Ist Stromquelle auch Spannungsquelle?

Eine Spannungsquelle liefert, so nah wie möglich am Ideal, eine konstante (oder nur geringfügig variierende) Spannung bei jedem benötigten Strom (in realen Versorgungen bis zur Grenze des Stroms, den sie liefern kann).

Eine Stromquelle liefert, so nah wie möglich am Ideal, einen konstanten (oder nur geringfügig variierenden) Strom bei jeder erforderlichen Spannung (in realen Versorgungen bis zur Grenze der Spannung, die sie liefern kann).

Wenn Sie eine Spannungsquelle kurzschließen, erhalten Sie extrem hohe Ströme (und normalerweise brennt eine Sicherung durch / löst einen Unterbrecher aus usw.)

Wenn Sie eine Stromquelle kurzschließen, erhalten Sie den Nennstrom bei extrem niedriger Spannung, und es passiert nichts Aufregendes.

Wenn Sie eine Spannungsquelle öffnen, sitzt sie dort bei ihrer Nennspannung und macht nichts Interessantes.

Wenn Sie eine Stromquelle öffnen, schießt sie auf ihre maximale Spannung. Wenn es eine ideale Stromquelle wäre, würde es sich selbst auf genügend Kilovolt treiben, um einen Lichtbogen zu bilden und den Nennstrom im Plasma fließen zu lassen. Aus diesem Grund wollen wir in den meisten Situationen keine idealen Stromquellen.

Eine ideale Spannungsquelle würde unabhängig vom daraus gezogenen Strom eine definierte Spannung aufrechterhalten.

Eine ideale Stromquelle würde unabhängig von der anliegenden Spannung einen definierten Strom aufrechterhalten.

Keines dieser Dinge existiert wirklich. Beides sind Vereinfachungen, die wir bei der Analyse von Schaltungen verwenden. Selbst wenn wir sie bauen könnten, würden wir es wahrscheinlich nicht wollen. Ein Gerät mit unendlicher Leerlaufspannung oder unendlichem Kurzschlussstrom wäre extrem gefährlich.

Eine reale Spannungsquelle hält eine Spannung nahe ihrem definierten Wert über einen definierten Strombereich aufrecht.

Eine reale Stromquelle hält einen Strom nahe seinem definierten Wert über einen bestimmten definierten Spannungsbereich aufrecht.

Einige Quellen können beide Verhaltensweisen aufweisen. Ein typisches Labornetzteil ist ein gutes Beispiel. Bei niedrigen Strömen hält es eine bestimmte Spannung aufrecht, aber sobald der Strom einen bestimmten Schwellenwert erreicht, wird die Spannung reduziert, um einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.

Eine ideale Stromquelle parallel zu einem Widerstand entspricht einer idealen Spannungsquelle in Reihe mit einem Widerstand. Der Widerstandswert ist in beiden Fällen gleich und wird als "Ausgangsimpedanz" bezeichnet. Die Spannungs-Strom-Charakteristik einer solchen Schaltung ist eine gerade Linie zwischen der Leerlaufspannung und dem Kurzschlussstrom. Allgemeiner können wir die Ausgangsimpedanz als dv/di betrachten.

Sie können also entscheiden, was eine akzeptable Quellenimpedanz ist, damit die Stromänderung über den Ausgangsspannungsbereich ausreichend klein ist, und dann die Schaltung von einer Stromquelle mit Parallelwiderstand in eine Spannungsquelle mit Vorwiderstand umwandeln.

In der Praxis funktioniert das nicht so gut. Um durch dieses Verfahren eine hohe Ausgangsimpedanz zu erhalten, ist eine Hochspannungsquelle erforderlich, die ineffizient ist und Sicherheitsrisiken schaffen kann. Eine typische Stromquelle beinhaltet also eine Art Rückkopplung, um die Spannung abhängig von der Last anzupassen. Für eine solche Quelle ist das Spannungs-Strom-Diagramm im Allgemeinen keine gerade Linie, und daher variiert die Ausgangsimpedanz in Abhängigkeit von der Spannung an der Quelle.

Typischerweise wird dazu eine Art Transistor- oder Operationsverstärkerschaltung verwendet. Abhängig von den Eigenschaften, die die Quelle haben muss, gibt es viele Variationen.

Bei idealen Strom- und Spannungsquellen ist es so.

Der durch eine Stromquelle fließende Strom wird durch die Stromquelle auf einen konstanten Wert festgelegt. Die Spannung an einer Stromquelle kann jeden beliebigen Wert annehmen.

Die von einem Anschluss zum anderen einer Spannungsquelle gemessene Spannung wird durch die Spannungsquelle auf einen konstanten Wert festgelegt. Der Strom durch die Spannungsquelle kann beliebige Werte annehmen.

Ist das sinnvoll?

Mein Verständnis ist, dass eine reale Stromquelle die Ausgangsspannung anpasst, um sicherzustellen, dass der angegebene Strom durch die Schaltung fließt, während eine Spannungsquelle eine bestimmte Spannung bis zu einem Nennstrom erzeugt. Aber ich denke, beide sind technisch gesehen Spannungsquellen (Potenzialquellen), von denen eine eine variable Spannung und die andere eine feste Spannung ist.

In Bezug auf die Strombeschaffung hatte ich vor Jahren eine mentale Blockade, bis ein Ausbilder die einfache Aussage machte, dass "die Fähigkeit, Strom zu beziehen, in Gleichungen als unendlich angenommen wird, aber im wirklichen Leben immer durch die Fähigkeiten der Quelle begrenzt ist".

Was ist ein Beispiel für eine praktische Stromquelle ?

Beim Lichtbogenschweißen müssen Sie je nach verwendetem Verfahren entweder eine Stromquelle mit konstantem Strom (CC) oder konstanter Spannung (CV) verwenden. Einige der gebräuchlichsten Schweißverfahren verwenden Konstantstromversorgungen (z. B. SMAW, GTAW).

Wenn ein Bediener des SMAW-Schweißens ("Stick"-Schweißen) schweißt, zeigt die Konstantstrom-Stromquelle im Vergleich zu einer großen Spannungsänderung eine relativ kleine Änderung der Stromstärke .

Unter Verwendung einiger beispielhafter Betriebsparameter für eine CC-Stromquelle haben wir die Maschine auf 300 A eingestellt und wir prüfen die Spannung und Stromstärke an der Stromquelle, während der Bediener die Lichtbogenlänge ändert, indem er die Elektrode näher oder weiter weg vom Werkstück hält:

• Kurzlichtbogen: 30V - 308A
  
• Idealer Lichtbogen: 32V - 300A
  
• Langer Lichtbogen: 34V - 290A
  

Hier sehen wir eine relativ kleine Änderung der Stromstärke von 18 A bei einer vergleichsweise großen Spannungsänderung von 4 V.

Um Strom zu erzeugen, brauchen wir Spannung, also ist eine Stromquelle nicht auch eine Spannungsquelle?

Nein. Stromquelle und Spannungsquelle sind theoretische Definitionen , die es gibt, um elektrische Schaltungen zu analysieren. Wenn Sie sich die Definitionen ansehen, können sie nicht beide wahr sein.

Das Wesentliche ist, dass eine Stromquelle einen einigermaßen stabilen (dh konstanten ) Strom liefert und eine Spannungsquelle eine vorhersagbare Spannung liefert (z. B. 12-V-Batterien, 120-V-Steckdosen).

Sie haben Recht, wenn Sie denken, dass es in der realen Welt keine ideale Spannungsquelle oder ideale Stromquelle gibt.

Stattdessen gibt es nur Quellen, die sowohl Spannung als auch Strom liefern. Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin , welcher der Parameter unter der Kontrolle der Quelle und welcher unter der Kontrolle der Last steht .

Für einfache ohmsche Lasten haben Sie das Ohmsche Gesetz, das es gut veranschaulicht.

Sie haben drei Parameter - Spannung, Strom und Widerstand. Das Ohmsche Gesetz verbindet die drei in einer sehr einfachen Formel -$I=\frac{V}{R}$

Wenn Sie zwei dieser Werte haben, können Sie den dritten berechnen.

Bei einer (Konstant-)Spannungsquelle haben Sie einen festen Wert von$V$und einem bekannten Wert von$R$(der Lastwiderstand) also der Strom$I$ist variabel und kann berechnet werden.

Umgekehrt haben Sie für eine (konstante) Stromquelle einen festen Wert von$I$und einem bekannten Wert von$R$also die spannung$V$ist variabel und kann berechnet werden.

Also zusammenfassend:

• Bei einer Spannungsquelle ist die Spannung fest und der Strom ändert sich je nach Belastung
• Bei einer Stromquelle ist der Strom fest und die Spannung ändert sich je nach Belastung

Nur um etwas Mathematik hinzuzufügen V = RI (Ohmsches Gesetz) Nun sagt die Spannungsquelle mathematisch, dass V konstant ist, daher ist (RI) konstant zu machen, was dies implizieren würde

1. Bei Erhöhung des Widerstands (LOAD) wird weniger Strom gezogen.
2. Die Verlustleistung ist jedoch gleich, was impliziert, dass der Strom im Schaltkreis möglicherweise niedriger ist, wenn die erforderliche Leistung gleich ist.

Das Umgekehrte geschieht für Stromquellen, bei denen sogar eine niedrige Spannung die erforderliche Leistungsbarriere erfüllen würde. Mathematisch gesehen ist dies der grundlegende Unterschied zwischen beiden Quellen.

Sie haben nach einigen praktischen Anwendungen von Stromschleifen gefragt. Hier sind ein paar. Einige sind historisch, andere werden noch heute verwendet.

Frühe Fernschreibmaschinen wie das Modell 15 verwendeten 60-mA-Stromschleifen zwischen Maschinen. Spätere Modelle, wie das Modell 33, verwendeten 20-mA-Schleifen. Der Vorteil in beiden Fällen besteht darin, dass Sie Leitungen über mehrere Kilometer zwischen Maschinen verlegen können, ohne dass Repeater erforderlich sind, da der konstante Strom alle Verluste aufgrund des Widerstands der Leitungen überwindet. Natürlich nahm der Spannungsabfall über diese Entfernungen mit zunehmender Entfernung zu, und einige Leitungen wurden mit Versorgungsspannungen bis zu 125 V betrieben.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Sie an beliebiger Stelle in der Schleife zusätzliche Maschinen in Reihe mit den anderen hinzufügen können und die Stromversorgung dies automatisch kompensiert, indem sie die Spannung erhöht, die die Schleife antreibt.

Diese Fernschreibschleifen verwendeten eine Abwesenheit von Strom für einen "Leerzeichen"-Zustand und das Vorhandensein von Strom in der Leitung für eine "Markierung". Da eine Abstandsbedingung (keine Daten) die Standardbedingung war, reduzierte dies die meiste Zeit den Stromverbrauch in den Stromversorgungsschaltungen.

Teletype-Maschinen des Modells 33 wurden in den 1970er bis 1980er Jahren häufig als Computerterminals für Minicomputer verwendet, und daher waren die meisten von ihnen mit einer 20-mA-Schnittstelle ausgestattet. Sogar die ursprüngliche serielle Karte für den IBM-PC hatte Vorkehrungen für eine Current-Loop-Schnittstelle.

MIDI ist ein weiteres Beispiel für eine Stromschleifenschnittstelle. Es verbraucht 5 mA.

Eine andere Art von Stromschleife wurde und wird mancherorts noch zur Instrumentierung verwendet. Es wird als 4-20-mA-Stromschleife bezeichnet (es wurden auch 10-50 mA verwendet). Anders als der Konstantstrom in den Schleifen, die oben zum Senden digitaler Daten besprochen wurden, werden die 4-20-mA-Schleifen verwendet, um Instrumentenablesungen wie Druck, Temperatur, Füllstand, Durchfluss, pH-Wert oder andere Prozessvariablen zu übermitteln. Üblicherweise stehen 4 mA für einen Messwert von 0 und 20 mA für einen Skalenendwert. Wenn also die volle Skala eines Instruments 160 wäre, würde jede Erhöhung des Stroms um 100 µA eine Erhöhung des Messwerts um eins bedeuten.

Ein Gerät, das als Sender bekannt ist, wird verwendet, um den Messwert in einen variierenden Strom umzuwandeln. Moderne sind ziemlich komplex .

Wie die digitalen 20-mA- und 60-mA-Schleifen besteht ein Vorteil der 4-20-mA-Stromschleifen darin, dass sie beispielsweise für lange Entfernungen über ein Telefonpaar geführt werden können.

Der Grund, warum sie mit 4 mA anstelle von 0 mA gestartet wurden, ist, dass letzteres verwendet wurde, um einen Fehler anzuzeigen (offene Schleife).

Nein, eine Stromquelle ist keine Spannungsquelle.

Ich werde mich nicht mit dieser Terminologie der "idealen Quelle" herumschlagen, sie macht die Dinge einfach zu kompliziert.

Eine Stromquelle liefert „einfach“ einen VORGEGEBENEN Strom. Es spielt keine Rolle, ob der Strom konstant, DC, AC, moduliert, perfekt, ideal oder was auch immer ist. Die Spannung am Ausgang ist unbekannt (vielleicht einem Elektrotechnik-Experten bekannt, der ein Verständnis für ein Gerät hat, das er an diese Quelle anschließt).

Es wird eine Spannung mit dem Strom geben, aber das macht es nicht zu einer Spannungsquelle.

Lassen Sie uns ein wenig konkreter werden und sagen, dass es sich um eine 1-Ampere-Stromquelle handelt, unabhängig von der Art des Stroms. Sie wissen, dass der Strom 1 A beträgt. Das war's.

Deshalb nennen Sie es eine Stromquelle. Denn es „liefert“ einen definierten Strom.

Eine Analogie: Nehmen wir an, Sie verschenken Äpfel. Haben sie ein Gewicht? Sicher! Sind Sie eine „Massenquelle“? Nein. Wenn Sie 10 Äpfel verschenken, wissen Sie von der Masse? Normalerweise nicht. Man kann die Äpfel zählen und sie haben ein bestimmtes Gewicht, aber normalerweise ist es den Leuten egal. Haben sie Farben? Sicher! Riechen sie irgendwie? Sicher!

In diesem Fall sind Sie eine Apfelquelle, keine Massenquelle, keine Farbquelle, keine Duftquelle. All das kommt mit dem Apfel, aber es ist sekundär und UNDEFINIERT.

Gleiches gilt für eine Stromquelle. Der Strom wird vorgegeben, alles andere kommt (mehr oder weniger) überraschend.

Versuchen Sie, über diesen Gedanken nachzudenken – langsam und ruhig. Strom ist real. Es ist eine physikalische Realität [Elektronen bewegen sich auf irgendeine Weise]. Es ist messbar. Es ist variabel [mehr oder weniger bewegte Elektronen]. Es kann mit einer Reihe von Instrumenten [Elektronenmikroskop] gesehen werden. Schritt 1 besteht also darin, sich mit der Existenz der mechanischen Form des elektrischen Stroms abzufinden – es existiert. Spannung ist nicht real. Es hat keinerlei mechanische Bestandteile. Also für alle von Ihnen, die fälschlicherweise glauben, dass sowohl Strom als auch Spannung real sind und existieren und voneinander abhängig sind, um eine weitere Bedeutung zu haben - Sie liegen falsch. Der Begriff Spannung musste damals beschrieben werden, um Elektrizität auf einfache Weise zu ERKLÄREN, anstatt das Thema verwirrt und unerklärt zu lassen. Der entscheidende Punkt, den es hier zu verstehen gilt, ist die Bedeutung von EXIST!. Strom existiert. Es ist ein mechanisches Bauteil [es hat Masse] und besteht aus mehreren Bausteinen [Elektronen; Partikel; atomare Struktur, plus Wechselwirkung zwischen den Bestandteilen nach den Gesetzen der Physik]. Spannung existiert NICHT, weil sie keine Masse hat. Wir erzeugen den Wert der Spannung selbst, indem wir ein speziell entwickeltes und gekennzeichnetes Messgerät in einen geschlossenen Stromkreis einbauen, der die Fortsetzung oder den Beginn eines Stromflusses ermöglicht. Abhängig von den physikalischen Parametern [auf Elektronenebene] der Schaltung hängt davon ab, was wir auf unserem bescheidenen Spannungsmessgerät sehen. Interessanterweise müssen wir die Spannung NIE wirklich als separaten Parameter definieren, wenn wir bereit sind, uns nur an die Realität der beiden Schaltungsbestandteile zu halten, die tatsächlich EXISTIEREN, und den Elektronenfluss genau zu definieren [Schaltungswiderstand und Strom].