Gibt es Konstantstrombatterien? Wenn nein, warum nicht? Sonst, warum sind sie auf dem Markt nicht sehr verbreitet?
Ich spreche nicht von einer idealen Stromquelle. Es sollte aber eine Konstantstromquelle für wenige Wertebereiche (Last, Spannung oder so) sein. "1mA Quelle mit maximaler Klemmenspannung von 20V" oder ähnliches (ich bin mir nicht sicher über die technischen Daten).
Antworten:
Russell ist begeistert von konventionellen elektrochemischen Batterien (AFAIK), was Sinn macht, weil die Elektrochemie mit Spannungen arbeitet.
Es gibt jedoch etwas, das als Batterie betrachtet wird, die von Natur aus einen konstanten Strom erzeugt. Siehe diese Präsentation .
Betavoltaische Zellen basieren auf Radioisotopenquellen wie Tritium. Es gibt sogar einige kommerzielle Produkte, obwohl auf ihrer Website nicht klar ist, welche IV-Merkmale vorliegen.
Gibt es Konstantstrombatterien?
["Batterie" wird unten an vielen Stellen für "Zelle" verwendet]
Im Wesentlichen nein.
Durch Hinzufügen von Elektronik im Batteriegehäuse konnte leicht eine Batterie hergestellt werden, die diese Eigenschaften aufwies, und für zusätzliche Punkte konnte eine entwickelt werden, die elektrochemisch eine gute Arbeit zur Strombegrenzung bei einem bestimmten Maximalstrom leistete, der dann ein konstanter Strom wäre Batterie. Solche Geräte sind jedoch selten oder nicht vorhanden.
Eine Batterie kann dazu gebracht werden, eine Konstantstromquelle anzunähern, indem ein Serienwiderstand hinzugefügt wird - je größer der Widerstand, desto besser die Annäherung - und desto geringer der Strom. Daher sind sehr entladene Batterien mit hohen Innenwiderständen bessere Annäherungen an Konstantstromquellen als vollständig oder teilweise geladene.
Eine Photovoltaikzelle, die über ihren maximalen Leistungspunkt hinaus geladen ist, fungiert auch als Konstantstromvorrichtung. Ob dies als "Batterie" qualifiziert ist, ist umstritten.
Bild von Wikipedia - MPPT
V / I-Eigenschaften einer "Solarzelle". Bei Spannungen unter etwa 0,35 V fällt die Spannung mit zunehmender Last bei etwa konstantem Strom ab. Die Linienfamilie zeigt die Ausgabe bei verschiedenen Lichtstärken.
Batterien sind auch KEINE Konstantspannungsgeräte (siehe unten)
Wenn nicht warum?
Einfache Antwort: Es gibt viel bessere Möglichkeiten, bei Bedarf Konstantstromenergiequellen zu implementieren.
Eine Batterie ist im Wesentlichen eine Energiequelle mit einem definierten Spannungs- und Stromverlauf über den gesamten Entladebereich. Mit Ausnahme von überaus spezialisierten Referenzzellen wie der "Weston Cell", die als Konstantspannungsquellen ausgelegt sind, sind Batterien auch keine Konstantspannungsquellen - ihre Spannung nimmt sowohl mit zunehmender Last als auch mit abnehmendem Ladezustand ab. Während eine Batterie optimiert werden kann, um eine flachere Spannung gegenüber der Entladekurve zu erzeugen, besteht das übliche Hauptziel bei der Batteriekonstruktion darin, eine gewisse Mischung aus Energiedichte *, Leistungsdichte *, Entladerate, Wiederaufladerate, Langlebigkeit und Kosteneffizienz zu optimieren Masse und Volumen]. Die Konstanz der Entladungsspannung ist nützlich, liegt jedoch tendenziell unter den meisten dieser anderen Faktoren.
Konstantstrom-Energieversorgung ist viel weniger nützlich und kann im Hinblick auf die oben erwähnten üblichen Auslegungsparameter noch weniger effizient sein.
Wenn eine Konstantstromquelle benötigt wird, kann sie elektronisch so implementiert werden, dass ein gewisser Mix aus Genauigkeit, Energieeffizienz und Kosten nach Bedarf optimiert wird - und das Ergebnis ist weitaus besser als elektrochemisch erreicht werden könnte. Auf diese Weise kann das Batteriedesign für seine Energiequellen optimiert werden.
Eine Konstantstromquelle hat definitionsgemäß eine hohe Leerlaufspannung und arbeitet bei starker Belastung bei Bedarf mit geringer oder keiner Ausgangsspannung. Die Energieeffizienz eines elektrochemischen Produkts mit dieser Eigenschaft wäre bei niedrigen Lastwiderständen miserabel, da der Großteil der erzeugten Energie in der Batterie abgeführt werden müsste. Die einzige Alternative wäre, das Elektropotential der "Fahrreaktionen" auf irgendeine Weise zu verringern, wenn der Laststrom den Auslegungsstrom übersteigt. Möglicherweise haben Alchemisten dies erreicht, aber die moderne Wissenschaft könnte in Frage gestellt werden.
Verbunden:
Konstantspannungszellen:
Wikipedia - Weston Cell
Hässlicher LKW
Vielleicht ist dies ein Betrug, aber jede Batterie mit einem sehr hohen Innenwiderstand, die an eine Last mit einem proportional niedrigeren Widerstand angeschlossen ist, ist eine gute Konstantstromquelle. Das Schema zeigt ein etwas extremes Beispiel:
Der Strom wird hauptsächlich durch den Widerstand der Serie 9.9M begrenzt, und Änderungen des Lastwiderstands haben nur geringe Auswirkungen. Selbst wenn die Last Spannungsquellen mit weniger als 10 V enthält, ist der Strom innerhalb von 1% konstant.
Batterien sind normalerweise ziemlich gute Spannungsquellen, da ihr Innenwiderstand recht niedrig ausgelegt ist. Ihre Leistung nimmt mit der abgegebenen Ladung ab, aber der niedrige Innenwiderstand führt nicht zu großen Schwankungen der Ausgangsspannung mit dem Lastwiderstand, solange der Lastwiderstand im Vergleich zum Innenwiderstand groß ist.
Eine viel einfachere und ziemlich genaue Konstantstromquelle kann aus einem Instrumentenverstärker mit einem Widerstand in Reihe mit dem Ausgang und der Gegenseite hergestellt werden, die mit dem REF-Eingang verbunden ist. Der Verstärker versucht, eine konstante Spannung über dem Widerstand aufrechtzuerhalten, was zu einem konstanten Strom führt, der zur Last geleitet werden kann