Dovolte mi začít tím, že tento příspěvek byl inspirován úžasné fyzika demo jsem viděl v Části Severní Karolíny Americké Asociace Učitelů Fyziky. Verzi dema (kterou ukážu níže) vytvořil středoškolský učitel fyziky Jeff Regester. Ve skutečnosti můžete vidět jeho stránku na střídavých napájecích adaptérech zde (včetně tohoto demo).
AC vs. DC
bez nabíječky chytrého telefonu nemůžete žít. To chápu. Nabíječka však potřebuje stejnosměrný zdroj., DC znamená stejnosměrný proud (to znamená, že nemůžete říci „stejnosměrný proud“ – to by bylo jako říkat stejnosměrný proud). Toto je typ proudu, který získáte, když připojíte baterii k žárovce. To znamená, že proud se pohybuje v jednom směru v obvodu a doufejme, že proud je většinou konstantní. Mnoho zařízení ve vašem domě potřebuje DC.
Když se připojíte do zásuvky ve vašem domě, nemusíte dostat DC., Zásuvky pro domácnost jsou střídavý proud. Tento proud má frekvenci 60 Hz a vypadá takto (Pokud vykreslíte proud jako funkci času).
střídavý proud by fungovat něco jako žárovka žárovka, ale není to tak dobré pro váš chytrý telefon baterie.
ale proč používáme AC místo DC? Existují dva důvody., Za prvé, pokud máte střídavý proud, můžete snadno změnit napětí pomocí transformátoru (v podstatě jen dvou cívek s různým počtem závitů). Za druhé, s AC můžete použít velmi vysoké napětí pro přenos elektrického vedení. Vysoké napětí znamená nízké proudy v elektrických vedeních. Ukazuje se, že ztratíte spoustu energie, když máte v přenosu velké proudy. AC tedy umožňuje snadnější distribuci elektřiny na velké vzdálenosti.,
můstkový usměrňovač
Pokud existoval nějaký způsob, jak vzít zdroj AC a produkovat DC. No, samozřejmě je – můstkový usměrňovač. To je vlastně docela jednoduchý obvod, ale záleží na jednom klíčovém prvku-diodě. Dioda je zařízení v pevném stavu, které v podstatě dělá jen jednu věc. Když se proud pohybuje jedním směrem přes diodu, je to, jako by tam dioda ani nebyla. Když se proud pohybuje opačným směrem přes diodu, má téměř nekonečný odpor., Výsledkem je, že proud může projít pouze jednou cestou diodou. Je to jako jednosměrný ventil na vodovodním potrubí s výjimkou proudu.
Pokud mám zdroj střídavého proudu, mohu s tímto obvodem udělat více stejnosměrného proudu.
Když NAPÁJECÍ zdroj má proud spínací směry, cesta přes diody změny. Výsledkem tohoto můstkového usměrňovače je, aby výstupní vodiče byly vždy pozitivní na jedné straně a negativní na druhé straně., Pokud byste byli schopni měřit tento proud vycházející z můstkového usměrňovače, vypadalo by to takto.
to je stále ještě není DC, ale je to lepší.
Nyní pojďme přejít na demo. Jeff Regester udělal můstkový usměrňovač s jednou malou změnou. Místo diod používal diody-světelné diody (LED). Ano, LED je dioda. Výsledkem použití LED diod pro diody je, že můžete vidět, které vodiče v obvodu mají proud, který jimi prochází., Samozřejmě, pokud to používáte se signálem 60 hz, je to docela těžké vidět. V tomto ukázkovém videu je zdroj pouze 3 hz.
řekl jsem vám, že to bylo úžasné. Ale počkej! Je toho víc. Pokud používáte kondenzátor, můžete získat ještě lepší stejnosměrný výstup. Základní myšlenkou je, že kondenzátor je paralelně s výstupem. Když je proud z usměrňovače tak vysoký, nabije tento kondenzátor., Když je výstupní napětí nižší než napětí kondenzátoru, kondenzátor se vybíjí a udržuje proud vysoký. V jistém smyslu „vyhlazuje“ proud.
v tomto dalším demo můžete vidět, co se stane s výstupem usměrňovače, když přidáte kondenzátor.
Jak jsem řekl, Je to docela v pohodě. Je to skvělé demo. Existuje pouze jeden malý problém., Můžete snadno (a levně) vytvořit stejné demo. Jediná věc, která není levná, je generátor funkcí, který byste museli dostat zdroj střídavého proudu na něco jako 3 hz. Jeff navrhuje, že byste mohli nahradit generátor funkcí pouze ručním zdrojem střídavého proudu přepnutím vodičů na baterii tam a zpět.
Real AC na DC Měniče
Někteří lidé nazývají tyto AC-DC měniče „zeď bradavice“, protože jsou zapojený úplně všude. Co když si jednu z těchto věcí rozebereš? Jen abyste věděli, tyto věci nejsou vždy tak snadné oddělit., Musel jsem použít pilu, abych ji otevřel. Tady je, jak to vypadá uvnitř.
To je přímo tady. Čtyři diody a jeden kondenzátor. Není to jednodušší než to – ale může to být složitější. Novější a menší střídavé a stejnosměrné měniče často používají jiné metody k výrobě stejnosměrného proudu. S těmito staršími převaděči stylů však můžete vidět problém. Zdroj střídavého proudu je připojen přímo k cívce., Tato cívka pak indukuje proud v jiné cívce pro změnu výstupního napětí. Ale co se stane, když odpojíte zařízení DC od převodníku? Střídavá cívka je stále připojena k zásuvce střídavého proudu. Tyto věci stále čerpají proud (ale ne tolik). Někteří lidé odkazují na tyto konvertory jako elektrické upíry, protože plýtvají energií.
přesto je usměrňovač mostu poměrně snadno pochopitelný a verze LED dělá skvělé demo.