Зөвхөн тогтмол гүйдлийн цахилгаан хэрэгсэлд ямар төхөөрөмжүүд ажилладаг вэ? Тогтмол гүйдлийн цахилгаан хэрэгслийн цогц гарын авлага

Цахилгаанжих хандлага улам бүр нэмэгдэж буй өнөө үед хувьсах гүйдэл (AC) болон тогтмол гүйдлийн (DC) чадлын ялгааг ойлгох нь хэзээ хэзээнээс илүү чухал болж байна. Ихэнх өрхийн цахилгаан эрчим хүч нь хувьсах гүйдлийн хэлбэрээр ирдэг бол орчин үеийн олон төрлийн төхөөрөмжүүд зөвхөн тогтмол гүйдлийн хүчээр ажилладаг. Энэхүү дэлгэрэнгүй гарын авлагад зөвхөн тогтмол гүйдлийн төхөөрөмжүүдийн ертөнцийг судалж, яагаад тэдэнд шууд гүйдэл хэрэгтэй, хэрхэн хүлээн авдаг, мөн тэдгээрийг хувьсах гүйдлийн төхөөрөмжөөс үндсэндээ юугаараа ялгаатай болохыг тайлбарласан болно.

DC ба AC хүчийг ойлгох нь

Үндсэн ялгаанууд

Яагаад зарим төхөөрөмжүүд зөвхөн тогтмол гүйдлээр ажилладаг вэ

1. Хагас дамжуулагчийн шинж чанарОрчин үеийн электроникууд нь тогтвортой хүчдэл шаарддаг транзистор дээр суурилдаг
2. Туйлшралын мэдрэмжLED гэх мэт бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь зөвхөн зөв +/- чиглэлтэй ажилладаг
3. Батерейны нийцтэй байдал: DC батерейны гаралтын шинж чанаруудтай тохирч байна
4. Нарийвчлалын шаардлагаДижитал хэлхээнд дуу чимээгүй цахилгаан хэрэгтэй

Зөвхөн DC төхөөрөмжүүдийн ангилал

1. Зөөврийн электроник

Эдгээр түгээмэл төхөөрөмжүүд нь зөвхөн тогтмол гүйдлийн тоног төхөөрөмжийн хамгийн том ангиллыг төлөөлдөг:

• Ухаалаг утас ба таблетууд
  • 3.7-12V DC дээр ажиллана
  • USB цахилгаан дамжуулах стандарт: 5/9/12/15/20V DC
  • Цэнэглэгч нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг ("гаралтын" үзүүлэлтүүд дээр харагдана)
• Зөөврийн компьютер болон зөөврийн компьютерууд
  • Ерөнхийдөө 12-20V DC ажилладаг
  • Цахилгаан тоосго нь AC-DC хувиргалтыг гүйцэтгэдэг
  • USB-C цэнэглэлт: 5-48V DC
• Дижитал камерууд
  • Литиум батерейгаас 3.7-7.4V DC
  • Зургийн мэдрэгч нь тогтвортой хүчдэл шаарддаг

Жишээ: iPhone 15 Pro нь хэвийн ажиллах үед 5V DC ашигладаг бол хурдан цэнэглэх үед 9V DC түр хугацаагаар авдаг.

2. Автомашины электроник

Орчин үеийн тээврийн хэрэгсэл нь үндсэндээ тогтмол гүйдлийн цахилгаан системүүд юм:

• Мэдээллийн зугаа цэнгэлийн системүүд
  • 12V/24V DC ажиллагаа
  • Мэдрэгчтэй дэлгэц, навигацийн төхөөрөмжүүд
• Хөдөлгүүрийн удирдлагын нэгжүүд (ECU)
  • Чухал тээврийн хэрэгслийн компьютерууд
  • Цэвэр DC тэжээл шаардлагатай
• LED гэрэлтүүлэг
  • Гэрэл, дотор гэрэлтүүлэг
  • Ерөнхийдөө 9-36V DC

Сонирхолтой баримт: Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь дагалдах хэрэгслийн хувьд 400В батерейны хүчийг 12В болгон бууруулахын тулд DC-DC хөрвүүлэгчтэй байдаг.

3. Сэргээгдэх эрчим хүчний системүүд

Нарны байгууламжууд нь тогтмол гүйдлийн эрчим хүчнээс ихээхэн хамаардаг:

• Нарны хавтангууд
  • Байгалийн аргаар тогтмол гүйдэл үйлдвэрлэх
  • Ердийн самбар: 30-45V DC нээлттэй хэлхээ
• Батерейны банкууд
  • Энергийг тогтмол гүйдлийн хэлбэрээр хадгалах
  • Хар тугалганы хүчил: 12/24/48V DC
  • Лити-ион: 36-400V+ DC
• Цэнэглэгч хянагч
  • MPPT/PWM төрлүүд
  • DC-DC хөрвүүлэлтийг удирдах

4. Цахилгаан холбооны тоног төхөөрөмж

Сүлжээний дэд бүтэц нь DC найдвартай байдлаас хамаарна:

• Гар утасны цамхагийн электроник
  • Ерөнхийдөө -48V DC стандарт
  • Нөөц батерейны системүүд
• Шилэн кабелийн терминалууд
  • Лазер драйверууд нь тогтмол гүйдлийн систем шаарддаг
  • Ихэнхдээ 12V эсвэл 24V DC
• Сүлжээний унтраалга/чиглүүлэгч
  • Мэдээллийн төвийн тоног төхөөрөмж
  • 12V/48V DC цахилгаан тавиурууд

5. Эмнэлгийн хэрэгсэл

Эрчимт эмчилгээний тоног төхөөрөмж нь ихэвчлэн DC ашигладаг:

• Өвчтөний хяналтын төхөөрөмжүүд
  • ЭКГ, EEG аппарат
  • Цахилгаан дуу чимээний дархлаа хэрэгтэй
• Зөөврийн оношилгоо
  • Хэт авианы сканнер
  • Цусны анализаторууд
• Суулгаж болох төхөөрөмжүүд
  • Зүрхний хэмнэл үүсгэгч
  • Мэдрэлийн өдөөгч бодисууд

Аюулгүй байдлын тэмдэглэл: Эмнэлгийн тогтмол гүйдлийн системүүд нь өвчтөний аюулгүй байдлыг хангахын тулд ихэвчлэн тусгаарлагдсан тэжээлийн эх үүсвэрийг ашигладаг.

6. Үйлдвэрлэлийн хяналтын системүүд

Үйлдвэрийн автоматжуулалт нь DC-ээс хамаардаг:

• PLCs (Програмчлагдах логик хянагч)
  • 24V DC стандарт
  • Дуу чимээнд тэсвэртэй ажиллагаа
• Мэдрэгч ба идэвхжүүлэгч
  • Ойр зайн мэдрэгч
  • Соленоид хавхлагууд
• Робот техник
  • Серво моторын хянагч
  • Ихэнхдээ 48V DC системүүд

Эдгээр төхөөрөмжүүд яагаад агааржуулагч ашиглаж чадахгүй байна вэ

Техникийн хязгаарлалтууд

1. Туйлшралын өөрчлөлтийн гэмтэл
   • Диодууд болон транзисторууд нь хувьсах гүйдлийн үед бүтэлгүйтдэг
   • Жишээ нь: LED гэрэл анивчих/хийлгэх болно
2. Хугацааны хэлхээний тасалдал
   • Дижитал цагнууд нь тогтмол гүйдлийн тогтвортой байдлаас хамаардаг
   • AC нь микропроцессорыг дахин тохируулна
3. Дулаан үүсгэх
   • Хувьсах гүйдэл нь багтаамж/индуктив алдагдалд хүргэдэг
   • DC нь үр ашигтай цахилгаан дамжуулалтыг хангадаг

Гүйцэтгэлийн шаардлага

DC төхөөрөмжүүдийн цахилгаан хувиргалт

AC-ээс DC болгон хувиргах аргууд

1. Ханын адаптерууд
   • Жижиг электроникийн хувьд түгээмэл байдаг
   • Шулуутгагч, зохицуулагч агуулсан
2. Дотоод цахилгаан хангамж
   • Компьютер, зурагт
   • Шилжүүлэгч горимын загварууд
3. Тээврийн хэрэгслийн системүүд
   • Генератор + Шулуутгагч
   • Цахилгаан машины батерейны удирдлага

DC-ээс DC руу хөрвүүлэх

Хүчдэлийг тохируулахын тулд ихэвчлэн шаардлагатай байдаг:

• Бак хөрвүүлэгчид(Буурах)
• Хөрвүүлэгчдийг нэмэгдүүлэх(Алхам ахих)
• Бак-Бүүст(Хоёр чиглэл)

Жишээ: USB-C зөөврийн компьютерын цэнэглэгч нь шаардлагатай бол 120V хувьсах гүйдэл → 20V DC → 12V/5V DC гүйдлийг хөрвүүлж болно.

Шинээр гарч ирж буй тогтмол гүйдлийн технологиуд

1. DC микро сүлжээ

• Орчин үеийн орон сууцнууд хэрэгжиж эхэлж байна
• Нарны эрчим хүч, батерей, тогтмол гүйдлийн цахилгаан хэрэгслийг хослуулсан

2. USB цахилгаан дамжуулалт

• Илүү өндөр ватт руу өргөжиж байна
• Ирээдүйн орон сууцны боломжит стандарт

3. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн экосистем

• V2H (Тээврийн хэрэгслээс гэрт) DC дамжуулалт
• Хоёр чиглэлт цэнэглэлт

Зөвхөн DC төхөөрөмжүүдийг тодорхойлох

Шошгоны тайлбар

Хайх:

• "Зөвхөн DC" тэмдэглэгээ
• Туйлшралын тэмдэг (+/-)
• ~ эсвэл ⎓ тэмдэггүй хүчдэлийн заалтууд

Цахилгаан оролтын жишээнүүд

1. Торх холбогч
   • Чиглүүлэгч, монитор дээр түгээмэл байдаг
   • Төвийн эерэг/сөрөг асуудлууд
2. USB портууд
   • Үргэлж тогтмол гүйдлийн хүчдэл
   • 5V суурь шугам (PD-тэй бол 48V хүртэл)
3. Терминалын блокууд
   • Аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж
   • Тодорхой тэмдэглэгдсэн +/-

Аюулгүй байдлын анхаарах зүйлс

DC-д хамаарах аюулууд

1. Arc Sustenancy
   • Тогтмол гүйдлийн нуманууд нь хувьсах гүйдлийн адил өөрөө унтардаггүй
   • Тусгай таслагч шаардлагатай
2. Туйлшралын алдаанууд
   • Урвуу холболт нь төхөөрөмжүүдийг гэмтээж болзошгүй
   • Холбогдохоосоо өмнө дахин шалгана уу
3. Батерейны эрсдэл
   • DC эх үүсвэрүүд нь өндөр гүйдэл дамжуулах боломжтой
   • Лити батерейны галын аюул

Түүхийн хэтийн төлөв

Эдисон (DC) болон Тесла/Вестингхаус (AC) нарын хоорондох "Гүйдлийн дайн" эцэст нь AC нь дамжуулалтын хувьд ялалт байгуулсан боловч DC нь төхөөрөмжийн салбарт эргэн ирлээ:

• 1880-аад он: Анхны тогтмол гүйдлийн цахилгаан сүлжээ
• 1950-иад он: Хагас дамжуулагчийн хувьсгал тогтмол гүйдлийн талд орлоо
• 2000-аад он: Дижитал эрин үе Вашингтоныг давамгайлсан

DC эрчим хүчний ирээдүй

DC хэрэглээ өсөн нэмэгдэж байгааг дараах чиг хандлага харуулж байна:

• Орчин үеийн электроникийн хувьд илүү үр ашигтай
• Сэргээгдэх эрчим хүчний уугуул DC гаралт
• 380V DC түгээлтийг ашигладаг өгөгдлийн төвүүд
• Өрхийн DC стандартын боломжит хөгжил

Дүгнэлт: Вашингтоны ноёрхогч ертөнц

Хувьсах гүйдэл цахилгаан дамжуулахын төлөөх тулаанд ялсан бол тогтмол гүйдэл нь төхөөрөмжийн ажиллагааны төлөөх дайнд илт ялсан. Халаасанд байгаа ухаалаг гар утаснаас эхлээд дээвэр дээрх нарны хавтан хүртэл бидний хамгийн чухал технологиудыг тогтмол гүйдэл ажиллуулдаг. Ямар төхөөрөмжүүд тогтмол гүйдэл шаарддагийг ойлгох нь дараахь зүйлд тусална.

• Тоног төхөөрөмжийн зөв сонголт
• Аюулгүй цахилгаан хангамжийн сонголтууд
• Ирээдүйн гэрийн эрчим хүчний төлөвлөлт
• Техникийн алдааг олж засварлах

Бид сэргээгдэх эрчим хүч болон цахилгаанжуулалтыг нэмэгдүүлэхийн хэрээр тогтмол гүйдлийн ач холбогдол улам бүр нэмэгдэх болно. Энд онцолсон төхөөрөмжүүд нь илүү үр ашигтай, илүү энгийн эрчим хүчний системийг амласан тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүртэй ирээдүйн зөвхөн эхлэлийг харуулж байна.