¿La fuente de corriente también es una fuente de voltaje?

Una fuente de voltaje proporciona, tan cerca como puede manejarse del ideal, un voltaje constante (o solo ligeramente variable) en cualquier corriente que se necesite (en suministros reales, hasta el límite de la corriente que puede suministrar)

Una fuente de corriente proporciona, tan cerca como puede llegar al ideal, una corriente constante (o que solo varía ligeramente) a cualquier voltaje que se necesite (en suministros reales, hasta el límite del voltaje que puede suministrar).

Si cortocircuita una fuente de voltaje, obtiene corrientes extremadamente grandes (y normalmente quema un fusible/dispara un interruptor, etc.)

Si cortocircuita una fuente de corriente, obtiene la corriente nominal a un voltaje extremadamente bajo y no sucede nada interesante.

Si abre el circuito de una fuente de voltaje, se encuentra allí en su voltaje nominal y no hace nada interesante.

Si abre el circuito de una fuente de corriente, se dispara a su voltaje máximo. Si fuera una fuente de corriente ideal , se impulsaría a sí misma a suficientes kilovoltios para formar un arco y hacer que la corriente nominal fluya en el plasma. Realmente no queremos fuentes de corriente ideales en la mayoría de las situaciones por esa razón.

Una fuente de voltaje ideal mantendría un voltaje definido independientemente de la corriente extraída de él.

Una fuente de corriente ideal mantendría una corriente definida independientemente del voltaje que la atraviesa.

Ninguna de estas cosas existe realmente. Ambas son simplificaciones que usamos cuando analizamos circuitos. Incluso si pudiéramos construirlos, probablemente no querríamos hacerlo. Un dispositivo con voltaje de circuito abierto infinito o corriente de cortocircuito infinita sería extremadamente peligroso.

Una fuente de voltaje real mantiene un voltaje cercano a su valor definido en un rango definido de corrientes.

Una fuente de corriente real mantiene una corriente cercana a su valor definido en un rango definido de voltajes.

Algunas fuentes pueden exhibir ambos comportamientos. Una fuente de alimentación de laboratorio típica es un buen ejemplo, para corrientes bajas mantendrá un voltaje determinado, pero una vez que la corriente alcance un umbral determinado, el voltaje se reducirá para mantener una corriente constante.

Una fuente de corriente ideal en paralelo con una resistencia es equivalente a una fuente de voltaje ideal en serie con una resistencia. El valor de la resistencia es el mismo en ambos casos y se conoce como "impedancia de salida". La característica de tensión frente a corriente de dicho circuito será una línea recta entre la tensión de circuito abierto y la corriente de cortocircuito. De manera más general, podemos considerar que la impedancia de salida es dv/di.

Entonces, podría decidir cuál es una impedancia de fuente aceptable para que la variación en la corriente sea lo suficientemente pequeña en el rango de voltaje de salida y luego transformar el circuito de una fuente de corriente con resistencia paralela a una fuente de voltaje con resistencia en serie.

En la práctica eso no funciona tan bien. Para obtener una alta impedancia de salida con ese método, se requiere una fuente de alto voltaje que es ineficiente y puede crear riesgos para la seguridad. Entonces, una fuente de corriente típica implicará algún tipo de retroalimentación para ajustar el voltaje según la carga. Para una fuente de este tipo, el gráfico de voltaje frente a corriente generalmente no será una línea recta y, por lo tanto, la impedancia de salida variará según el voltaje en la fuente.

Por lo general, se usa algún tipo de transistor o circuito de amplificador operacional para hacer esto. Hay muchas variaciones dependiendo de las características que debe tener la fuente.

Para fuentes ideales de corriente y voltaje, es así.

La corriente que pasa a través de una fuente de corriente se fija en un valor constante por la fuente de corriente. El voltaje a través de una fuente de corriente puede tomar cualquier valor.

El voltaje medido de un terminal al otro de una fuente de voltaje se fija en un valor constante por la fuente de voltaje. La corriente a través de la fuente de voltaje puede tomar cualquier valor.

¿Tiene sentido?

Según tengo entendido, una fuente de corriente de la vida real ajusta el voltaje de salida para garantizar que la corriente especificada fluya a través del circuito, mientras que una fuente de voltaje produce un voltaje específico hasta una corriente nominal. Pero creo que ambos son técnicamente fuentes de voltaje (potencial), uno de voltaje variable y el otro de voltaje fijo.

Con respecto a la fuente de corriente, hace años tuve un bloqueo mental hasta que un instructor hizo la simple afirmación de que "se supone que la capacidad de fuente de corriente es infinita en las ecuaciones, pero en la vida real siempre está limitada por las capacidades de la fuente".

¿Cuál es un ejemplo de fuente de corriente práctica ?

En la soldadura por arco, debe utilizar una fuente de alimentación de corriente constante (CC) o de voltaje constante (CV) según el proceso que se utilice. Varios de los procesos de soldadura más comunes utilizan fuentes de alimentación de corriente constante (p. ej., SMAW, GTAW).

Cuando un operador SMAW (soldadura de "electrodo") está soldando, la fuente de alimentación de corriente constante mostrará un cambio relativamente pequeño en el amperaje en comparación con un gran cambio en el voltaje .

Usando algunos parámetros operativos de ejemplo para una fuente de poder CC, tenemos la máquina configurada a 300A, y verificamos el voltaje y el amperaje en la fuente de poder mientras el operador cambia la longitud del arco acercando o alejando el electrodo del trabajo:

• Arco corto: 30V - 308A
  
• Arco ideal: 32V - 300A
  
• Arco largo: 34V - 290A
  

Aquí podemos ver que hay un cambio relativamente pequeño en el amperaje de 18A con un cambio comparativamente grande en el voltaje de 4V.

Para producir corriente, necesitamos voltaje, entonces, ¿una fuente de corriente no es también una fuente de voltaje?

No. Fuente de corriente y fuente de voltaje son definiciones teóricas que existen para analizar circuitos eléctricos. Si observa las definiciones, es posible que ambas no sean ciertas.

La esencia es que una fuente de corriente proporciona una corriente razonablemente estable (es decir , constante ) y una fuente de voltaje proporciona un voltaje predecible (por ejemplo, baterías de 12 V, tomacorrientes de pared de 120 V).

Tiene razón al pensar que no existe una fuente de voltaje ideal o una fuente de corriente ideal en el mundo real.

En cambio, solo hay fuentes, que proporcionan tanto voltaje como corriente. La diferencia entre ellos es cuál de los parámetros está bajo el control de la fuente y cuál está bajo el control de la carga .

Para cargas resistivas simples, tiene la Ley de Ohm, que lo ilustra muy bien.

Tiene tres parámetros: voltaje, corriente y resistencia. La ley de Ohm relaciona los tres juntos en una fórmula muy simple:$I=\frac{V}{R}$

Cuando tengas dos de esos valores puedes calcular el tercero.

Con una fuente de voltaje (constante) tiene un valor fijo de$V$y un valor conocido de$R$(la resistencia de carga) por lo que la corriente$I$es variable y se puede calcular.

Por el contrario, para una fuente de corriente (constante) tiene un valor fijo de$I$y un valor conocido de$R$entonces el voltaje$V$es variable y se puede calcular.

Así que en resumen:

• En una fuente de voltaje el voltaje es fijo y la corriente cambia dependiendo de la carga
• En una fuente de corriente la corriente es fija y el voltaje cambia dependiendo de la carga

Solo para agregar algunas matemáticas V = RI (ley de ohm) Ahora, lo que hace la fuente de voltaje es matemáticamente decir que V es constante, por lo tanto, es hacer que (RI) sea constante, esto implicaría

1. Para aumentar la resistencia (CARGA), se consume menos corriente.
2. Sin embargo, la disipación de potencia es la misma, lo que implica la posibilidad de que la corriente en el circuito sea menor si la potencia requerida es la misma.

Lo contrario sucede con la fuente de corriente donde incluso un voltaje bajo cumpliría con la barrera de potencia requerida. Matemáticamente esta es la diferencia fundamental entre ambas fuentes.

Usted pidió algunas aplicaciones prácticas de los bucles de corriente. Aquí hay algunos. Algunos son históricos y otros todavía se utilizan en la actualidad.

Las primeras máquinas de teletipo , como el Modelo 15, usaban bucles de corriente de 60 mA entre máquinas. Los modelos posteriores, como el Modelo 33, utilizaron bucles de 20 mA. La ventaja en ambos casos es que se pueden ejecutar líneas de varios kilómetros entre máquinas sin necesidad de repetidores, ya que la corriente constante superó las pérdidas debidas a la resistencia de las líneas. Por supuesto, la caída de voltaje a lo largo de estas distancias aumentó a medida que aumentaba la distancia, y algunas líneas operaron con voltajes de suministro de hasta 125 V.

Otra ventaja es que puede agregar máquinas adicionales en serie con las demás en cualquier lugar del bucle, y la fuente de alimentación compensará automáticamente aumentando el voltaje que impulsa el bucle.

Estos bucles de teletipo utilizaron la ausencia de corriente para una condición de "espacio" y la presencia de corriente en la línea para una "marca". Dado que una condición de espaciado (sin datos) era la condición predeterminada, esto redujo el consumo de energía en los circuitos de suministro de energía la mayor parte del tiempo.

Las máquinas de teletipo modelo 33 se utilizaron ampliamente como terminales de computadora para minicomputadoras en las décadas de 1970 y 1980 y, por lo tanto, la mayoría de ellas venían con una interfaz de 20 mA. Incluso la tarjeta de serie original para la PC de IBM tenía provisiones para una interfaz de bucle actual.

MIDI es otro ejemplo de una interfaz de bucle actual. Utiliza 5 mA.

Otro tipo de bucle de corriente se usaba y todavía se usa en algunos lugares para la instrumentación. Se llama bucle de corriente de 4-20 mA (también se ha utilizado 10-50 mA). A diferencia de la corriente constante en los bucles discutidos anteriormente para enviar datos digitales, los bucles de 4-20 mA se utilizan para transmitir lecturas de instrumentos como presión, temperatura, nivel, flujo, pH u otras variables de proceso. Por lo general, 4 mA representan una lectura de 0 y 20 mA representan una lectura de escala completa. Entonces, si la escala completa de un instrumento fuera 160, cada aumento de 100 µA en la corriente representaría un aumento de uno en la lectura.

Se utiliza un dispositivo conocido como transmisor para convertir la lectura en una corriente variable. Los modernos son bastante complejos .

Al igual que los bucles digitales de 20 mA y 60 mA, una ventaja de los bucles de corriente de 4-20 mA es que se pueden ejecutar en un par de teléfonos, por ejemplo, para largas distancias.

La razón por la que comenzaron con 4 mA en lugar de 0 mA es que este último se utilizó para indicar una falla (bucle abierto).

No, una fuente de corriente no es una fuente de voltaje.

No voy a meterme con esta terminología de "fuente ideal", simplemente complica demasiado las cosas.

Una fuente de corriente "simplemente" suministra una corriente ESPECIFICADA. No importa si la corriente es constante, CC, CA, modulada, perfecta, ideal o lo que sea. Se desconoce el voltaje en la salida (tal vez lo conozca algún experto en ingeniería eléctrica que tenga conocimiento de un dispositivo que conecta a esta fuente).

Habrá un voltaje con la corriente, pero eso no lo convierte en una fuente de voltaje.

Seamos un poco específicos y digamos que es una fuente de corriente de 1 amperio, sin importar el tipo de corriente. Sabes que la corriente es de 1 A. Eso es todo.

Es por eso que lo llamas una fuente actual. Porque "proporciona" una corriente definida.

Una analogía: digamos que regalas manzanas. ¿Tienen un peso? ¡Seguro! ¿Eres una "fuente de masas"? No. Si regalas 10 manzanas, ¿sabes la masa? Usualmente no. Puedes contar las manzanas y tienen cierto peso, pero por lo general a la gente no le importa demasiado. ¿Tienen colores? ¡Seguro! ¿Huelen de alguna manera? ¡Seguro!

En este caso eres una fuente de manzana, no una fuente de masa, no una fuente de color, no una fuente de olor. Todo eso viene con la manzana, pero es secundario e INDEFINIDO.

Lo mismo se aplica a una fuente de corriente. Lo actual está especificado, todo lo demás llega de sorpresa (más o menos).

Intente reflexionar sobre esta noción, lenta y tranquilamente. La corriente es real. Es una realidad física [electrones moviéndose de alguna manera]. Es medible. Es variable [más o menos electrones en movimiento]. Se puede ver con una variedad de instrumentos [microscopio electrónico]. Entonces, el paso 1 es llegar a un acuerdo con la existencia de la forma mecánica de la corriente eléctrica: existe. El voltaje no es real. No tiene componentes mecánicos de ningún tipo. Entonces, para todos los que creen erróneamente que AMBOS, la corriente y el voltaje son reales y existen y dependen el uno del otro para tener un significado adicional, están equivocados. El término voltaje necesitaba ser descrito en el pasado para EXPLICAR la electricidad de una manera simple en lugar de dejar el tema confuso y sin explicación. El punto clave a comprender aquí es el significado de ¡EXISTIR!. La corriente existe. Es un componente mecánico [tiene masa] que comprende varios bloques de construcción [electrones; partículas; estructura atómica, más la interacción entre los constituyentes de acuerdo con las leyes de la física]. El voltaje NO existe porque no tiene masa. Creamos el valor del voltaje nosotros mismos al interponer un instrumento de medición diseñado y etiquetado para un propósito en un circuito cerrado que permite la continuación o el comienzo de la circulación de una corriente. Dependiendo de los parámetros físicos [a nivel de electrones] del circuito, dependerá de lo que veamos en nuestro humilde dispositivo de medición de voltaje. Curiosamente, NUNCA necesitamos definir el voltaje como un parámetro separado si estamos dispuestos a ceñirnos a la realidad de los dos componentes del circuito que realmente EXISTEN y definen el flujo de electrones con precisión [resistencia y corriente del circuito].