Zdroj napětí

Technology
12 hours ago
8
4
2
Avatar
Author
Albert Flores

Zdroj napětí je zařízení, které slouží k dodávání elektrického napětí do elektrického obvodu. Existuje několik typů zdrojů napětí, včetně baterií, akumulátorů, generátorů a elektrických sítí. Každý zdroj napětí má své vlastnosti a omezení, které je třeba vzít v úvahu při výběru a používání. Baterie jsou přenosné zdroje napětí, které obsahují chemikálie, které reagují za vzniku elektrické energie. Baterie mají omezenou životnost a musí být nahrazovány po určité době. Akumulátory jsou také přenosné zdroje napětí, které lze opakovaně nabíjet a vybíjet. Oproti bateriím mají delší životnost, ale také omezenou kapacitu. Generátory jsou zařízení, která přeměňují jinou formu energie, například mechanickou energii, na elektrickou energii. Generátory jsou často používány pro výrobu elektrické energie ve velkém měřítku, například ve větrných elektrárnách nebo elektrárnách na spalování fosilních paliv. Elektrické sítě jsou rozsáhlé distribuční systémy, které dodávají elektrickou energii do domácností, firem a dalších spotřebitelů. Elektrické sítě mají příslušné regulace a zabezpečení pro zajištění bezpečného dodávání elektrické energie. Správný výběr zdroje napětí je důležitý pro správné fungování elektrických zařízení. Je třeba zohlednit potřebnou kapacitu, napětí, možnost opakovaného nabíjení a další faktory při výběru zdroje napětí.

Zdroj napětí ( též zdroj elektrického napětí) je v elektrotechnice takový elektrický zdroj, který na svém výstupu udržuje stálé elektrické napětí bez ohledu na odebíraný elektrický proud. Ideální zdroj napětí neexistuje, protože vnitřní odpor reálného zdroje omezuje maximální proud, který může elektrickým obvodem protékat. Reálný elektrický zdroj může pro zajištění stabilního napětí na výstupu používat stabilizátor napětí, který ho zajišťuje pomocí úbytku napětí (rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím stabilizátoru). Obvyklé použití zdroje napětí je například nabíječka mobilních zařízení (AC adaptér), která na svém USB výstupu poskytuje napětí 5 V. Podle duality elektrotechniky je ke zdroji napětí protějškem zdroj proudu.

...

Charakteristika

Podle vnitřního odporu lze rozdělit elektrické zdroje na tvrdé a měkké zdroje. Tvrdý zdroj má vnitřní odpor menší než 1 Ω a má proto menší úbytek napětí na zdroji při zatížení (například olověný akumulátor). +more Měkký zdroj má vnitřní odpor větší než 1 Ω (například vybitý tužkový článek).

Elektrický zdroj vykonává v elektrickém obvodu elektrickou práci. Velikost této práce za jednotku času je elektrický výkon zdroje.

Reálné zdroje napětí

Reálným (tedy nikoliv ideálním) zdrojem napětí může být například:

* měnič napětí ** AC adaptér (připojen do domácí elektrické sítě) ** transformátor * chemické zdroje (galvanické články) ** primární článek (po vybití už nelze použít) *** Voltův článek, salmiakový článek (Leclancheův článek) *** zinko-uhlíkový článek, alkalický článek, lithiový článek ** sekundární článek (po vybití lze nabít, tj. akumulátor) *** olověný akumulátor, alkalický akumulátor *** NiCd, NiMH, Li-Ion, Li-Po ** palivový článek * mechanické zdroje (elektrický generátor - dynamo, alternátor) * tepelné zdroje - termočlánek (termoelektrický článek) * fotoelektrické zdroje - fotovoltaický článek (sluneční článek) * fyziologické zdroje - elektroplaxy rejnoka, paúhoře

Porovnání zdrojů

název zdrojeelektromotorické napětítypické použití
salmiakový článek1,5 Vobyčejné baterie
alkalický článek1,5 Vkvalitnější baterie
olověný akumulátor12,2 V +)automobil
Li-Ion3,7 Vmobilní telefon
malý alternátor6,0 Vjízdní kolo
velký generátor20 000 Velektrárna
termočlánek Fe-konstantan0,002 V ++)doplňkový zdroj
fotoelektrický článek0,5 Vdružice

+) 6článků v sériovém zapojení

++) při rozdílu teplot 40 °C

Elektrický zdroj v obvodu

Po připojení zdroje do uzavřeného elektrického obvodu začne obvodem procházet elektrický proud. Na rozdíl od elektromotorického napětí však proud kromě zdroje závisí také na dalších parametrech obvodu.

Elektrotechnická značka

Image:Symbol baterie 2.svg|obecná značka baterie a značka vícečlánkové baterie Image:Značka zdroje.jpg|značky pro zdroje

Jestliže záleží na polaritě zdroje, pak se ve značce u jednotlivých pólů vyznačí + a −. Nezáleží-li na polaritě, není nutno + a − vyznačovat.

Vnitřní odpor

Protéká-li elektrický proud obvodem, protéká také elektrickým zdrojem. Ideální zdroj neklade proudu žádný odpor, jeho vnitřní odpor je nulový a svorkové napětí (napětí na svorkách zdroje) má vždy stejnou velikost jako elektromotorické napětí. +more U reálných zdrojů se projevuje jejich vnitřní odpor a napětí na svorkách zatíženého zdroje je menší než elektromotorické napětí.

Sériové zapojení zdrojů

Sériové zapojení dvou a více zdrojů má za následek zvýšení celkového elektromotorického napětí:

:U_e = U_{e1} + U_{e2} + ...

Větším elektromotorickým napětí se dosáhne zvětšení výkonu zdroje, nevýhodou je zvětšení celkového vnitřního odporu: :R_i = R_{i1} + R_{i2} + ... + R_in

Sériové zapojení zdrojů se uskutečňuje vodivým spojením pólů s opačnou polaritou. Prakticky se používá např. +more v plochých bateriích (3 suché články = 3 × 1,5 V = 4,5 V), v kapesních svítilnách (sériové zapojení více baterií), v automobilových akumulátorech (6 jednoduchých akumulátorů = 6 × 2 V = 12 V), ap.

Paralelní zapojení zdrojů

Paralelním zapojením dvou a více zdrojů se nezvyšuje elektromotorické napětí, ale celkový elektrický výkon zdrojů, které jsou schopny dodávat při stejném napětí větší elektrický proud.

Důležitou podmínkou je stejná velikost elektromotorických napětí jednotlivých zdrojů, aby nedocházelo k tomu, že silnější zdroj bude způsobovat elektrický proud opačného směru ve slabším zdroji. To by představovalo ztráty elektrické energie, v chemických zdrojích by to mohlo způsobit nežádoucí chemické změny.

Paralelní zapojení se uskutečňuje vodivým spojením pólů se stejnou polaritou. Praktické použití je v rozvětvených elektrických obvodech, kde se elektrický proud rozděluje do více větví a je třeba, aby celkový elektrický proud dodávaný zdrojem měl dostatečnou velikost

Elektromotorické napětí

Charakteristickou vlastností elektrického zdroje je elektromotorické napětí, což je elektrická energie přepočtená na jednotkový elektrický náboj, kterou je schopen zdroj dodávat. Tato energie vzniká z neelektrické práce přesouváním částic s elektrickým nábojem (elektronů, iontů) uvnitř zdroje proti směru vnitřního elektrického pole. +more Na pólech zdroje se vytváří odlišný elektrický potenciál, jehož rozdíl tvoří elektromotorické napětí.

Dualita elektrických zdrojů

Reálný zdroj proudu může být nahrazen (modelován) ideálním zdrojem napětí se sériovým odporem a naopak reálný zdroj napětí může být nahrazen ideálním zdrojem proudu s paralelním odporem. Tyto dva modely reálného elektrického zdroje jsou rovnocenné.

Odkazy

Literatura

Krejčiřík Alexander: Napájecí zdroje 1 - základní zapojení analogových a spínaných napájecích zdrojů, 2002 * Krejčiřík Alexander: Napájecí zdroje 2 - integrované obvody ve spínaných zdrojích, 2002

Reference

Související články

Elektřina * Kirchhoffovy zákony * Stabilizovaný zdroj * Spínaný zdroj * Nabíječka baterií * AC adaptér

Externí odkazy

Kategorie:Elektromagnetismus Kategorie:Elektrotechnika Kategorie:Teorie obvodů

5 min read
Share this post:
Like it 8

Leave a Comment

Please, enter your name.
Please, provide a valid email address.
Please, enter your comment.
Enjoy this post? Join Cesko.wiki
Don’t forget to share it
Top