Существуют ли аккумуляторы постоянного тока? Если нет, то почему нет? Иначе, почему они не очень распространены на рынке?
Я не говорю об идеальном источнике тока. Но это должен быть источник постоянного тока для небольшого диапазона значений (нагрузка, напряжение или что-то еще). «Источник 1 мА с максимальным напряжением на клеммах 20 В» или что-то в этом роде (я не уверен насчет спецификаций).
Ответы:
Рассел - удар по обычным электрохимическим батареям, AFAIK, что имеет смысл, потому что электрохимия работает на напряжениях.
Однако есть нечто, что считается аккумулятором, который по своей природе производит постоянный ток. Смотрите эту презентацию .
Betavoltaic клетки основаны на радиоизотопных источниках, таких как тритий. Есть даже некоторые коммерческие продукты, хотя с их сайта не ясно, каковы характеристики IV.
Существуют ли аккумуляторы постоянного тока?
[«Батарея» используется для «ячейки» во многих местах ниже]
По сути, нет.
Можно легко изготовить батарею с такой характеристикой, добавив электронику в корпус батареи, и можно было бы разработать «для дополнительных точек», которая бы электрохимически хорошо справлялась с ограничением тока при расчетном максимальном токе, который затем был бы постоянным током. аккумулятор. Но такие устройства встречаются редко или вообще отсутствуют.
Батарея может быть сделана для приближения источника постоянного тока путем добавления последовательного сопротивления - чем больше сопротивление, тем лучше аппроксимация - и тем ниже ток. Поэтому очень разряженные батареи с высоким внутренним сопротивлением лучше подходят для источников постоянного тока, чем полностью или частично заряженные.
Фотоэлектрический элемент, загруженный после точки максимальной мощности, также действует как устройство постоянного тока. Вопрос о том, считается ли это «батареей», спорен.
Изображение из Википедии - MPPT
V / I характеристики "солнечного элемента". Здесь для напряжений ниже примерно 0,35 В при увеличении нагрузки напряжение падает примерно до постоянного тока. Семейство линий должно выводиться при различных уровнях освещенности.
Аккумуляторы также НЕ являются устройствами постоянного напряжения (см. Ниже)
Если нет, то почему?
Простой ответ: Существуют гораздо лучшие способы реализации источников энергии постоянного тока, когда это необходимо.
Батарея по сути является источником энергии с определенным профилем напряжения и тока во всем диапазоне разряда. За исключением исключительно специализированных эталонных элементов, таких как «Weston Cell», которые предназначены для использования в качестве источников постоянного напряжения, батареи также не являются источниками постоянного напряжения - их напряжение уменьшается как с увеличением нагрузки, так и с уменьшением состояния заряда. Несмотря на то, что батарея может быть оптимизирована для получения более плоского напряжения относительно кривой разряда, обычно основной целью в конструкции батареи является оптимизация некоторого сочетания плотности энергии *, плотности мощности *, скорости разряда, скорости перезарядки, долговечности и экономической эффективности. масса и объем]. Постоянство напряжения разряда полезно, но имеет тенденцию ранжироваться ниже большинства этих других факторов.
Энергоснабжение с постоянным током гораздо менее полезно и может быть даже менее эффективным с точки зрения обычных параметров конструкции, упомянутых выше.
Когда требуется источник постоянного тока, он может быть реализован электронным способом таким образом, чтобы оптимизировать некоторую комбинацию точности, энергоэффективности и стоимости по мере необходимости - и результат будет значительно лучше, чем может быть достигнут электрохимическим способом. Это позволяет оптимизировать конструкцию батареи для ее источников энергии.
Источник постоянного тока по определению имеет высокое напряжение разомкнутой цепи и работает при небольшом или нулевом выходном напряжении, если требуется при большой нагрузке. Энергоэффективность электрохимического продукта с этой характеристикой была бы ужасной при низких сопротивлениях нагрузки, так как большая часть произведенной энергии должна была бы рассеиваться в батарее. Единственной альтернативой было бы каким-то образом уменьшить электрический потенциал «движущих реакций», поскольку ток нагрузки превышал расчетный ток. Алхимики, возможно, смогли достичь этого, но современная наука может быть поставлена под сомнение.
Связанный:
Ячейки постоянного напряжения:
Wikipedia - Weston Cell
Ugly truck
Возможно, это обман, но любая батарея с очень высоким внутренним сопротивлением, подключенная к нагрузке с пропорционально более низким сопротивлением, является хорошим источником постоянного тока. Схема иллюстрирует несколько экстремальный пример:
Ток в основном ограничен сопротивлением серии 9,9M, а изменения сопротивления нагрузки мало влияют. Даже если нагрузка включает источники напряжения менее 10 В, ток постоянен в пределах 1%.
Батареи обычно являются довольно хорошими источниками напряжения, потому что их внутреннее сопротивление достаточно низкое. Их выходная мощность будет уменьшаться с доставкой заряда, но низкое внутреннее сопротивление не приводит к значительным изменениям выходного напряжения с сопротивлением нагрузки, поскольку сопротивление нагрузки велико по сравнению с внутренним сопротивлением.
Гораздо более простой и довольно точный источник постоянного тока может быть изготовлен из инструментального усилителя с резистором, включенным последовательно с выходом и обратной стороной, привязанной к входу REF. Усилитель будет пытаться поддерживать постоянное напряжение на сопротивлении, что приведет к постоянному току через него, который может быть направлен на нагрузку.