Tuiscint a fháil ar an dóigh a n -oibríonn toilleoir: tumadh domhain i bhfeidhmiúlacht, feidhmchláir agus tionchar

Tá toilleoirí uileláithreach i saol na leictreonaice, atá bunúsach do oibriú feistí agus córas gan áireamh. Tá siad simplí ina ndearadh ach tá siad thar a bheith solúbtha ina n -iarratais. Chun ról na toilleoirí i dteicneolaíocht nua -aimseartha a thuiscint go fírinneach, tá sé riachtanach a struchtúr, bunphrionsabail, iompar i gciorcaid, agus fairsinge a n -iarratas a dhíriú. Soláthróidh an taiscéalaíocht chuimsitheach seo tuiscint chríochnúil ar an dóigh a n -oibríonn toilleoirí, ag leathnú a dtionchar ar theicneolaíocht agus ar a gcumas amach anseo.

Bunstruchtúr toilleora

Ag croílár a chéile, tá toilleoir comhdhéanta de dhá phláta seoltaí atá scartha ag ábhar inslithe ar a dtugtar tréleictreach. Is féidir an bunstruchtúr seo a bhaint amach i bhfoirmeacha éagsúla, ón toilleoir simplí pláta comhthreomhar go dearaí níos casta mar thoilleoirí sorcóireacha nó sféarúla. Is iondúil go ndéantar na plátaí seoltaí as miotal, mar shampla alúmanam nó tantalum, agus is féidir leis an ábhar tréleictreach a bheith idir scannáin cheirmeacha agus scannáin pholaiméirí, ag brath ar an bhfeidhmiú sonrach.

Tá na plátaí ceangailte le ciorcad seachtrach, de ghnáth trí chríochfoirt a cheadaíonn voltas a chur i bhfeidhm. Nuair a chuirtear voltas i bhfeidhm ar fud na bplátaí, gintear réimse leictreach laistigh den tréleictreach, as a dtiocfaidh carnadh muirir ar na plátaí - dearfach ar phláta amháin agus diúltach ar an taobh eile. Is é an scaradh muirear seo an mheicníocht bhunúsach trína ndéananntoilleoiríFuinneamh leictreach a stóráil.

An fhisic taobh thiar de stóráil muirir

Tá an próiseas chun fuinneamh a stóráil i dtoilleoir faoi rialú ag prionsabail na leictreastatach. Nuair a bhíonn voltas

Cuirtear V i bhfeidhm ar fud plátaí an toilleora, réimse leictreach

Forbraíonn E san ábhar tréleictreach. Cuireann an réimse seo fórsa ar na leictreoin saor in aisce sna plátaí seoltaí, rud a fhágann go mbogfaidh siad. Bailíonn leictreoin ar phláta amháin, ag cruthú muirear diúltach, agus cailleann an pláta eile leictreoin, agus é ag gearradh go dearfach.

Tá ról ríthábhachtach ag an ábhar tréleictreach maidir le cumas an toilleora muirear a stóráil a fheabhsú. Déanann sé amhlaidh tríd an réimse leictreach idir na plátaí a laghdú ar feadh méid áirithe muirir stóráilte, a mhéadaíonn toilleas na feiste go héifeachtach. Toilleacht

Sainmhínítear c mar chóimheas an mhuirir

Q stóráilte ar na plátaí go dtí an voltas

V i bhfeidhm:

Léiríonn an chothromóid seo go bhfuil toilleas i gcomhréir go díreach leis an muirear atá stóráilte le haghaidh voltais ar leith. Is é an t -aonad toilleas an FARAD (F), a ainmníodh i ndiaidh Michael Faraday, ceannródaí i staidéar leictreamaighnéadas.

Bíonn tionchar ag roinnt fachtóirí ar thoilleadh toilleora:

1. Achar dromchla na bplátaí: Is féidir le plátaí níos mó níos mó muirir a stóráil, as a dtagann toilleas níos airde.
2. Fad idir na plátaí: Méadaíonn achar níos lú neart an réimse leictrigh agus, dá bhrí sin, an toilleas.
3. Ábhar tréleictreach: Bíonn tionchar ag an gcineál tréleictreach ar chumas an toilleora muirear a stóráil. Méadaíonn ábhair a bhfuil tairiseach tréleictreach níos airde acu toilleas.

I dtéarmaí praiticiúla, is iondúil go mbíonn toilleas ag toilleoirí ó Picofarads (PF) go Farads (F), ag brath ar a méid, a ndearadh, agus a n -úsáid beartaithe.

Stóráil agus scaoileadh fuinnimh

Is feidhm dá toilleas é an fuinneamh atá stóráilte i dtoilleoir agus cearnóg an voltais thar a phlátaí. An fuinneamh

Is féidir E stóráilte a chur in iúl mar:

Léiríonn an chothromóid seo go méadaíonn an fuinneamh a stóráiltear i dtoilleoir leis an toilleas agus leis an voltas. Rud atá tábhachtach, tá an mheicníocht stórála fuinnimh i dtoilleoirí difriúil ó mheicníocht na gcadhnraí. Cé go stórálann cadhnraí fuinneamh go ceimiceach agus go scaoilfidh sé go mall é, stórálann toilleoirí fuinneamh go leictreastatach agus is féidir leo é a scaoileadh láithreach. Fágann an difríocht seo go bhfuil toilleoirí oiriúnach d'iarratais a éilíonn pléascadh tapa fuinnimh.

Nuair a cheadaíonn an ciorcad seachtrach, is féidir leis an toilleoir a fhuinneamh stóráilte a scaoileadh, ag scaoileadh an mhuirir charntha. Is féidir leis an bpróiseas urscaoilte seo comhpháirteanna éagsúla a chumhachtú i gciorcad, ag brath ar chumas an toilleora agus ar riachtanais an chiorcaid.

Toilleoirí i gciorcaid AC agus DC

Athraíonn iompraíocht na dtoilleoirí go mór idir ciorcaid reatha reatha (DC) agus ciorcaid reatha (AC) ailtéarnach, rud a fhágann gur comhpháirteanna ildánacha iad i ndearadh leictreonach.

1. Toilleoirí i gciorcaid DC: I gciorcad DC, nuair a bhíonn toilleoir ceangailte le foinse voltais, ceadaíonn sé ar dtús an sruth a shreabhadh de réir mar a ghearrann sé suas. De réir mar a ghearrann an toilleoir, méadaíonn an voltas trasna a phlátaí, i gcoinne an voltais fheidhmeach. Faoi dheireadh, is ionann an voltas trasna an toilleora agus an voltas feidhmithe, agus stopann an sreabhadh reatha, agus gearrtar an toilleoir go hiomlán. Ag an bpointe seo, feidhmíonn an toilleoir mar chiorcad oscailte, ag cur bac ar aon sreabhadh reatha eile go héifeachtach.Baintear leas as an réadmhaoin seo in iarratais ar nós luaineachtaí i soláthairtí cumhachta a smúchadh, áit ar féidir le toilleoirí círéibeacha a scagadh i voltas DC, ag soláthar aschur seasta.
2. Toilleoirí i gciorcaid AC: I gciorcad AC, athraíonn an voltas a chuirtear i bhfeidhm ar thoilleoir treo go leanúnach. Fágann an voltas athraithe seo go gcuirfidh an toilleoir muirear agus urscaoileadh gach re seach le gach timthriall den chomhartha AC. Mar gheall ar an iompar seo, ceadaíonn toilleoirí i gciorcaid AC don sruth AC dul tríd agus blocáil ar bithComhpháirteanna DC.An bacainní
   $ZZ$

    

   Tugtar z de thoilleoir i gciorcad AC:

    

   $Z\; =\; 12\pi fcz\; =\; frac\; \{1\}\; \{2\; pi\; fc\}$

    
   

Cá háitIs é F minicíocht an chomhartha AC. Taispeánann an chothromóid seo go laghdaíonn bacainní toilleora le minicíocht mhéadaitheach, rud a fhágann go bhfuil toilleoirí úsáideach chun iarratais a scagadh inar féidir leo comharthaí minicíochta íseal (mar DC) a bhlocáil agus ag an am céanna ligean do chomharthaí ardmhinicíochta (mar AC) pas a fháil.

Feidhmchláir phraiticiúla toilleoirí

Tá toilleoirí lárnach d'iarratais iomadúla ar fud réimsí éagsúla teicneolaíochta. Mar gheall ar a gcumas fuinneamh a stóráil agus a scaoileadh, comharthaí scagtha, agus tionchar a imirt ar uainiú na gciorcad tá siad fíor -riachtanach i go leor gléasanna leictreonacha.

1. Córais Soláthair Cumhachta: I gciorcaid soláthair cumhachta, úsáidtear toilleoirí chun luaineachtaí i voltas a mhúchadh, ag soláthar aschur cobhsaí. Tá sé seo thar a bheith tábhachtach i bhfeistí a dteastaíonn soláthar cumhachta comhsheasmhach uathu, amhail ríomhairí agus fóin chliste. Feidhmíonn toilleoirí sna córais seo mar scagairí, ag ionsú spíceanna agus dips i voltas agus ag cinntiú sreabhadh seasta leictreachais.Ina theannta sin, baintear úsáid as toilleoirí i soláthairtí cumhachta nach féidir a bhriseadh (UPS) chun cumhacht chúltaca a sholáthar le linn bristeacha gearra. Tá toilleoirí móra, ar a dtugtar supercapacitors, an -éifeachtach sna hiarratais seo mar gheall ar a n -ard -toilleas agus a gcumas chun urscaoileadh go tapa.
2. Próiseáil chomharthaí: I gciorcaid aschur, tá ról ríthábhachtach ag toilleoirí i bpróiseáil comharthaí. Úsáidtear iad i scagairí chun raonta minicíochta sonracha a rith nó a bhlocáil, ag múnlú an chomhartha le haghaidh próiseála breise. Mar shampla, i dtrealamh fuaime, cabhraíonn toilleoirí le torann nach dteastaíonn a scagadh amach, ag cinntiú nach ndéantar ach na minicíochtaí fuaime atá ag teastáil a mhéadú agus a tharchur.Úsáidtear toilleoirí freisin maidir le hiarratais chúplála agus díchúplála. I gcúpláil, ceadaíonn toilleoir do chomharthaí AC dul ó chéim amháin de chiorcad go ceann eile agus comhpháirteanna DC a bhlocáil a d'fhéadfadh cur isteach ar oibriú na gcéimeanna ina dhiaidh sin. I ndíchúpláil, cuirtear toilleoirí thar línte soláthair cumhachta chun torann a scagadh agus é a chosc ó dhul i bhfeidhm ar chomhpháirteanna íogaire.
3. Ciorcaid tiúnta. Tá an cumas tiúnta seo riachtanach chun comharthaí inmhianaithe a roghnú ó speictream leathan, mar shampla i nglacadóirí raidió, áit a gcabhraíonn toilleoirí leis an gcomhartha spéise a leithlisiú agus a mhéadú.
4. Ciorcaid uainiúcháin agus oscillator: Úsáidtear toilleoirí, i dteannta le friotóirí, chun ciorcaid uainiúcháin a chruthú, mar iad siúd a fhaightear i gcloig, amadóirí, agus gineadóirí cuisle. Cruthaíonn muirear agus urscaoileadh toilleora trí fhriotóir moilleanna ama intuartha, ar féidir iad a úsáid chun comharthaí tréimhsiúla a ghiniúint nó chun imeachtaí a spreagadh ag eatraimh shonracha.Bíonn ciorcaid ascailitheora, a tháirgeann tonnfhoirmeacha leanúnacha, ag brath ar thoilleoirí freisin. Sna ciorcaid seo, cruthaíonn timthriallta muirear agus urscaoilte an toilleora na ascaluithe a theastaíonn chun comharthaí a ghiniúint a úsáidtear i ngach rud ó tharchuradóirí raidió go sintéiseoirí ceoil leictreonacha.
5. Stóráil fuinnimh: Is ionann supercapacitors, ar a dtugtar ultracapacitors freisin, agus dul chun cinn suntasach i dteicneolaíocht stórála fuinnimh. Is féidir leis na gléasanna seo suimeanna móra fuinnimh a stóráil agus é a scaoileadh go tapa, rud a chiallaíonn go bhfuil siad oiriúnach d'iarratais a dteastaíonn seachadadh tapa fuinnimh uathu, mar shampla i gcórais coscánaithe athghiniúna i bhfeithiclí leictreacha. Murab ionann agus cadhnraí traidisiúnta, tá saolré níos faide ag supercapacitors, is féidir leo níos mó timthriallta muirir a sheasamh, agus muirear a ghearradh i bhfad níos tapúla.Tá supercapacitors á n -iniúchadh freisin lena n -úsáid i gcórais fuinnimh in -athnuaite, áit ar féidir leo fuinneamh a stóráil a ghineann painéil ghréine nó tuirbíní gaoithe agus é a scaoileadh nuair is gá, ag cuidiú leis an eangach cumhachta a chobhsú.
6. Toilleoirí leictrealaíocha: Is cineál toilleora iad toilleoirí leictrealaíoch a úsáideann leictrilít chun toilleas níos airde a bhaint amach ná cineálacha eile. Úsáidtear iad go coitianta in iarratais ina bhfuil gá le toilleas mór i méid beag, mar shampla i scagadh soláthair cumhachta agus aimplitheoirí fuaime. Mar sin féin, tá saolré teoranta acu i gcomparáid le toilleoirí eile, mar is féidir leis an leictrilít a thriomú le himeacht ama, as a dtiocfaidh caillteanas toilleas agus teip faoi dheireadh.

Treochtaí agus nuálaíochtaí sa todhchaí i dteicneolaíocht toilleora

De réir mar a leanann an teicneolaíocht ag teacht chun cinn, mar sin tá forbairt na teicneolaíochta toilleora ann freisin. Tá taighdeoirí ag fiosrú ábhair agus dearaí nua chun feidhmíocht toilleoirí a fheabhsú, rud a fhágann go bhfuil siad níos éifeachtaí, níos déine, agus go bhfuil siad in ann níos mó fuinnimh a stóráil.

1. Nanaitheicneolaíocht: Tá dul chun cinn i nanaitheicneolaíocht mar thoradh ar fhorbairt toilleoirí le hairíonna feabhsaithe. Trí nana-ábhair a úsáid, mar shampla nana-fheadáin ghraifín agus carbóin, is féidir le taighdeoirí toilleoirí a chruthú le dlúis fuinnimh níos airde agus timthriallta muirear níos tapúla. D'fhéadfadh toilleoirí níos lú agus níos cumhachtaí a bheith mar thoradh ar na nuálaíochtaí seo atá oiriúnach le húsáid i leictreonaic iniompartha agus i bhfeithiclí leictreacha.
2. Toilleoirí soladstaide: Tá toilleoirí soladstaide, a úsáideann leictrilít sholadach in ionad ceann leachtach, ag éirí níos coitianta in iarratais ardfheidhmíochta. Tairgeann na toilleoirí seo iontaofacht fheabhsaithe, saolré níos faide, agus feidhmíocht níos fearr ag teochtaí arda i gcomparáid le toilleoirí leictrealaíoch traidisiúnta.
3. Leictreonaic solúbtha agus inchaite: De réir mar a bhíonn an -tóir ar theicneolaíocht inchothaithe agus ar leictreonaic sholúbtha, tá éileamh méadaitheach ar thoilleoirí ar féidir leo lúbadh agus stráice gan feidhmiúlacht a chailliúint. Tá taighdeoirí ag forbairt toilleoirí solúbtha ag baint úsáide as ábhair cosúil le polaiméirí seoltaí agus scannáin shínte, rud a chuireann ar chumas iarratais nua i gcúram sláinte, folláine, agus leictreonaic tomhaltóra.
4. Fómhar fuinnimh: Tá ról ag toilleoirí freisin i dteicneolaíochtaí fómhair fuinnimh, áit a n -úsáidtear iad chun fuinneamh a ghabhtar ó fhoinsí comhshaoil ​​a stóráil, amhail painéil ghréine, creathadh, nó teas. Is féidir leis na córais seo cumhacht a sholáthar do ghléasanna beaga nó do bhraiteoirí i suíomhanna iargúlta, ag laghdú an gá le cadhnraí traidisiúnta.
5. Toilleoirí ardteochta: Tá taighde leanúnach ar thoilleoirí ar féidir leo oibriú ag teochtaí níos airde, rud atá ríthábhachtach d'iarratais i suíomhanna aeraspáis, feithicleach agus tionsclaíoch. Baineann na toilleoirí seo úsáid as ábhair tréleictreach ardleibhéil ar féidir leo coinníollacha tromchúiseacha a sheasamh, ag cinntiú feidhmíocht iontaofa i dtimpeallachtaí crua.

Deireadh

Is comhpháirteanna fíor -riachtanach iad toilleoirí i leictreonaic nua -aimseartha, ag imirt róil chriticiúla i stóráil fuinnimh, próiseáil comhartha, bainistíocht cumhachta, agus ciorcaid uainiúcháin. Mar gheall ar a gcumas fuinneamh a stóráil agus a scaoileadh, tá siad oiriúnach go uathúil do raon leathan feidhmeanna, ó sholáthairtí cumhachta smúdála chun feidhmiú na gcóras casta cumarsáide a chumasú. De réir mar a leanann an teicneolaíocht ar aghaidh ag dul chun cinn, geallann forbairt dearaí agus ábhar toilleora nua a gcumas a leathnú níos faide, ag tiomáint nuálaíochta i réimsí mar fhuinneamh in-athnuaite, leictreonaic sholúbtha, agus ríomhaireacht ardfheidhmíochta. Soláthraíonn tuiscint ar an gcaoi a n-oibríonn toilleoirí, agus a dtuigeann siad a solúbthacht agus a dtionchar, bunús chun an réimse mór leictreonaic atá ag fás i gcónaí a fhiosrú.