Czy istnieją baterie na prąd stały? Jeśli nie, dlaczego nie? W przeciwnym razie, dlaczego nie są one zbyt popularne na rynku?
Nie mówię o idealnym źródle prądu. Ale powinno to być źródło stałego prądu dla kilku zakresów wartości (obciążenie, napięcie lub coś takiego). „Źródło 1mA o maksymalnym napięciu końcowym 20V” lub coś w tym rodzaju (nie jestem pewien co do specyfikacji).
Odpowiedzi:
Russell stawia na konwencjonalne akumulatory elektrochemiczne AFAIK, co ma sens, ponieważ elektrochemia działa na napięcia.
Jest jednak coś, co uważa się za akumulator, który z natury wytwarza stały prąd. Zobacz tę prezentację .
Komórki betawolityczne oparte są na źródłach radioizotopowych, takich jak tryt. Istnieją nawet niektóre produkty komercyjne, choć z ich strony nie jest jasne, jakie są cechy IV.
Czy istnieją baterie na prąd stały?
[„Bateria” używana do „ogniwa” w wielu miejscach poniżej]
Zasadniczo nie.
Można łatwo stworzyć baterię, która ma tę cechę, dodając elektronikę do obudowy baterii, a „dla dodatkowych punktów” można opracować, który elektrochemicznie wykonał dobrą robotę ograniczenia prądu przy zaprojektowanym maksymalnym prądzie, który byłby wówczas prądem stałym bateria. Ale takie urządzenia są rzadkie lub nie istnieją.
Baterię można wykonać w celu przybliżenia źródła stałego prądu poprzez dodanie szeregowego oporu - im większy opór, tym lepsze zbliżenie - i niższy prąd. Tak więc bardzo rozładowane akumulatory o wysokiej rezystancji wewnętrznej są lepszym przybliżeniem do źródeł prądu stałego niż w pełni lub częściowo naładowane.
Ogniwo fotowoltaiczne obciążone powyżej punktu maksymalnej mocy działa również jako urządzenie prądu stałego. To, czy można to uznać za „baterię”, jest dyskusyjne.
Zdjęcie z Wikipedii - MPPT
Charakterystyka V / I „ogniwa słonecznego”. Tutaj, dla napięć poniżej około 0,35 V, gdy wzrost obciążenia spada napięcie przy stałym prądzie. Rodzina linii pokazuje moc przy różnych poziomach oświetlenia.
Baterie NIE są również urządzeniami o stałym napięciu (patrz poniżej)
Jeśli nie to dlaczego?
Prosta odpowiedź: Istnieją znacznie lepsze sposoby wdrażania źródeł prądu stałego w razie potrzeby.
Akumulator jest zasadniczo źródłem energii o określonym profilu napięcia i prądu w całym zakresie rozładowania. Z wyjątkiem wyjątkowo wyspecjalizowanych ogniw referencyjnych, takich jak „ogniwo Westona”, które zostały zaprojektowane jako źródła stałego napięcia, akumulatory również nie są źródłami stałego napięcia - ich napięcie maleje zarówno wraz ze wzrostem obciążenia, jak i ze spadkiem stanu naładowania. Podczas gdy akumulator może być zoptymalizowany w celu uzyskania bardziej płaskiej krzywej napięcia względem rozładowania, zwykle głównym celem w projektowaniu akumulatorów jest optymalizacja pewnego połączenia gęstości energii *, gęstości mocy *, szybkości rozładowania, szybkości ładowania, długowieczności i efektywności kosztowej. [* Oba na masa i objętość]. Stałość napięcia wyładowczego jest przydatna, ale ma tendencję do plasowania się poniżej większości tych innych czynników.
Zasilanie prądem stałym jest znacznie mniej użyteczne i może być jeszcze mniej wydajne pod względem zwykłych parametrów konstrukcyjnych wymienionych powyżej.
Gdy wymagane jest źródło prądu stałego, można je wdrożyć elektronicznie w taki sposób, aby zoptymalizować pewną mieszankę dokładności, wydajności energetycznej i kosztu w zależności od potrzeb - a wynik będzie znacznie lepszy niż można to osiągnąć elektrochemicznie. Pozwala to zoptymalizować konstrukcję akumulatora pod kątem jego możliwości pozyskiwania energii.
Źródło prądu stałego ma z definicji wysokie napięcie w obwodzie otwartym i działa przy niskim lub zerowym napięciu wyjściowym, jeśli jest to wymagane przy dużym obciążeniu. Wydajność energetyczna produktu elektrochemicznego o tej charakterystyce byłaby fatalna przy rezystancjach przy niskim obciążeniu, ponieważ większość wytwarzanej energii musiałaby zostać rozproszona w akumulatorze. Jedyną alternatywą byłoby w pewien sposób zmniejszenie potencjału elektrycznego „reakcji napędowych”, ponieważ prąd obciążenia przekroczył prąd projektowy. Alchemicy mogli być w stanie to osiągnąć, ale współczesna nauka może być kwestionowana.
Związane z:
Ogniwa stałego napięcia:
Wikipedia - ciężarówka Weston Cell
Ugly
Być może jest to oszustwo, ale każda bateria o bardzo wysokiej rezystancji wewnętrznej podłączonej do obciążenia o proporcjonalnie niższej rezystancji jest dobrym źródłem stałego prądu. Schemat ilustruje nieco skrajny przykład:
Prąd jest przede wszystkim ograniczony przez rezystancję serii 9,9M, a zmiany rezystancji obciążenia mają niewielki wpływ. Nawet jeśli obciążenie obejmuje źródła napięcia mniejsze niż 10 V, prąd jest stały w granicach 1%.
Baterie są zwykle dość dobrymi źródłami napięcia, ponieważ ich rezystancja wewnętrzna jest dość niska. Ich moc wyjściowa spadnie wraz z dostarczonym ładunkiem, ale niska rezystancja wewnętrzna nie powoduje dużych zmian napięcia wyjściowego przy rezystancji obciążenia, o ile rezystancja obciążenia jest duża w porównaniu do rezystancji wewnętrznej.
O wiele prostsze i dość dokładne źródło prądu stałego można wykonać ze wzmacniacza oprzyrządowania z rezystorem połączonym szeregowo z wyjściem i drugą stroną związaną z wejściem REF. Wzmacniacz będzie próbował utrzymać stałe napięcie na rezystancji, powodując przepływ prądu stałego, który może być skierowany na obciążenie