מקורות DC

זרם ישר הוא זרם שכמעט (מכיוון שאין שום דבר אידיאלי בעולם) משתנה בזמן, לא בעוצמה ולא בכיוון. מבחינה היסטורית המקורות הנוכחיים הישירים הראשונים היו כימיים בלבד. בתחילה הם ייצגו רק על ידי תאים גלווניים, ובהמשך הופיעו סוללות.

התאים הגלווניים והסוללות הם בעלי קוטביות מוגדרת בהחלט, וכיוון הזרם בהם אינו משתנה באופן ספונטני, לכן מקורות זרם כימי - אלה בעצם מקורות DC.

תא גלווני

סוללת ה- AA AA היא דוגמא עיקרית לתא גלווני מודרני. סוללה אלקליין גלילית (שאותה הם רוצים לקרוא אלקליין, בעוד שהמילה אלקליין מתורגמת כאלקליין) מכילה תמיסה של אשלגן הידרוקסיד כאלקטרוליט בפנים. דו תחמוצת המנגן נמצאת על הקוטב החיובי של הסוללה, ואבץ בצורת אבקה הוא שלילי.

כאשר מעגל הסוללות החיצוני נסגר לעומס, מתרחשת תגובה כימית של חמצון אבץ באנודה (עמוד שלילי), ובמקביל, הקתודה (עמוד חיובי) מצטמצמת לתחמוצת מנגן טווטרוואלית לתחמוצת מנגן טריפלנטית.

כתוצאה מכך אלקטרונים עוברים מהקוטב השלילי לכיוון הקוטב החיובי דרך מעגל עומס חיצוני. כך עובד מקור זרם ישר - תא גלווני.

התהליך הכימי בתא גלווני אינו הפיך, כלומר הניסיון לטעון אותו אינו מועיל. המתח בין הקטבים של סוללת האצבע החדשה הוא 1.5 וולט, וזה נובע מהפוטנציאל של החומרים המעורבים בתגובה הכימית בתוכה.

סוללה

סוללת ליתיום-יון, שלא כמו סוללה, ניתנת לטעינה חוזרת לאחר הפריקה, מכיוון שהתהליך הכימי בה הפיך. במראה, הסוללה עובדת כמו מצבר, כלומר היא גם נותנת זרם ישר רק למעגל העומס, אך בדרך כלל הקיבולת של מצבר גדולה יותר מזו של סוללה באותו גודל.

במהלך פריקת סוללת ליתיום התגובה הכימית באנודה (אלקטרודה שלילית) מורכבת בהפרדת ליתיום מפחמן ובהמרתו למלח בקתודה (אלקטרודה חיובית). וכאשר טעינה, יוני ליתיום עוברים שוב לפחמן באנודה.

ההבדל הפוטנציאלי בין הקטבים של סוללת ליתיום-יון יכול להגיע עד 4.2 וולט. הזרם המרבי תלוי באזור האינטראקציה של האלקטרודות בתוך הסוללה עם האלקטרוליט ובהתאם, זה עם זה.

גנרטור

בקנה מידה תעשייתי מתקבל זרם ישר באמצעות גנרטורים dc. ככלל, על הסטטור של מכונה כזו ישנם מגנטים קבועים או אלקטרומגנטים המשרים EMF במעגלים המסתובבים על פי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית.

המעגלים המסתובבים מחוברים כל אחד ללוחות המגע של מכלול אספן המברשות, דרכם מוסר הזרם הנוצר דרך המברשות הקבועות. מכיוון שהקווי המתאר נוגעים במברשות החיוביות והשליליות רק כאשר עוברים על פני קטבים מגנטיים מסוימים של הסטטור, הזרם במעגל החיצוני מתקבל על ידי משתנה מתוקן, כלומר קבוע פועם.

גודל הזרם תלוי בחתך הרוחב של החוטים, בהשראת השדה המגנטי של הסטטור ובאזור הסטטור. עוצמת המתח - ממהירות הסיבוב של הרוטור של הגנרטור ומהשראת השדה המגנטי של הסטטור.

תא סולארי

פאנלים סולאריים מספקים גם זרם ישר.פוטוני אור השמש הנכנסים לתא הצילום גורמים לתנועה של חורים טעונים חיוביים ואלקטרונים טעונים שלילית דרך צומת ה- pn, וכך מתקבל זרם ישר במעגל החיצוני.

ככל שהשטח הכולל של תאים סולאריים גדול יותר - ככל שיותר אלקטרונים וחורים משתתפים ביצירת זרם, כך ניתן להשיג יותר זרם מהסוללה הסולארית. המתח הנוצר של הסוללה הסולארית תלוי בעוצמת אור השמש ובמספר תאי הצילום המחוברים בסדרות שהם חלק מתכנון הסוללה הסולארית.

שנאי עם מיישר

בעבר, בציוד אלקטרוני להשגת זרם ישר, כאשר מופעל מרשת AC ביתית, נעשה שימוש לעתים קרובות באספקת חשמל עם שנאים על ברזל. מתח החשמל לסירוגין הופחת באמצעות שנאי, ואז תוקן באמצעות צינור או מיישר דיודה.

אחרי המיישר במעגל כזה תמיד יש פילטר המורכב לפחות קבלים, ובמקרה הטוב - מקבל ומשרן, ואפילו ווסת מתח טרנזיסטור, במיוחד אם המקור הנוכחי חייב להיות מתכוונן.

המתח בפלט של ספק כוח כזה תלוי במספר הסיבובים של סלילת המשנה של השנאי, והערך הנוכחי המרבי תלוי בכוח המדורג של השנאי.

החלפת ספק כוח

כיום, בציוד אלקטרוני לייצור זרם ישר, אספקת חשמל עם שנאים בתדרים נמוכים על ברזל כמעט ולא משתמשים, הם באו להחליף אותם החלפת ספקי כוח. בתוכם, מתח החשמל המתוקן מופחת תחילה בעזרת שנאי ומתגי טרנזיסטור בתדר גבוה, ואז מתקנים אותו. זרם מועבר דרך המסנן לקבל המסנן.

העיצוב של ספק הכוח המיתוג קטן בהרבה מאשר עם שנאי על ברזל. אבל יש יותר רעש בזרם הפלט. לכן תשומת לב מיוחדת בתכנון ספקי כוח מיתוג ניתנת לסינון הזרם בפלט לעומס.

המתח ביציאת ספק הכוח המיתוג תלוי במכשיר המעגל האלקטרוני והזרם המרבי תלוי בגודל השנאי בתדר הגבוה ובאיכות הרכיבים האלקטרוניים במעגל.

קבלים ואיוניסטור

במובן מסוים, קבלים חשמליים יכולים להיקרא מקור לזרם חשמלי ישיר. קבל צובר אנרגיה חשמלית בצורה של שדה חשמלי קבוע בין צלחותיו ואז יכול לתת אנרגיה זו בצורה של זרם ישר או פריקה פועמת. גם זה וגם אחר לאמיתו של דבר - זרם ישיר המשתנה רק במהלך ביטוי.

אך כיום מיוצרים קבלים אלקטרוליטיים בהספקים אדירים של אלפי מיקרו-פארדים ויותר. סוג מיוחד של קבלים הוא ionistor (superitoritor) - זה תופס מקום ביניים בין הסוללה לקבל.

תהליכים כימיים ביוניסטור מתרחשים כמעט באותה מהירות כמו בקבל, אך בניגוד לסוללה, ליוניסטור יש התנגדות פנימית נמוכה יותר, המאפשרת להשיג זרמים ישירים גדולים מהיוניסטורים למשך זמן רב יותר. ככל שקיבול גדול יותר, ניתן להשיג עימו זרם גדול וארוך יותר.

כיצד מתקן תיקון AC

ויסות מתח DC

איזה זרם מסוכן יותר, ישיר או מתחלף?

כיצד עובדים חיישנים ומדדים מהדקים למדידת זרם ישיר וחלופה