Fonti DC

Una corrente continua è una corrente che quasi (poiché non esiste nulla di ideale nel mondo) cambia nel tempo, né in grandezza né in direzione. Storicamente, le prime fonti di corrente continua erano esclusivamente chimiche. Inizialmente erano rappresentati solo da celle galvaniche e successivamente apparvero batterie.

Le celle e le batterie galvaniche hanno una polarità strettamente definita e la direzione della corrente in esse non cambia spontaneamente, quindi fonti di corrente chimica - queste sono fondamentalmente fonti DC.

Cella galvanica

La batteria AA AA è un ottimo esempio di una moderna cella galvanica. Una batteria alcalina cilindrica (che a loro piace chiamare alcalina, mentre la parola alcalina è tradotta come alcalina) contiene una soluzione di idrossido di potassio come elettrolita all'interno. Il biossido di manganese si trova sul polo positivo della batteria e lo zinco sotto forma di polvere è negativo.

Quando il circuito della batteria esterna si chiude a un carico, si verifica una reazione chimica di ossidazione dello zinco nell'anodo (polo negativo) e, allo stesso tempo, il catodo (polo positivo) viene ridotto in ossido di manganese tetravalente in ossido di manganese trivalente.

Di conseguenza, gli elettroni corrono dal polo negativo verso il polo positivo attraverso un circuito di carico esterno. Ecco come funziona una sorgente di corrente continua: una cella galvanica.

Il processo chimico in una cella galvanica non è reversibile, cioè cercare di caricarlo è inutile. La tensione tra i poli della nuova batteria a dito è di 1,5 volt, a causa dei potenziali delle sostanze coinvolte nella reazione chimica al suo interno.

batteria

Una batteria agli ioni di litio, a differenza di una batteria, può essere ricaricata nuovamente dopo la scarica, poiché il processo chimico in essa contenuto è reversibile. In apparenza, la batteria funziona come una batteria, cioè fornisce solo corrente continua al circuito di carico, ma la capacità di una batteria è generalmente maggiore di quella di una batteria della stessa dimensione.

Durante la scarica di una batteria al litio, la reazione chimica all'anodo (elettrodo negativo) consiste nella separazione del litio dal carbonio e nella sua conversione in sale al catodo (elettrodo positivo). E durante la carica, gli ioni di litio passano di nuovo al carbonio sull'anodo.

La differenza di potenziale tra i poli di una batteria agli ioni di litio può arrivare fino a 4,2 volt. La corrente massima dipende dall'area di interazione degli elettrodi all'interno della batteria con l'elettrolita e, di conseguenza, tra loro.

generatore

Su scala industriale, la corrente continua si ottiene usando generatori di corrente continua. Di norma, sullo statore di tale macchina ci sono magneti fissi o elettromagneti che inducono EMF nei circuiti rotanti secondo la legge dell'induzione elettromagnetica.

I circuiti rotanti sono collegati ciascuno alle piastre di contatto del gruppo spazzole-collettore, attraverso il quale la corrente generata viene rimossa tramite le spazzole fisse. Poiché i circuiti sono in contatto con le spazzole positive e negative solo quando passano davanti a determinati poli magnetici dello statore, la corrente nel circuito esterno è ottenuta da una variabile rettificata, cioè una costante pulsante.

L'entità della corrente dipende dalla sezione trasversale dei fili, dall'induzione del campo magnetico dello statore e dall'area dello statore. L'entità della tensione - dalla velocità di rotazione del rotore del generatore e dall'induzione del campo magnetico dello statore.

Cella solare

I pannelli solari forniscono anche corrente continua.I fotoni della luce solare che entrano nella fotocellula causano il movimento di buchi caricati positivamente e di elettroni caricati negativamente attraverso la giunzione pn, e si ottiene così una corrente continua nel circuito esterno.

Maggiore è l'area totale delle celle solari - più elettroni e lacune partecipano alla formazione di corrente, più corrente può essere ottenuta dalla batteria solare. La tensione generata della batteria solare dipende dall'intensità della luce solare e dal numero di fotocellule collegate in serie che fanno parte del progetto della batteria solare.

Trasformatore con raddrizzatore

In precedenza, nelle apparecchiature elettroniche per ottenere corrente continua, quando alimentato da una rete CA domestica, gli alimentatori con trasformatori su ferro venivano usati molto spesso. La tensione di rete alternata è stata abbassata mediante un trasformatore e quindi rettificata mediante un tubo o raddrizzatore a diodi.

Dopo il raddrizzatore in un tale circuito c'è sempre un filtro costituito almeno da condensatoree, nel migliore dei casi, da un condensatore e un induttore e persino un regolatore di tensione a transistor, soprattutto se la sorgente di corrente deve essere regolabile.

La tensione all'uscita di tale alimentatore dipende dal numero di giri dell'avvolgimento secondario del trasformatore e il valore di corrente massimo dipende dalla potenza nominale del trasformatore.

Commutazione dell'alimentazione

Oggi, nelle apparecchiature elettroniche per la produzione di corrente continua, gli alimentatori con trasformatori a bassa frequenza su ferro non vengono quasi utilizzati, sono venuti a sostituirli alimentatori a commutazione. In essi, la tensione di rete rettificata viene prima ridotta con un trasformatore ad alta frequenza e interruttori a transistor, quindi rettificata. La corrente viene instradata attraverso il filtro al condensatore del filtro.

Il design dell'alimentatore a commutazione è molto più piccolo rispetto a un trasformatore su ferro. Ma c'è più rumore nella corrente di uscita. Pertanto, viene prestata particolare attenzione al filtraggio della corrente di uscita sul carico durante la progettazione di alimentatori a commutazione.

La tensione all'uscita dell'alimentatore di commutazione dipende dal dispositivo del circuito elettronico e la corrente massima dipende dalle dimensioni del trasformatore ad alta frequenza e dalla qualità dei componenti elettronici sul circuito.

Condensatore e ionistor

In un certo senso, un condensatore elettrico può essere chiamato una fonte di corrente elettrica diretta. Un condensatore accumula energia elettrica sotto forma di un campo elettrico costante tra le sue piastre e quindi può fornire questa energia sotto forma di corrente continua o scarica pulsata. Sia questo che un altro, infatti, una corrente continua che differisce solo per la durata della manifestazione.

Ma oggi, i condensatori elettrolitici sono disponibili in enormi capacità di migliaia o più microfarad. Un tipo speciale di condensatore è ionistore (supercondensatore) - Occupa un posto intermedio tra la batteria e il condensatore.

I processi chimici nello ionistore procedono quasi alla stessa velocità del condensatore, ma a differenza della batteria, lo ionistore ha una resistenza interna inferiore, che consente di ottenere grandi correnti dirette dagli ionistori per un tempo più lungo. Maggiore è il condensatore, maggiore è la corrente maggiore e più lunga che può essere ottenuta con esso.

Come funziona la rettifica AC

Regolazione della tensione DC

Quale corrente è più pericolosa, diretta o alternata?

Come funzionano sensori e pinze per misurare la corrente continua e alternata