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(兩節5V電池的串聯)與(一節5V電池)並聯再並聯(一個電阻),電阻兩邊電壓是多少?


題主的這個討論主題若只是思想試驗,則無可厚非,而且電路參數計算十分容易,不值得討論。

但若題主的主題是真的實際線路,則是最壞的線路設計。

我們來看下圖:

左圖就是題主的主題圖,右圖是它的等效電路圖。

設,單一電池的內阻為r,電壓為5V,於是2個電池串聯後等效電壓是10V,內阻為2r。

我們看右圖:

我們看到,E12輸出的電流分兩支,一支是流過E3內阻r的電流,一支是流過電阻R的電流。

由於電池內阻r很小,因此流過r的電流很大。

這個電流叫做電源環流。

在工程中,最討厭的就是電源環流,它會使得電源劇烈發熱。圖中就是E3劇烈發熱,甚至導致E3燒毀。

在實際工程中,電源並聯十分常見,例如控制系統的直流電源冗餘,直流屏的並列,還有交流電源的市電與發電機並列等等。注意名稱,叫做並列。

為了避免環流,需要在電池的正極串聯二極體,見下圖:

我們看到,對於E3電源來說,它前面的二極體負極電壓為10-07=9.3V,正極電壓為5V,因而此二極體事實上處於反偏狀態,反偏電壓為9.3-5=4.3V,因而截止。

E12前面的二極體則處於正偏狀態,故其導通工作。

由此可知,兩個電源中,只要兩者的電動勢之差大於二極體導通電壓,則必定只有電動勢高的電源能輸出電能,由此徹底地消除了電源環流。

我們來看實際的產品:菲尼克斯公司的電源並列阻環流二極體,如下:

從模塊上的圖可以看出,標註有IN的就是兩路電源,並且都串聯了二極體。這樣就可以避免電源環流。

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來看一個實例:

圖中土黃色區域就是為系統供電的直流控制電源。使用直流控制電源的儀器儀錶包括各類繼電器和PLC,還有電動機保護裝置等等。直流電壓一般為24V。

注意到土黃色區域中有兩個直流電源並列。考慮到相同規格的直流電源輸出電壓會有偏差,因此在直流電源的正極出口處要安裝阻環流二極體,它的作用見前述,並且與題主的主題相關。

有趣的是:安裝了阻環流二極體後,大部分時刻實際工作的電源只有一個。這也是電源冗餘配置的目的所在。

直流電源冗餘並列二極體一般都採用菲尼克斯的產品。見帖子中所示。

DC/UPS的目的是為了防止供電中斷而預備的。

此電路一般用於工廠的電動機控制中心MCC(MOTOR CONTROL CENTER),作為馬達綜保和通信管理機的直流電源。

實際配套時,兩路電源的輸出電壓應當略高於額定電壓。例如額定電壓為24V,則電源電動勢實際整定為24.7V。這一點很容易做到,因為開關電源內部都有調節電位器,直接整定即可。

結論:

1.這裡的二極體若不說明,可能都不會有人注意到它們,但它們所起的作用影響極大。

在實用中,二極體的耐壓一般為300V,電流為50A,儘管它的實際工作電壓不過才24V,電流為20A。

耐壓為300V的目的是怕開關電源損壞交流220V電壓直接串入而預備的,而額定電流則是按2.5倍實際工作電流預備的。

可見在工業環境下,系統設計的嚴密性和周到性。

2.名詞解釋

(1)關於電源的並聯和並列

若只是兩隻電源正極與正極相接,負極與負極相接,這叫做電源的並聯;但若增加了互投裝置和互投電路,還有阻環流二極體,則叫做電源的並列。

在實際使用中,特別是供配電專業,冗餘電源多以並列形式出現。至於UPS中的蓄電池,則多以並聯形式出現。

(2)關於直流電源的並列和交流電源的並列

直流電源的並列相對簡單,交流電源的並列則需要考慮同期問題,也即電壓、頻率和相位關係。由於與主題無關,此處忽略。

事實上,電源的並聯與並列問題有許多專著,可見是一門比較大的學問。這位題主估計完全沒有料到。


20/(3R+2r)*R 電池可看為恆流源與電阻的串聯。設電池內阻為 r 獨立電阻R 電池負級為0電勢點。電路圖分為兩部分,根據電壓形式的基爾霍夫方程有:2I*r+I1=5 2I*r+I2*R=10. I=I1+I2


只要知道電源的內阻,就可以通過基爾霍夫方程組比較輕鬆的確定。


這個與電池內阻和外電阻有關,因為串聯的電壓大於另外一個單獨的,會對其中一個電池充電。


小朋友,作業要自己做哦


張工已經說的很全面了。另外再說一句,如果想通過直流穩壓電源並聯提高輸出功率,也不能簡單並聯。這會導致所有輸出集中在一個源上。


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