Osnova: 1. Zdroje stejnosměrného napětí 2. Zatěžovací charakteristika

Transkript

1 K620ZENT Základy elektroniky Přednáška č. 4 Osnova: 1. Zdroje stejnosměrného napětí 2. Zatěžovací charakteristika

2 Výroba elektrická energie z energie mechanické - prostřednictvím točivých elektrických strojů, alternátorů a dynam třením - tření ebonitové tyče liščím ohonem z tepelné energie - termoelektrický jev tlakem - piezoelektrický jev transformací elektromagnetického záření (světla) - fotoelektrický jev transformací energie chemické - galvanické články, palivové články s využitím energie magnetického pole - Faradayův indukční zákon

3 Zdroje stejnosměrného proudu Galvanické články jedná se o zdroje elektrochemické, které buď nevratným způsobem (elektrochemické či galvanické články) nebo vratným způsobem (akumulátory), umožňují transformovat chemickou energii některých chemických reakcí na energii elektrickou. Každý kov vnořený do elektrolytu má tendenci vysílat do roztoku své kationty. Zabránit bychom tomu mohli vnějším napětím, které charakterizuje tzv. výstupní práci, která je pro každý kov jiná. Podle velikosti výstupní práce můžeme jednotlivé kovy uspořádat do určité řady. Na jejím začátku je hořčík, na jejím konci je uhlík (který není kov).vložíme-li li dva různé kovy do vhodného elektrolytu objeví se mezi nimi napětí odpovídající rozdílu jejich výstupních prací. Čím vzdálenějšíprvky ztétořady vybereme, tím větší napětí dostaneme. Akumulátory jedná se o reversibilní galvanické články, které je možno po vybití opět zregenerovat, tedy nabít. V podstatě rozlišujeme dva typy akumulátorů tzv. olověné akumulátory a alkalické akumulátory. Olověný akumulátor je tvořen dvěma olověnými deskami ponořenými do zředěné kyseliny sírové. Napětí na jednom článku se pohybuje od 2,2 V pro plně nabitý akumulátor po 1,7 pro vybitý akumulátor. Olověný akumulátor má velmi malý vnitřní odpor (řádu 0,001 Ω) velké proudy

4 Akumulátory U alkalických akumulátorů je elektrolytem hydroxid draselný. Jako elektrody se používají páry železo- nikl (NiFe akumulátory), nikl kadmium (NiCd akumulátory), eventuelně stříbro zinek (AgZn akumulátory) U stříbro-zinkových akumulátorů je počáteční napětí 1,8V, ostatní vykazují napětí menší. Vnitřní odpor alkalických akumulátorů je zpravidla o řád větší než u akumulátorů olověných. Ni-Fe akumulátory mají výrazně vyšší životnost ve srovnání s akumulátory olověnými. Na rozdíl od nich stříbro-zinkové akumulátory mají poměrně krátkou životnost, kolem 100 cyklů. Malé knoflíkové akumulátory pro napájení elektronických přístrojů jsou většinou alkalické akumulátory, buď stříbro-zinkové, rtuť zinkové, nebo litio zinkové, ve všech se jako elektrolyt používá hydroxid draselný. Použitím speciálních typů katod se dá u těchto akumulátorů dosáhnout napětí až 3,5 V. V palivových článcích dochází na katodě vlastně k oxidaci a tím se získává elektrická káenergie. Narozdíl od galvanických článků oxidují na katodě většinou plyny, vodík, plynné uhlovodíky.

5 Řazení článků Fotovoltaické články jsou založeny na tzv. fotoelektrickém jevu, který říká, že dopadem kvant elektromagnetického záření dochází v některých materiálech k uvolnění elektronů. Termočlánky - na styku dvou kovů, které se výrazně liší svou výstupních prací vzniká také jisté napětí, které výrazně roste s teplotou. Tento termoelektrický jev se využívá spíše k měřicím účelům (termočlánek tvořený dvojicí kovů může sloužit jako snímač teploty).

6 Ohmův zákon Zatěžovací charakteristika zdroje Podle Theveninovy věty je vhodné nahradit reálný zdroj idealizovaným zdrojem napětí s vnitřním odporem v sérii nebo ideálním zdrojem proudu s vnitřním odporem paralelně. Ideální zdroj napětí je ideálně tvrdý zdroj, tedy zdroj s nulovým vnitřním odporem. Ideální zdroj proudu je ideálně měkký zdroj, zdroj s nekonečným vnitřním odporem.