerçek hayatta her zaman kaynağın yetenekleriyle sınırlandırıldığını” söyleyen basit bir açıklama yapana kadar zihinsel bir engelim vardı.

Gerçek dünyada ideal voltaj kaynağı veya ideal akım kaynağı diye bir şeyin olmadığını düşünmekte haklısınız.

Bunun yerine hem voltaj hem de akım sağlayan sadece kaynaklar var. Aralarındaki fark , parametrelerden hangisinin kaynağın kontrolü altında ve hangisinin yük kontrolü altında olduğu .

Basit dirençli yükler için onu güzel bir şekilde gösteren Ohm Yasası vardır.

$I=\frac{V}{R}$

Bu değerlerden ikisine sahip olduğunuzda, üçüncüyü hesaplayabilirsiniz.

$V$$R$$I$

$I$$R$$V$

Yani özet olarak:

• Bir voltaj kaynağında voltaj sabittir ve yüke bağlı olarak akım değişir
• Bir akım kaynağında akım sabittir ve yüke bağlı olarak voltaj değişir

Sadece bazı matematikleri eklemek için V = RI (ohm yasası) Şimdi, hangi voltaj kaynağının matematiksel olarak V'nin sabit olduğunu söylediğini söylüyorsunuz, bu nedenle (RI) sabiti yapmak bunun sabit olacağını gösteriyor

1. Dirençteki artış (LOAD) için daha az akım çekilir.
2. Bununla birlikte, güç tüketimi aynıdır Gerekli güç aynı ise, devrede daha düşük bir akım olasılığı anlamına gelir.

Bunun tersi, düşük voltajın bile gerekli güç bariyerini yerine getireceği akım kaynağı için olur. Matematiksel olarak bu, her iki kaynak arasındaki temel farktır.

Geçerli döngülerin bazı pratik uygulamalarını istediniz. Burda biraz var. Bazıları tarihi, bazıları ise bugün kullanılıyor.

Eski Teletype makineleri, Model 15 gibi, makineler arasında 60 mA akım döngüleri kullandı. Model 33 gibi sonraki modeller 20 mA lup kullandı. Her iki durumda da avantajı, tekrarlayıcılara ihtiyaç duymadan makineler arasında birkaç mil boyunca hatlar çalıştırabilmenizdir; çünkü sabit akım, hatların direnci nedeniyle oluşan kayıpları aşar. Elbette, mesafe arttıkça bu mesafeler arasındaki voltaj düşüşü arttı ve bazı hatlar 125V'a kadar besleme voltajlarında çalıştırıldı.

Bir başka avantaj, ilmekin herhangi bir yerinde diğerlerine seri olarak ek makineler ekleyebilmenizdir ve güç kaynağı, ilmek süren voltajı yükselterek otomatik olarak telafi edecektir.

Bu Teletype döngüleri bir "boşluk" koşulu için akım yokluğunu ve çizgide bir "işaret" için akım mevcudiyetini kullandı. Bir aralık koşulu (veri yok) varsayılan koşul olduğundan, güç kaynağındaki bu güç tüketimi çoğu zaman devrededir.

Model 33 Teletype makineleri, 1970'lerde 1980'lerde mini bilgisayarlar için bilgisayar terminalleri olarak yaygın bir şekilde kullanıldı ve bu nedenle çoğu 20 mA arabirimiyle geldi. IBM PC için orijinal seri kartın bile güncel bir döngü arayüzü için hükümleri vardı.

MIDI , geçerli bir döngü arayüzü için başka bir örnektir. 5 mA kullanır.

Başka bir akım döngüsü türü de enstrümantasyon için bazı yerlerde kullanılıyordu. 4-20 mA akım döngüsü (10-50 mA da kullanılmıştır) denir. Dijital verileri göndermek için yukarıda tartışılan ilmeklerdeki sabit akımın aksine, 4-20 mA ilmekleri basınç, sıcaklık, seviye, akış, pH veya diğer işlem değişkenleri gibi alet okumalarını iletmek için kullanılır. Genellikle 4 mA, 0 değerini gösterir ve 20 mA, tam ölçekli bir okumayı temsil eder. Bu nedenle, bir enstrümanın tam ölçeği 160 ise, akımdaki her 100 µA artış, okumadaki bir artış anlamına gelir.

Verici olarak bilinen bir cihaz, okumayı değişken bir akıma dönüştürmek için kullanılır. Modern olanlar oldukça karmaşık .

20 mA ve 60 mA dijital döngüler gibi, 4-20 mA akım döngülerinin bir avantajı, örneğin uzun mesafeler için bir telefon çifti üzerinden çalıştırılabilmeleridir.

0 mA yerine 4 mA ile başlamasının nedeni, ikincisi bir hatayı (açık döngü) belirtmek için kullanıldı.

Yavaşça ve sakince - Bu görüş üzerinde durmaya çalışın. Akım gerçektir. Fiziksel bir gerçekliktir (bir şekilde hareket eden elektronlar). Ölçülebilir. Değişken [az ya da çok hareketli elektron]. Bir dizi cihazla [elektron mikroskobu] görülebilir. Öyleyse adım 1, elektrik akımının mekanik formunun varlığına bakmaktır - var. Gerilim gerçek değil. Herhangi bir mekanik bileşeni yoktur. Yani yanlışlıkla YANLIŞ akım ve gerilimin gerçek olduğuna ve var olduğuna ve daha fazla anlam kazanması için birbirine bağlı olduğuna inanan hepiniz için - yanılıyorsunuz. Elektriği, konunun kafası karışmış ve açıklanmamış bırakmak yerine, elektriği basit bir şekilde KEŞFETMEK için gün içerisinde tekrar tanımlanması gerekiyordu. Burada kavrayacak kilit nokta, EXIST! 'İn anlamıdır. Mevcut var. Birkaç yapı bloğu [elektron; parçacıklar; atomik yapı, artı fiziğin kanunlarına göre kurucu maddeler arasındaki etkileşim]. Voltaj Kütle olmadığı için mevcut DEĞİLDİR. Voltaj değerini, bir akımın dolaşımını sürdürmesine veya başlamasına izin veren kapalı bir devre içine tasarlanmış ve etiketlenmiş bir ölçüm aletini araya sokarak kendimiz yaratırız. Devrenin fiziksel parametrelerine [elektron seviyesinde] bağlı olarak alçak gerilim Gerilim Ölçüm cihazımızda gördüklerimize bağlı olacaktır. İlginç bir şekilde, gerçekten HİÇBİR VAR ve elektron akışını kesin olarak [devre direnci ve akım] tanımlayan iki devre kurucusunun gerçekliğine bağlı kalmaya istekliysek, Gerilimi ayrı bir parametre olarak tanımlamamız gerekmez.