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直流電源的工作性與基本工作原理
2018-07-09 15:12:12
隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能，目前，市場上各種直流電源的基本環(huán)節(jié)大致相同，都包括交流電源、交流變壓器(有時可以不用)、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等。
單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。
直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場力的推動，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路），非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動形成閉合的循環(huán)。
高頻直流電源
表現(xiàn)電源本身的一個重要特征量是電源的電動勢，它等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移到正極時非靜電力所作的功。
當(dāng)電源的內(nèi)電阻可以忽略不計時，可以認(rèn)為電源的電動勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。
為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用，這時總電動勢為各電源的電動勢之和，總內(nèi)阻也為各電源內(nèi)電阻之和。由于內(nèi)阻增大，一般只能用于所需電流強(qiáng)度較小的電路。為了取得較大的電流強(qiáng)度，可以將等電動勢的直流電源并聯(lián)使用，這時總電動勢即為單個電源的電動勢，總內(nèi)阻為各電源內(nèi)電阻的并聯(lián)值。
直流電源的類型很多，不同類型的直流電源中，非靜電力的性質(zhì)不同，能量轉(zhuǎn)換的過程也不同。在化學(xué)電池（例如干電池、蓄電池等）中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用，化學(xué)電池放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱在溫差電源（例如金屬溫差電偶、半導(dǎo)體溫差電偶）中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯(lián)系的擴(kuò)散作用，溫差電源向外電路提供功率時，熱能部分地轉(zhuǎn)化為電能。在直流發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁感應(yīng)作用，直流發(fā)電機(jī)供電時，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應(yīng)的作用，光電池供電時，光能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱。
單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。
直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場力的推動，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路），非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動形成閉合的循環(huán)。
高頻直流電源
表現(xiàn)電源本身的一個重要特征量是電源的電動勢，它等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移到正極時非靜電力所作的功。
當(dāng)電源的內(nèi)電阻可以忽略不計時，可以認(rèn)為電源的電動勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。
為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用，這時總電動勢為各電源的電動勢之和，總內(nèi)阻也為各電源內(nèi)電阻之和。由于內(nèi)阻增大，一般只能用于所需電流強(qiáng)度較小的電路。為了取得較大的電流強(qiáng)度，可以將等電動勢的直流電源并聯(lián)使用，這時總電動勢即為單個電源的電動勢，總內(nèi)阻為各電源內(nèi)電阻的并聯(lián)值。
直流電源的類型很多，不同類型的直流電源中，非靜電力的性質(zhì)不同，能量轉(zhuǎn)換的過程也不同。在化學(xué)電池（例如干電池、蓄電池等）中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用，化學(xué)電池放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱在溫差電源（例如金屬溫差電偶、半導(dǎo)體溫差電偶）中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯(lián)系的擴(kuò)散作用，溫差電源向外電路提供功率時，熱能部分地轉(zhuǎn)化為電能。在直流發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁感應(yīng)作用，直流發(fā)電機(jī)供電時，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應(yīng)的作用，光電池供電時，光能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱。
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