Naizmjenična struja
Ovaj članak ili neki od njegovih odlomaka nije dovoljno potkrijepljen izvorima (literatura, veb-sajtovi ili drugi izvori). |
Naizmjenična struja je električna struja kojoj se smjer mijenja u vremenu.
Pojam
urediElektrična struja je usmjereno protjecanje nosioca električnih naboja, pri čemu se najčešće misli na proticanje elektrona kroz metalne provodnike, ali to također može biti i proticanje iona u provodljivim rastvorima, prelazak naelektrisanih čestica (npr. α i β) kroz vakuum, pomjeranje šupljina u poluprovodnicima i drugo. Ako to proticanje vremenom mijenja smjer, tada je to naizmjenična struja. Nije potrebno da iznos ili smjer te struje bude u vremenu pravilan, niti simetričan u oba smjera.
Najčešće se pod naizmjeničnom strujom podrazumjeva simetričan oblik, kod kojeg su oblici struje dok teče u svakom od smjerova jednaki po svemu osim po smjeru. Kako su i trajanja toka struje u svakom od smjerova jednaka, onda se ta trajanja zovu poluperiode koje zajedno čine cjelinu koja se ponavlja - periodu. Takav oblik struje se može matematički prikazati i kao zbir niza struja (zvanih „harmonici”) sinusnog oblika. Ta se činjenica koristi za olakšavanje proračuna, jer se gotovi proračuni za sinusni oblik odgovarajuće primjenjuju i na druge oblike struje.
Ekonomski značaj
urediZnačaj i prednosti naizmjenične struje je isticao Nikola Tesla, iako se pri tome morao oduprijeti velikom pritisku američkog izumitelja Thomasa Alve Edisona.
Prijenos energije
urediJedna ekonomska prednost naizmjeničnih struja je prijenost iste na velike udaljenosti, uz vrlo male gubitke. Za prijenos snage nije važan ni samo iznos napona, ni samo iznos struje, već njihov umnožak. Gubici zavise od neizbježnog otpora provodnika i kvadrata struje koja kroz njega protiče. Uz povećanje napona, i odgovarajuće smanjenje struje, moguće je prenositi istu snagu uz manje gubitke. Povećanje napona se za naizmjenične struje može vrlo jednostavno može provesti pomoću transformatora.
Višefazni sistem naizmjeničnih struja
urediIstovremenim kreiranjem nekoliko struja koje su međusobno fazno pomaknute (obično za 120 stepeni) postiže se veća efektivnost električnih generatora i elektromotora, tj. uz istu veličinu i masu mašine moguće je postići veću snagu.
Ova činjenica se koristi npr. u automobilima koji, iako imaju instalaciju za istosmjernu struju, koriste mali trofazni sinhroni generator, alternator, za proizvodnju električne energije koja se potom ispravlja ispravljačem u istosmjernu struju.
Indukcioni motori s rotirajućim magnetnim poljem
urediPuno važnija prednost višefaznog sistema naizmjeničnih struja je da se tim sistemom jednostavno proizvodi rotirauće magnetsko polje koje omogućuje izgradnju električnih mašina (generatora i motora) bez kolektora i četkica (dijelovi elektromotora/generatora). Takve mašine se odlikuju velikom pouzdanošću, trajnošću i višom učinkovitošću od kolektorskih mašina.
Bežični prijenos energije i informacija
urediPosljedica proticanja naizmjenične struje je i slanje elektromagnetnih valova, što je Nikola Tesla uočio i primijenio za prijenos energije bežično. Ako se iznos tako prenesene energije mijenja, moguće je na bežični način prijemnoj strani slati konvencionalne signale. Tako se mogu prenositi telegrafski kodovi, glas, upravljati udaljenim aparatima i automatima, prenositi sliku i druge oblike informacija. O tome kome pripada zasluga za izum radija (tj. kome pripadaju patenti) se vodila bitka. Guglielmo Marconi je tvrdio da zasluga pripada njemu, ali nakon duge pravne borbe Vrhovni sud SAD-a je ipak presudio u korist Nikole Tesle.