Једносмерна струја

Из пројекта Википедија

Једносмерна струја је физичка појава протока електричног наелектрисања од вишег ка нижем потенцијалу и непроменљивог је смера. Ово се обично дешава у проводницима, али наелектрисање такође може да тече и кроз полупроводнике, изолаторе и чак у вакууму као електрични млаз. Код једносмерне струје, налектрисање тече у истом правцу, за разлику од наизменичне струје.

Типови једносмерне струје

Прву комерцијалну мрежу за пренос електричне енергије је развио Томас Едисон крајем 19. века користећи једносмерну струју. Због тога што је наизменична струја много погоднија за преноси и дистрибуцију од једносмерне, данас скоро сви системи за пренос електричне енергије користе наизменичну струју, према идеји и реализацији Николе Тесле.

[уреди] Различите дефиниције

У електротехници, термин једносмерна струја је обично синоним за константну струју. На пример, напон на крајевима једносмерног напонског извора је константан без обзира на промену отпорности потрошача којом се оптерећује извор. Таква једносмерна струја има константан напон, али струја може варирати у складу са Омовим законом. Могуће је потрошач прикључити и на константан струјни извор, када ће струја кроз отпорник бити непроменљива без обзира на могућу промену отпора потрошача, што са друге стране изазива промену напона. У идеалној ситуацији, када се непроменљиви отпорник повеже на константни извор (било напонски било струјни) струја која тече кроз њега и напон на његовим крајевима су временски непроменљиви.

Појам једносмерне струје се понекад везује уз појам непроменљивог поларитета. Уз ову дефиницију, напон једносмерне струје може да се мења током времена али је сво време један крај на позитивнијем потенцијалу од другог и може пасти на нулу, али не сме променити поларитет. Такав је необрађен напон на излазу исправљача или флуктуирајћи звучни сигнал у телефонској линији.

Може се доказати да се сложени периодични таласни облик струје и напона у линеарној средини Фуријеовом трансформацијом може раставити на суму једносмерне компоненте и компоненте коју чини синусоидална (простопериодична) временски променљива струја. Средња вредност временски променљиве компоненте је нула.

Неки облици једносмерне струје (као они које производи регулатор напона) скоро да немају варијације у напону, али можда још увек имају варијације у излазној снази и струји.

[уреди] Извори

[уреди] Хемијски извори

Хемијски извори су били први генератори који су у дужем временском интервалу могли да произведу електричну струју. Италијан Луиђи Галвани, професор анатомије, је приметио да се ноге мртве жабе грче када их је спојио са два комада различитог метала. Алесандро Волта, професор физике, је био убеђен да узрок грчењу треба тражити у електричној струји коју производе ти метали. После многих експеримената, он је 1800. изумео Волтин стуб. Волта је нагомилао плочице од бакра и гвожђа једне на друге, а између њих је ставио папирне улошке претходно умочене у слану воду. То је произвело струју и представљало је прву батерију.

Постоје десетина врста хемијских извора који се међусобно разликују по употребљеним металним електродама и електролитима, а тиме и својим електричним особинама. Хемијски извори се деле на примарне и секундарне изворе. Примарни извори се могу употребити само једном, док се секундарни извори могу пунити пропуштањем једносмерне струје у супротном смеру. Пошто су извори овакаве врсте способни да акумулирају енергију, они су добили име акумулатори. Сви хемијски извори имају заједничку особину да ако кроз њих постоји струја као последица њихове електромоторне силе (или у случају секундарних извора као последица спољашњег прикљученог напона који делује супротно од те ЕМС), обавезно долази до хемијских промена на електролиту или на електродама. У многим случајевима долази до издвајања неког гаса (на пример, водоника) на једној од електрода. Поред још неких ефеката мехурићи гаса образују око електроде изолациони слој, због чега струја кроз извор постепено слаби и на крају сасвим нестаје.

Данас се од примарних извора највише користи цинк-угљеничне батерије и алкалне батерије. Оловни и челични акумулатори примену налазе у аутомобилима, а никл-кадмијумске и литијум-јонске батерије се користе у мобилним телефонима.

[уреди] Примене

Инсталације једносмерне струје обично имају другачије типове утичница, склопки и инсталационог прибора од оних којих се користе за наизменичне струје, највише захвљујући малом напону за који се користе. Обично је код једносмерне струје важно да се не обрне поларитет осим ако уређај има исправљачки мост да исправи ово (највећи број уређаја који користе батерије немају ово).

Пренос електричне енергије једносмерном струјом високог напона се користи за пренос енергије на велике раздаљине и за подморске каблове, са напонима од неколико kV до MV.

Једносмерна струја се често среће у уређајима који користе ниске напоне, нарочито тамо где се они напајају из батерија или сунчевих ћелија, пошто оне могу да производе само једносмерну струју. Већина уређаја са сопственим напајањем користи једносмерну струју, иако су алтенатори наизменични уређаји који користе исправљаче да произведу једносмерну струју. Већина електронских кола захтева једносмерно напајање. Уређаји који користе гориве ћелије (ПЕМ ћелија од мешавине водоника и кисеоника уз помоћ катализатора производи електрицитет и воду као споредан производ) такође дају само једносмерну струју.

Већина телефона је повезана упреденим парицама и изнутра раздваја наизменичну компоненту напона (аудио сигнал) од једносмерне компоненте напона (који се користи да напаја телефон).

Рачунари се прикључују на стандардне прикључке (наизменичног напона) 220V, али се у исправљачкој јединици генеришу једносмерни напони од +3.3V, +5V, +12V, -5V, -12V који се разводе до потрошача у унутрашњости рачунара. Телекомуникациона опрема користи стандард -48V једносмерне побуде. Негативан поларитет је постигнут уземљењем позитивног краја напојног система и батерије.