Download
1 / 18
180 likes | 280 Views
直流電源. 組員 : 4980J014 張登翔 4980J034 蔡岳城 4980J038 郭順昱 4980J039 劉佳賢. 直流電的簡述 直流電源發展簡史 直流電與交 流電 直流電源應用及測量儀器 電源供應器種類簡介 自製 5V 直流電源供應器. 目錄. 直流電的簡述. 直流電 （ Direct Current ，簡稱 DC ，又稱 恆定電流 ） 是指方向不隨時間發生改變的電流，但電流大小可能不固定，而產生波形。
E N D
直流電源 組員: 4980J014 張登翔 4980J034 蔡岳城 4980J038 郭順昱 4980J039 劉佳賢
直流電的簡述 直流電源發展簡史 直流電與交流電 直流電源應用及測量儀器 電源供應器種類簡介 自製5V直流電源供應器 目錄
直流電的簡述 • 直流電（Direct Current，簡稱DC，又稱恆定電流） 是指方向不隨時間發生改變的電流，但電流大小可能不固定，而產生波形。 直流電的電荷在一個電路中沿著單一方向流動，所通過的電路稱直流電路，它是由直流電源和電阻構成的閉合導電迴路，在該電路中，形成恆定的電場。 在電源外，正電荷經電阻從高電勢處流向低電勢處，而在電源內，靠電源的非靜電力的作用克服靜電力，再從低電勢處到達高電勢處，如此迴圈構成閉合的電流線。 所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時間變化的恆定電動勢，為在電阻上消耗的焦耳熱補充能量。
直流電源發展簡史 • 早期工程師們致力於研究直流電，而發電站的供電範圍也很有限，而且主要用於照明，還未用作工業動力。 1882年，愛迪生電氣照明公司 在倫敦建立了第一座的發電站，安裝了三台110伏的「巨漢」號直流發電機，這是愛迪生於1880年研製的，這種發電機可以為1500個16瓦的白熾燈供電。 但是隨著科學技術和工業生產發展的需要，電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛的應用，社會對電力的需求也急劇的增大。 由於使用者的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（P＝IU）。
然而電流愈大，輸電的線路發熱就愈厲害，損失的功率就愈多，損失在輸電導線上的電壓也大，離發電站愈遠的使用者，得到的電壓也就相對愈低，這些弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。然而電流愈大，輸電的線路發熱就愈厲害，損失的功率就愈多，損失在輸電導線上的電壓也大，離發電站愈遠的使用者，得到的電壓也就相對愈低，這些弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。 愛迪生雖是個偉大的發明家，但他並未受過正規教育，缺乏理論知識，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表，認為交流電的危險，不如直流電來的安全。 他打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直是埋下地雷，並還作了用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗，而當時紐約州法院一項法令，用通以高壓交流電的電椅之電刑來執行死刑，剛好幫了愛迪生佐證，在他的反對之下，交流輸電遇到了很大的阻礙。
但為了減少輸電線路中電能損失，只能在發電站將電壓升高，到了使用者地區時再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電，而要改變電壓只有採用交流輸電才行。但為了減少輸電線路中電能損失，只能在發電站將電壓升高，到了使用者地區時再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電，而要改變電壓只有採用交流輸電才行。 1888年，費朗蒂 設計的大型交流電站開始輸電，他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電，送往相距10公里外的市區變電站，並降為2500伏後，再分送到各街區的二級變壓器，降為100伏供用戶照明，之後，俄國的多利沃 多布羅沃斯基 又於1889年，最先製出了功率100瓦的三相交流發電機，並被德、美推廣應用，高壓交流輸電的優越性在全世界迅速發展。 20世紀50年代後，由於遠距離大容量的輸電線路、電網增大，交流輸電所受到同步運行穩定性的限制，在技術經濟比較結果下表明，直流輸電有較好的經濟效益以及優越的運行特性，因此直流輸電又重新被人們所重視。
直流電與交流電 • 直流電 是方向不隨時間變化的一種電，通常又可分為脈動直流電和穩恆電流。脈動直流電中有交流的成分，可通過電容來去除。 穩恆電流則是比較理想的，大小和方向都不會有變化。 交流電 是大小和方向都隨時間變化的一種電，它是用交流發電機發出的，在發電過程中多對磁極是按一定的角度均勻分佈在一個圓周上，使得發電過程中各個線圈切割磁力線，由於具多對磁極，每對磁極產生的磁力線被切割產生的電壓、電流都是按弦規律變化，所以能夠不斷的產生穩定的電流。交流電有許多的頻率，但是有些波形的交流電不是導體切割磁力線產生的，而是電容充放電、開關電晶體工作 等等所產生的。
直流電源應用及測量儀器 • 日常生活中，電池提供的電流就是直流電。 直流電源有化學電池，燃料電池，溫差電池，太陽能電池，直流發電機等。 直流電主要應用於各種的電子儀器，電解，電鍍，直流電力拖動等方面。 利用直流電，將正、負極插入水中，進行水的電解，在負極使水電解為氫氣，正極則使水電解為氧氣。 • 要測量直流電路中的電流、電壓、電阻、電源電動勢等物理量的儀錶稱為直流儀錶。 常用的儀表有 電流計，安培計，伏特計，電橋，電勢差計 等。
電源供應器種類簡介 • 電源供應器種類非常多，常見的有雙電源供應器、鐵盒電源供應器、整流變壓器、自製電源供應器。 • 下圖所示為一般實驗室最常使用這類的雙電源供應器，擁有兩個電源輸出，每個電源輸出最高為30伏特，彼此可以互相串、並聯使用，輸出電壓的穩定效果佳，但是價格偏高，攜帶不易。
下左圖所示為鐵盒直流電源供應器，即是一般俗稱的「鐵盒子」，為單一電壓電源供應器，輸出電壓穩定，可依自身需求購買所需電壓大小，價格約數百至數千元不等。下左圖所示為鐵盒直流電源供應器，即是一般俗稱的「鐵盒子」，為單一電壓電源供應器，輸出電壓穩定，可依自身需求購買所需電壓大小，價格約數百至數千元不等。 • 上右圖所示為整流變壓器，通常使用在隨身聽、充電器等，價格較便宜，但輸出效果不佳。
自製5V直流電源供應器 • 大多數的感測器及訊號處理都需要使用直流電源，我們將介紹如何自製設計簡易的5V電源供應器。 • 5V電源供應器基本電路原理為變壓器T1將110伏特降壓到12伏特交流電，經過橋氏整流器D1到D4變為直流電壓，電解電容作為調整濾波用途，IC 7805的內部線路將輸入的電壓調整為5V的輸出電壓。(電路圖如下)
下表所示為自製5V電源供應器所需要的電子零件名稱與數目，這些電子零件的價格非常便宜，總花費在150元以下，而變壓器零件可重複使用，可說是一個相當便宜與實惠的自製電源供應器。下表所示為自製5V電源供應器所需要的電子零件名稱與數目，這些電子零件的價格非常便宜，總花費在150元以下，而變壓器零件可重複使用，可說是一個相當便宜與實惠的自製電源供應器。
自製5V電源供應器中T1變壓器主要功能，是將110伏特交流電壓降為12伏特交流電壓。 如下圖所示，輸入端連接110伏特，對於三插頭電源而言，綠色接地線必須連接到金屬的機殼； 而輸出端有三個接點，分別為12V、0、12V，將12V的接點互相與橋氏整流器的a、b 連接即可。
橋氏整流器是由四個1N5404矽二極體組合而成，二極體的功用就是電流只能從單一方向流過，下圖是1N5404的矽二極體的外型與表示符號，在焊接電路時，必須特別注意其正負方向性。橋氏整流器是由四個1N5404矽二極體組合而成，二極體的功用就是電流只能從單一方向流過，下圖是1N5404的矽二極體的外型與表示符號，在焊接電路時，必須特別注意其正負方向性。
電容器是用來儲存與釋放電能，一般電容器會將電容值直接標示於外殼，若有極性也會標示出來，不然就是用長短腳來表示。下圖所示為2200μF、16V的電解電容，較長的接腳代表正端，在此自製的電源供應器電路裡，功能為調整濾波用途。電容器是用來儲存與釋放電能，一般電容器會將電容值直接標示於外殼，若有極性也會標示出來，不然就是用長短腳來表示。下圖所示為2200μF、16V的電解電容，較長的接腳代表正端，在此自製的電源供應器電路裡，功能為調整濾波用途。
IC 7805是一種穩壓IC，經由內部線路處理，將輸入的電壓調整為5伏特的輸出電壓。 下圖所示，Input連接5V電源電路圖的1號位置，Output連接2號，Gnd連接3號地線共接點。
下圖為自製的5V電源供應器成品圖，可以加裝散熱片在IC 7805上來幫助散熱。注意要妥善處理高壓與本線路連接的部份，此外如要有良好的隔離設施，可將整體電路裝在一控制盒裡。
