如果新手读到这里,定义“SMPS”可能会有所帮助——即开关模式电源。几乎每台 (99.99...%) 台式计算机都包含一个,就像 UPS,不间断电源一样。
[PS:这是我在 SE 的第一篇文章,我必须承认我对历史和周边相关的话题很感兴趣。有罪吗?]
在内部,SMPS 使用整流器将输入的交流电转换为直流电,从而为高频*逆变器供电。(逆变器将直流电转换为交流电。)该逆变器的交流电为一个小变压器供电,该变压器明显小于相同额定值的 60 Hz 变压器,如果那样的话,可能大 10%。变压器通过整流器从多个次级绕组提供所需的直流电压。从某种意义上说,它与汽车发动机中为交流发电机、风扇和其他配件提供不同速度的传动带并没有太大的不同。*至少 25 kHz,可能是这个频率的很多倍。
安全注意事项:为逆变器供电的直流电压大约为 300 V 左右,并通过大型电容器进行平滑处理,这些电容器将能量存储几毫秒,而输入交流电的瞬时电压不在或接近其峰值。断开电源线后,它们可能会保留电荷,这是一种危险的,可能是致命的电击危险。
逆变器使用半导体(传统上是功率晶体管)在高频下快速打开或完全关闭直流电。开启时,这些半导体非常高效,仅损失一点热量作为热量,而关闭时,效果会更好。切换时的转换很快,但需要良好的工程设计。那是“切换模式”部分。(是的,有一个振荡器可以为开关提供定时。)
作为太阳能装置一部分的逆变器提供该地区频率的交流电,世界大部分地区和日本部分地区为 50 Hz,北美、日本其他地区和 iirc 大多数(如果不是全部)中部地区为 60 Hz和南美国家。
一段时间前,有人建议未来的家用和小型办公室电源将采用两种电压,320 V(很可能是 DC,iirc)和 24 或 32 V,我记得也是 DC。高压适用于需要大量功率的设备。
在农村电气化管理局之前,32 伏直流电以及小型风力涡轮机是司空见惯的。尝试使用 Wincharger™ 作为商标。
长的高压交流输电线路确实有很大的损耗,可能是因为电容和电阻。然而,高压直流线路的损耗要低得多。尽管法国有一个开创性的 HVDC 连接与串联的绝缘发电机和电机,但开发逆变器需要一段时间,可能是几十年。将数百兆瓦的兆伏直流电可靠地转换为交流电并不适合业余爱好者!
电源及相关历史
这实在是用词不当。它们是真正的电源转换器。电力由公用电网的发电机提供,这些发电机由涡轮机旋转。早在 1920 年代初期,所有无线电接收器均由电池供电,A电池(通常是汽车电池,均为 6 V)和B电池,不可充电,22½ V 及其倍数,最高 135 V。C 电池确实存在,但显然持续了一半。那些汽车电池早于密封/阀门调节类型,稀硫酸对客厅地板和地毯不友好。充电很麻烦。B 电池由许多 1.5 V 锌碳电池组成,其成本并非微不足道。
那时,家用公用电源变得非常普遍,并且确实需要使用家用电源运行收音机。起初,更换电池的设备可以完成这项工作,而且这些设备被称为“电源”,也称为“电池消除器”。该术语引起了无线电工程师的喜爱,从那时起,一直用于交流线路/电源到直流转换器。
相关说明:
在 110 (120?) 伏成为美国直流公用事业服务的标准之前,早期的公用直流电压范围为 50 至 500 V。* 电动机的第一个广泛应用是旋转风扇,通常是桌面。传动带用于少数。古董风扇收藏家保留了早期的电动机历史。*由早期风扇制造商在线复制的广告提供了该电压范围。
公用直流电源并没有很快消失。1960 年之后,纽约市至少为一个酒店宴会厅提供了 110 伏直流电。(即使在今天,直流电梯驱动器可能仍然存在。)音频工程学会在 1960 年代初期在纽约客酒店举办了年度会议展览。刚开始布置展品时,插上电源后不久,它们似乎已经死了,但其中的电源变压器和电机却过热;有些可能已严重损坏。将直流电馈送到仅交流电的设备显然不会使断路器跳闸或熔断保险丝。
你猜对了!壁装插座没有标记为DC,并且在第 3 线安全接地之前,我们都有标准的配对插槽。
几十年前,使用测试仪检查电源是交流还是直流是很常见的。这些测试仪中有极性测试纸,它已经用一些离子盐处理过。DC 只在一根电线上创造了一种颜色。带有引线的小霓虹灯泡类型曾经是,现在仍然是另一种。只有负极发光。
除此之外,设备被宣传为可以在交流电或直流电上使用。值得注意的是真空吸尘器和有线电钻中嘈杂的高速电机等。这些电机具有碳“刷”、换向器和用漆包线缠绕的转子。基本上,它们是直流电机,具有叠片式励磁磁芯和转子周围稍宽的气隙。同样,二战前的收音机,尤其是无处不在的五管收音机,在直流电上运行良好——如果它们在直流电上显然“死”了,请把电源插头倒过来。
最早的无轨电车电机,全是直流电机,使用铜(合金?)钢丝刷来接触它们的换向器。那些只是没有用,所以碳块取而代之。原来的名字卡住了。
显然,许多电灯开关都是旋转的。当你转动旋钮时,你会缠绕一个弹簧,四分之一圈后,该机构会突然解锁触点,以断开电弧。(没有井喷磁铁?)试试“Ark-Les”™ 作为商标。也许这就是为什么我们说“打开/关闭”一盏灯,尽管带有开关插座的台灯和台灯有时有旋转旋钮。
用于房间灯的旧墙壁开关,无处不在的上/下杠杆类型,在操作时会发出独特的咔嗒声。那一定是为了打破直流电弧。我的合适。两种都有
马萨诸塞州曾经要求浴室灯开关位于房间门外。(我的 apt. 是,建于 1957 年。)显然,人们触电了,也许是因为旋转开关的可拆卸盖并不总是被忠实地更换。
事实上,电击保护的历史一直在不断改进。一个相当早期的电风扇有暴露的连接,顶部看起来像大而长的易熔链接,没有盖子。
即使在今天,用于家庭和小型办公室电路的电弧故障断路器也很少见(而且相当昂贵)。在处理大量电力的工业和公用事业中,电弧闪光是一种严重的危险,需要认真对待。
前段时间,我对我们普通的西半球电源线插头尖端的孔进行了解释。早期的壁装插座没有铁合金弹簧,毫无疑问是因为最终会腐蚀。当时的有色弹簧合金显然可以而且确实会发脾气,并且插头正在脱落!出口触点中的凹坑与孔接合,如果不能保持良好的接触,至少可以应对沉降。
真正早期的电器都有以外螺纹结尾的电源线,与我们的灯泡相同。
如果这些转移是不礼貌的,我道歉!