¿Por qué los sistemas electrónicos no pueden usar una fuente de energía de corriente constante y variar el voltaje a medida que varía el consumo de energía?

Hoy en día, los sistemas electrónicos utilizan una fuente de alimentación de voltaje constante. El consumo de corriente varía a medida que varía el consumo de energía. ¿Por qué no se pueden diseñar los sistemas electrónicos al revés? Usando una fuente de alimentación de corriente constante y variando el voltaje a medida que varía el consumo de energía. ¿Cuáles son los pros y los contras de cada enfoque? ¿Por qué los sistemas electrónicos actuales han evolucionado para utilizar una fuente de alimentación de voltaje constante?

El voltaje y el tiempo solo están relacionados indirectamente, mientras que la corriente y el tiempo están directamente relacionados.
La mayoría de los circuitos requieren una cantidad variable de corriente (por ejemplo, amplificador de audio); mucho más fácil suministrar un voltaje y luego tomar solo la corriente requerida que una corriente (que tendría que ser igual al valor máximo requerido) y luego tener que descargar el exceso de corriente no requerida como energía desperdiciada. Además, la mayoría de las fuentes de energía son de voltaje 'constante', por ejemplo, batería
Esto está muy relacionado con su pregunta electronics.stackexchange.com/questions/298564/… . No haga una sucesión de preguntas similares.
Trabaje con los ejemplos usted mismo y se vuelve lo suficientemente claro. Un tomacorriente CCS debe cortocircuitarse cuando no se usa o el voltaje aumentará al infinito (o al máximo del sistema). Se deben colocar en serie varios dispositivos de una sola salida. Se perderá energía en los circuitos de alimentación en todo momento al mismo nivel, independientemente de la carga, debido a las pérdidas I^2R. Si el voltaje está limitado debido a la seguridad u otros usos, el CC debe aumentarse para ccts de mayor potencia. Mientras que la potencia máxima de salida disponible aumenta linealmente con I, las pérdidas constantes aumentan con I^2. | En general, ES posible, pero se vuelve desagradable.
@IgnacioVazquez-Abrams, el voltaje y el tiempo están tan directamente relacionados como la corriente y el tiempo si trabaja completamente en el sistema dual, es decir, inductancia por capacitancia, los inductores cargados con corriente son fuentes de corriente y tienen un producto de volt.segundo máximo, al igual que los condensadores cargadas de tension son fuentes de tension y tienen una corriente maxima.segundo producto.
Para la mayoría de los circuitos electrónicos prácticos, "cambiar el voltaje de suministro" tiene el mismo efecto que "inyectar una señal no deseada en el circuito". Entonces, para cualquier "circuito" más complicado que una resistencia fija, es poco probable que funcione.
Entonces, ¿todas las cargas que comparten la misma fuente de alimentación deben conectarse en serie?
¿Por qué las tuberías de plomería no suministran un volumen constante y solo varían la presión? Firehose llenando una bañera, río llenando una taza de té, ¡no hay problema!
@JimDearden bueno, eso es porque fueron diseñados de esa manera; la pregunta es efectivamente por qué fueron diseñados de esa manera
Hay tanta desinformación en algunas de estas respuestas...
Si bien no es una respuesta, a veces es instructivo comparar los sistemas eléctricos con las tuberías de agua, con el voltaje análogo a la presión del agua en las tuberías y la corriente análoga al flujo de agua. Un sistema de agua ideal tendría una presión constante, pero ¿cómo funcionaría un sistema de agua con un flujo constante? ¿Y qué pasa cuando intentas cerrar el grifo? (Al menos la analogía me parece buena, con mis cursos de electro de hace 30 años vagamente recordados).
Le resultaría bastante inconveniente si la alimentación de red se suministrara como una fuente de corriente constante. Para enchufar algo en el enchufe de la pared, primero debe quitar una correa que cortocircuite los cables vivo y neutro. Pero entre el momento en que quita la correa y conecta su dispositivo, todo lo demás en su casa estaría sin energía.
@dim Estás aplicando el pensamiento de V constante en una situación de I constante. PRIMERO lo enchufa, LUEGO quita la derivación. Además, "vivo" y "neutro" son términos de potencial de voltaje, que no son útiles en la conexión en serie cuando el voltaje salta cuando las cargas varían su resistencia.

Respuestas (7)

La mayoría de las fuentes de energía son de voltaje constante y no de corriente constante. Si toma las dos fuentes principales de energía eléctrica, que son las baterías y los generadores rotativos (independientemente del tamaño), lo único que tienen en común es que su voltaje se fija teóricamente en un cierto valor y se puede controlar. Por ejemplo, una batería de celda seca AA estándar tiene un voltaje de 1,5 V, que siempre producirá más o menos (sin tener en cuenta los errores de la vida real). La química interna de la mayoría de las baterías relaciona las reacciones químicas internas con el voltaje de salida de la batería. De manera similar, el generador, para una fuerza de campo magnético dada (llamada excitación) y una velocidad dada, producirá un voltaje fijo en sus terminales (nuevamente, solo aproximadamente debido a la vida real).

En casi todos los dispositivos que utilizan electricidad, en la mayoría de los casos, el voltaje es la causa y la corriente es el efecto. Solo cuando aplica un voltaje a un dispositivo, la corriente puede comenzar a fluir a través de él (a pesar de los superconductores). Incluso los dispositivos de corriente constante monitorean la corriente y regulan el voltaje según la carga. Nunca se oye hablar de una batería de linterna de 3 V que controle el voltaje en sus terminales. Esto se debe a la física básica, en la que el cambio en el movimiento de los electrones (es decir, la corriente) es posible cuando se aplica un campo eléctrico (es decir, el voltaje).

"En casi todos los dispositivos que usan electricidad, en la mayoría de los casos, el voltaje es la causa y la corriente es el efecto". - porque fueron diseñados de esa manera. La pregunta es por qué fueron diseñados de esa manera.
El voltaje y la corriente son dos caras de la misma moneda (aunque a veces es más fácil considerar a uno como la causa y al otro como el efecto, no hay una razón física para ello). Incluso en una batería, la ejemplificación de una fuente de voltaje constante, una vez que fluye una corriente ("debido al voltaje", la única forma de mantener el voltaje es enrutar la carga de regreso a la batería para restablecer el equilibrio entre los iones. Entonces , ese voltaje es en realidad "debido a la corriente". Lo que generalmente se pasa por alto es el hecho de que cada pequeña carga lleva un campo que de otro modo cambiaría el voltaje.
@immibis Mencioné eso en el primer párrafo, y también lo hicieron otros. Que la razón es que las fuentes que tenemos son de voltaje constante, y la corriente producida depende de la carga que se les ponga. Las fuentes de corriente son difíciles de conseguir y difíciles de fabricar para los niveles de potencia. Por lo que nos vemos obligados a trabajar con dispositivos de tensión constante. Además, como han dicho otros, una corriente constante requiere un superconductor cuando no está en uso para desviar esa corriente.
@SredniVashtar Los electrones no se moverán como un todo a través de una resistencia o cualquier dispositivo que consuma energía. En cambio, se necesita un campo eléctrico (es decir, voltaje) para impulsarlos y suministrar esa energía. Eso es lo que quise decir con que los voltajes son la causa y la corriente es el efecto.
@TransistorOverlord, el punto es que los voltajes no aparecen de la nada. Se crean desplazando cargas. Dos lados de la misma moneda. Pregunta relacionada: electronics.stackexchange.com/questions/201533/…
@TransistorOverlord De hecho, las baterías son dispositivos aproximados de voltaje constante y nunca he oído hablar de una batería de corriente constante. Pero creo que hay configuraciones de generadores que están más cerca de corriente constante que de voltaje constante (lo cual tiene sentido porque los motores también son inductores). Quizás haya configuraciones en las que también se puedan realizar reacciones químicas para generar una corriente constante.
@TransistorOverlord Una celda solar, por ejemplo, se aproxima tanto a una fuente de corriente constante (hasta cierto límite de voltaje) como a una fuente de voltaje constante (hasta cierto límite de corriente). (En la práctica, usa un circuito MPPT para operarlo en el medio, y al alterar el circuito MPPT puede obtener una salida de corriente constante o voltaje constante)
@immibis Una celda solar controlada por MPPT de corriente constante, que suministra a circuitos reales, tiene que mantener un voltaje a través de ella y también tiene que monitorear la corriente y el voltaje, trayendo toda la retroalimentación, circuitos integrados y otras cosas de control relacionadas. Un voltaje constante no necesita hacer eso si el circuito está bien producido y tiene un punto de operación. Aunque con la tecnología moderna y sus demandas y capacidades, las fuentes y cargas de voltaje constante serán una reliquia del pasado, excepto para los usos más simples.
@SredniVashtar Estoy de acuerdo contigo y con el enlace mencionado. En el nivel más profundo, la causa y efecto no está bien definida. Sin embargo, quise decir mi respuesta original desde el punto de vista del concepto de fuente y carga, que es: para crear una corriente útil en una carga, necesita un voltaje de la fuente (es decir, un campo eléctrico).
@SredniVashtar Además, este voltaje producido por una fuente no tiene que deberse al flujo de carga. Back-emf en motores es un ejemplo. Además, el flujo de carga (cuando se piensa en profundidad) que causa un voltaje no es un flujo útil de corriente desde el POV de carga. Ocurre dentro de la fuente. Solo cuando se pone voltaje en el circuito, fluye corriente útil
@TransistorOverlord, sí, creo que podemos estar de acuerdo en el hecho de que coloquialmente ahorra tiempo decir "el voltaje hace que la corriente" signifique "cuando aplico este voltaje, se desarrolla una corriente en el circuito". Lo hago todo el tiempo. Todo lo que quería es señalar la falacia de pensar que las relaciones físicas proporcionan un vínculo de causa-efecto, porque, a menos que pueda poner tiempo explícitamente, ese no es el caso. Además, no lo he pensado mucho, pero es probable que los generadores de fuerza contraelectromotriz también puedan explicarse con el desplazamiento de carga, a través de la relatividad. (pero esa es otra historia...)
@SredniVashtar Entiendo tu razonamiento y mi error de lenguaje. Además, la fuerza contraelectromotriz se debe en última instancia a los campos magnéticos, que a su vez provienen de cargas en movimiento (que, después de todo, es una corriente).
@TransistorOverlord 1) Una celda solar controlada por MPPT de voltaje constante también tiene que hacer todo eso. Tenga en cuenta que la mayoría de los convertidores de conmutación se pueden adaptar a voltaje constante o corriente constante mediante el uso de un mecanismo de retroalimentación apropiado. (Puede notar que un convertidor reductor o elevador con un ciclo de trabajo fijo tiene una salida de corriente constante si la entrada es de corriente constante)
@TransistorOverlord Y creo que todos están de acuerdo en que necesita tanto el flujo de carga como el voltaje para suministrar energía. No hay razón para concluir de eso que el voltaje debe ser constante y el flujo de carga debe variar; también funciona para que el flujo de carga sea constante y el voltaje varíe.

Si bien no hay ninguna razón por la que no pueda diseñar productos electrónicos con fuentes de corriente constante, hay algunas buenas razones por las que no lo hacemos. Las baterías y la red eléctrica se suministran más como fuentes de voltaje constante que como fuentes de corriente constante, por lo que simplemente es más conveniente usar lo que tenemos. La otra razón es que una fuente de corriente constante siempre está quemando energía. Para apagar un dispositivo, tendría que cortocircuitar la fuente de alimentación. Dado que la mayoría de los cables tienen resistencia, estarías desperdiciando energía constantemente.

Para la segunda parte, supongo que todo se reduce al hecho de que los aisladores (casi) perfectos son más baratos y más fáciles de conseguir que los conductores (casi) perfectos.

El método de voltaje constante proporciona la clave para el diseño de línea de carga de amplificadores. Dada la gran necesidad de amplificadores, la capacidad de proporcionar una ganancia estable para aumentar la intensidad de la señal de la línea telefónica de larga distancia, la necesidad de una operación de baja distorsión de los tubos de vacío en esos circuitos de la línea telefónica, podemos sentirnos obstaculizados por los éxitos de BellLabs. Pero luego Bell proporcionó el transistor. Aquí hay una línea de carga.ingrese la descripción de la imagen aquí

Dichos sistemas se utilizan en aplicaciones de iluminación LED (los LED se comportan exactamente como su pregunta sugiere de forma nativa), y también fueron muy relevantes en las últimas décadas de tecnología de tubo de vacío generalizada (años 50, 60, 70): diseños de calentadores de serie de 300 mA y 150 mA ( que, sin embargo, generalmente se ajustaban manualmente con resistencias en lugar de usar una fuente de corriente regulada adecuada) eran muy comunes en los equipos de consumo.

Está pensando en el voltaje y la corriente como algo más estrechamente relacionado de lo que realmente es. El voltaje es un potencial "estático". La corriente, por otro lado, es el movimiento de cargas debido al efecto de un voltaje. Para una carga dada en un circuito, están relacionados por la ley de ohm, pero son entidades físicamente diferentes.

Un voltaje puede existir y existe cuando no hay corriente presente. Sin embargo, aparte del cero absoluto, una corriente no puede existir sin un voltaje.

Es decir, el voltaje es el objeto principal, la corriente es el secundario.

Algunos circuitos ESTÁN diseñados para ser alimentados por una fuente de corriente constante. Muchos transductores, como motores y LED, funcionan de esa manera porque sus características de conversión de energía dependen de la corriente, no del voltaje. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las fuentes de corriente constante están controladas por efectos de voltaje.

Sin embargo, la mayoría de las partes eléctricas tienen características que se ven afectadas fundamentalmente por el voltaje, especialmente los capacitores y la conductancia de los semiconductores. Como tal, es mucho más fácil implementar circuitos complejos utilizando un suministro de voltaje constante y permitir que la corriente consumida varíe como sea posible.

Si intentara construir el mismo tipo de circuito utilizando una fuente de alimentación de corriente constante, cuando una parte del sistema exige más potencia, su resistencia cae, el voltaje tendría que caer en todo el sistema para mantener la misma salida de corriente del regulador. Esto cambiaría las referencias de todos los circuitos restantes y afectaría el comportamiento de las capacitancias y los semiconductores en ellos. Si cae demasiado bajo, algunos semiconductores dejarían de funcionar.

Como tal, su fuente de corriente constante debería estar diseñada para ser al menos su carga máxima del sistema.

Ahora tienes el problema opuesto. Si esa carga cayó a un nivel mucho más bajo porque apagó algo, la resistencia de su circuito sería mucho mayor y, por lo tanto, el voltaje de su sistema tendría que crecer a un valor mucho mayor. Todos sus componentes tendrían que estar diseñados para manejar esos voltajes más grandes. Si sube demasiado, sus semiconductores nuevamente pueden dejar de funcionar repentinamente.

Además, si tuviera una fuente de corriente constante ideal, a medida que su carga se acerca a una resistencia muy alta, el voltaje comienza a acercarse infinitamente. En ese momento, la física se hace cargo, los aisladores fallan y todo se autodestruirá. En realidad, lo que realmente sucedería sería que el regulador ya no podría suministrar la corriente porque no tiene el voltaje del que extraer para impulsar la salida tan alta.

La alternativa a eso sería no encender y apagar las cosas, sino redirigirlas a otro lugar, lo que, además de ser una pérdida de energía, también es extremadamente difícil de hacer mientras se mantiene una corriente total constante. Además, cada pequeña puerta lógica y amplificador tendrían que hacer lo mismo.

En un sistema de voltaje constante, cada circuito contenido en él es, en su mayor parte, inmune a lo que hacen otras partes del sistema. Si un circuito en el lado derecho de la placa de repente consume más corriente, y el regulador puede suministrarla, y la placa está diseñada correctamente, el circuito en el lado izquierdo felizmente no lo sabe. (Bueno, casi.)

La conclusión es que, en casi todos los casos, el voltaje, siendo el motor principal, es lo que tiene más sentido regular y es mucho más fácil de controlar.

Y está pensando en el voltaje y la corriente como menos relacionados de lo que realmente están. La mayoría de los circuitos se pueden convertir en un circuito equivalente con corriente y voltaje intercambiados.
@immibis no, quiero decir, consumir más corriente no significa que necesite más voltaje como sugiere la pregunta original del OP.
Para obtener más potencia de una fuente de alimentación de corriente constante, no consume más corriente (no puede, porque la corriente es constante). En cambio, desarrolla más voltaje, lo que aumenta la potencia total entregada ya que la corriente permanece igual.
@immibis si cambias de potencia, sí. Es posible que me haya perdido ese punto.
@Trevor, creo que no está considerando un aspecto cuando dice "Puede existir un voltaje sin una corriente presente". Es decir, el hecho de que debe haber desplazado la carga para producir ese voltaje en primer lugar. Además, si está dispuesto a considerar aisladores perfectos (que permiten que cualquier valor de V se asocie con el valor particular I=0), también debe considerar conductores perfectos (que permiten que cualquier valor de I se asocie con el valor particular). valor V=0). De acuerdo, es más fácil pensar que un gradiente de energía potencial está causando que una pequeña masa se mueva en una dirección dada; pero...
...pero esa masa lleva un campo gravitatorio que cambiará el perfil potencial (la "pendiente") si no lo llevas de vuelta. Entonces, si desea que un potencial definido permanezca igual, debe llevar esa masa de regreso a la colina. De lo contrario, átomo por átomo, terminarás con un nuevo planeta. :-)
Creo que todos los problemas mencionados en esta respuesta tienen análogos en sistemas de voltaje constante. Como el hecho de que su fuente de alimentación fallará si no puede suministrar la cantidad de energía necesaria.
@SredniVashtar, no necesita tener una carga desplazada para tener voltaje. Los voltajes desplazan las cargas... no al revés. AS para conductores perfectos, como ya he dicho que no sea en el cero absoluto.
@immibis en lugar de criticar las respuestas de los demás... agrega las tuyas.
@Trevor, ¿cómo se produce voltaje si no es mediante el desplazamiento (o el desplazamiento o el uso de un sistema donde ha habido desplazamiento) de la carga? Es posible que desee comenzar con la configuración de carga más simple posible: una carga positiva y una negativa. O ya están desplazados o necesita algún medio para desplazarlos si quiere ver un campo y un potencial.
@SredniVashtar y ¿cómo desplazas exactamente la carga? Con un voltaje. Los voltajes pueden y existen en el vacío del espacio sin importar nada. Si un átomo pasa a través de ese campo, puede ionizarse y el electrón se mueve hacia el lado positivo y el ion hacia el otro, pero no se requiere su presencia.
@Trevor: "¿cómo se desplaza una carga? con voltaje". Bueno, no necesariamente, pero en un sistema eléctrico diría que ese es mi punto: el voltaje causa la corriente que causa el voltaje que causa la corriente... Es un problema del huevo y la gallina; por eso digo que son dos caras de la misma medalla. En cuanto a los voltajes que existen en el espacio vacío, no está mirando el panorama general: fuera de esa porción vacía limitada de espacio que está considerando, debe haber la carga que produce el campo asociado a su voltaje.
@SredniVashtar Lo siento amigo, no voy a alargar este argumento ya que obviamente estás en tu camino. Si quiere creer que necesita corriente para generar voltajes, estoy seguro de que tiene alguna otra explicación sobre cómo funcionan también los generadores, los transformadores y las antenas de radio. Pero, como dije, soy demasiado viejo y estoy demasiado cansado para discutir contigo.
No, no creo que necesite corriente para hacer voltajes. Me malinterpretaste. Pero es posible que desee agregar su respuesta explicando cómo el voltaje causa la corriente aquí: electronics.stackexchange.com/questions/201533/…
La respuesta aceptada es solo medio incorrecta. esto esta lleno
@Agent_L Estoy seguro de que tiene motivos para expresar su opinión y, por supuesto, tiene derecho a expresarla. Sin embargo, comentarios como ese no brindan más información que "No estoy de acuerdo" y, como tales, no son informativos para el lector y no tienen sentido.

Imaginemos dos salidas en un enchufe doméstico común, alimentadas por una fuente de corriente constante en algún lugar más arriba de la línea, supongamos que es una fuente de corriente constante de 10A. Cuando no esté en uso, el tomacorriente debe cortocircuitarse de modo que el voltaje sea cero (supongamos cables ideales por ahora). Cuando conecta algo a un tomacorriente, ahora necesita desconectarlo y permitir que aumente el voltaje; supongamos que tiene una bombilla de 10V 10A -> 100W enchufada, y el acto de enchufarlo mueve el cortocircuito. sistema fuera de la salida. Ahora, ¿qué sucede cuando enchufas una segunda bombilla de 100 W (10 A, 10 V)? La bombilla ahora necesita funcionar a 5 A 20 V, necesita reducir su propia resistencia, al igual que la otra, pero ¿cuánto? bueno, depende del otro dispositivo que se conectó: básicamente, los dos necesitan estabilizarse, lo que, si bien es posible, es un sistema muy complicado para un dispositivo tan básico como una bombilla, sin mencionar el enchufe especial que sería necesario para cerrar en cortocircuito cuando se retiran todos los dispositivos. Este tipo de sistema de balanceo de corriente-voltaje debería hacerse para cada divisor, lo que lleva a algunos sistemas complicados que necesitan balancearse.

Ahora, estaba ignorando la resistencia del cable, pero recuperémoslo: siempre estará ejecutando sus cables al máximo (ya que los cables están clasificados por amperios que los atraviesan en su mayor parte), esto no es ideal, ya que usar algo en 24x7 al máximo generalmente no es bueno para su vida útil, por lo que deberá aumentar el tamaño de todo el cableado para soportar esto. Más allá del cableado, también deberá poder cambiar de manera rápida y confiable a corrientes de 10 A: 10 A es una cantidad considerable de corriente, lo que termina provocando chispas / arcos, lo que desgasta los interruptores con bastante rapidez, lo que me lleva a otro punto.

En este momento, la mayoría de la alimentación de red es CA, ya que tiene un cruce por cero, pero no podrá cambiar instantáneamente 10A de corriente a -10A debido a la inductancia del cable (y del dispositivo). Los electrodomésticos grandes pueden ajustar su tiempo de "encendido" a la frecuencia de la red eléctrica, de modo que sus interruptores (o relés / mosfets / lo que sea) se encienden cuando el voltaje está en 0 o cerca de 0, para evitar sobretensiones en, por ejemplo, un condensador banco que luego alimenta el sistema durante el siguiente ciclo de 0V. Si bien no diré que esto es imposible, sería bastante difícil en el mejor de los casos.

No, las dos bombillas se conectarían en serie y ambas funcionarían a 10 A 10 V (el suministro del tomacorriente ahora es de 10 A 20 V).
No puede cambiar instantáneamente 10 V de voltaje a -10 V debido a la capacitancia del cable (y del dispositivo), pero eso no significa que no usemos voltaje de CA.
@immibis conectar los dispositivos en serie agrega su propia complejidad, lo que significa que cada dispositivo debe manejar la potencia de todos los demás dispositivos posibles, o se apagan como luces de Navidad; supongo que podría haber una onda sinusoidal de corriente, pero con dispositivos que ya están modulando su resistencia para obtener el poder deseado No estoy seguro de cuán efectivo sería
Sin embargo, ¿no ve un problema con una onda sinusoidal de voltaje y dispositivos que modulan su resistencia para obtener la potencia deseada?
Y con un suministro de corriente constante, la conexión de dispositivos en serie es la única forma de conectar varios dispositivos de forma segura. Al igual que con un suministro de voltaje constante, debe conectarlos en paralelo. Ya ha aludido a esto con el hecho de que los puntos de poder tendrían que estar en cortocircuito cuando no estén en uso.
@immibis No estoy de acuerdo con que conectar dispositivos en serie sea la única forma posible; no creo que ninguna de las dos sea una solución particularmente buena, pero es posible acortar un tomacorriente no utilizado, y creo que es posiblemente mejor que tener todos los dispositivos en serie
Me gustaría ver un diagrama de circuito en el que posiblemente podría cortocircuitar los tomacorrientes no utilizados sin tener todos los tomacorrientes (y, por lo tanto, sus dispositivos conectados) en serie.
No no no. Enchufas PRIMERO y LUEGO desconectas el enchufe. Posiblemente todo en un movimiento rápido debido a la construcción inteligente del zócalo. Entonces funciona igual que el nuestro. Además, los aisladores de nuestras instalaciones funcionan al 100 % de su capacidad (tensión máxima y corriente de fuga) las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año, ¡no hay problema con eso!
@immibis Estaba haciendo una distinción entre las unidades de distribución de energía que deberían conectarse en serie para evitar cables adicionales en todas partes (y también la clasificación máxima) y los dispositivos en sí mismos, lo que no tendría sentido tener un cargador de teléfono capaz de hacer funcionar suficiente energía a través de él para hacer funcionar también un microondas
@ user2813274 El poder no atraviesa las cosas. El poder es el producto de la corriente (que es a través de las cosas) y el voltaje (que es a través de las cosas).

Creo que la mayoría de las otras respuestas señalan el problema real solo de manera tangencial. Funcionaría, pero sería bastante poco práctico por razones muy básicas, incluso ignorando todo el problema de la generación y distribución cuando los usuarios finales serían cargas de corriente constante con un cumplimiento de miles de voltios para usuarios domésticos y buenas fracciones de un megavoltio para usuarios domésticos. grandes usuarios como centros comerciales, etc.

¿Por qué los sistemas electrónicos no pueden usar una fuente de energía de corriente constante y variar el voltaje a medida que varía el consumo de energía?

Pueden, pero las relaciones recíprocas entre cantidades relacionadas lo hacen totalmente impráctico para la distribución de energía, incluso al nivel de una casa. Además: no resuelve ningún problema práctico. Sin mejora de ningún tipo. De hecho, incluso con el diseño más cuidadoso, el sistema sería extremadamente costoso de implementar, incluso a la escala de un hogar.

La energía de voltaje constante puede suministrar múltiples cargas en paralelo , como lo hace con el cableado eléctrico doméstico típico. Cuando se apaga una carga, la conductancia cae a cero y no fluye más corriente. La capacidad de un suministro, a un voltaje constante, se da en Amperios .

La fuente de alimentación de corriente constante requeriría que todas las cargas estén conectadas en serie . Cuando se apaga una carga, la resistencia cae a cero y la corriente pasa por alto la carga. El interruptor cerrado mantiene un corto en la entrada . La capacidad de un suministro, a una corriente constante, se da en voltios .

Con un suministro de corriente constante, el cableado de la casa sería un gran circuito en serie, y cada salida tendría que pasar por alto los contactos con un cortocircuito siempre que la carga no estuviera enchufada. Todas las cargas tendrían que conducir la corriente total consumida por la casa, ya que todos los interruptores de encendido en la posición de "apagado" tendrían que tener resistencia cero (muy baja) para no disipar energía.

Dado que la capacidad es equivalente al voltaje máximo, actualizar la capacidad de suministro de una casa significaría obtener un voltaje máximo más alto alimentado a los tomacorrientes. Digamos que una corriente constante práctica para uso doméstico sería 15A. Un suministro doméstico bastante estándar de 24kW (servicio doméstico de 240 V/100 A de EE. UU.) se convertiría en un suministro de voltaje "medio" de 1,6 kV. Un servicio de 200 A para casas más grandes requeriría un voltaje de línea de 3,2 kV.

Además, la disipación estática inactiva de un hogar sería proporcional al número de tomacorrientes y al cuadrado de la corriente , ya que todo el cableado y los tomacorrientes tendrían cierta resistencia, y PAG = yo 2 / R .

Entonces, si "apagases" todo en la casa, el medidor de electricidad no se detendría. Para detener realmente el consumo eléctrico, tendría que cortocircuitar el lado de suministro del medidor eléctrico.

El único aspecto "genial" de tal suministro, ignorando el riesgo insano de electrocución, sería que los cortocircuitos serían completamente benignos. Un cortocircuito fuerte en un electrodoméstico equivaldría a apagarlo :)

Además, los "fusibles" en los aparatos necesitarían monitorear tanto el voltaje como la corriente. Entonces, tendría un fusible normal de 25 A, y detrás de él un circuito equivalente a una palanca que corta la entrada en caso de que el voltaje esté por encima de un umbral. La palanca necesitaría usar un relé de 25 A y 5 kV para cubrir los rangos de suministro de energía "domésticos" esperados.

Ahora, los relés deberían tener una capacidad de interrupción muy pequeña, al igual que los fusibles, ya que el suministro es inherentemente limitador de corriente. Pero necesitarían soportar voltajes de separación insanos.

El pequeño fusible de protección contra catástrofes (o resistencia fusible) en un cargador de teléfono consistiría en cambio en un fusible de $50 y un relé de $100...

No sé ustedes, pero no estaría feliz de pagar por esto, incluso con todo el factor de "frijoles de ingeniería geniales".

¿Por qué los sistemas electrónicos no pueden usar una fuente de energía de corriente constante y variar el voltaje a medida que varía el consumo de energía?
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