La corriente continua ( CC ) es un flujo unidireccional de carga eléctrica . Una celda electroquímica es un excelente ejemplo de energía CC. La corriente continua puede fluir a través de un conductor como un cable, pero también puede fluir a través de semiconductores , aisladores o incluso a través del vacío como en los haces de electrones o iones . La corriente eléctrica fluye en una dirección constante, a diferencia de la corriente alterna (CA). Un término utilizado antiguamente para este tipo de corriente era corriente galvánica . [1]
Las abreviaturas AC y DC se utilizan a menudo para significar simplemente alterna y directa , como cuando modifican la corriente o el voltaje . [2] [3]
La corriente continua se puede convertir a partir de un suministro de corriente alterna mediante el uso de un rectificador , que contiene elementos electrónicos (generalmente) o elementos electromecánicos (históricamente) que permiten que la corriente fluya solo en una dirección. La corriente continua se puede convertir en corriente alterna mediante un inversor .
La corriente continua tiene muchos usos, desde cargar baterías hasta grandes fuentes de alimentación para sistemas electrónicos, motores y más. En la fundición de aluminio y otros procesos electroquímicos se utilizan cantidades muy grandes de energía eléctrica suministrada mediante corriente continua . También se utiliza para algunos ferrocarriles , especialmente en zonas urbanas . La corriente continua de alto voltaje se utiliza para transmitir grandes cantidades de energía desde sitios de generación remotos o para interconectar redes eléctricas de corriente alterna.
La corriente continua fue producida en 1800 por la batería del físico italiano Alessandro Volta , su pila voltaica . [5] Aún no se entendía la naturaleza de cómo fluía la corriente. El físico francés André-Marie Ampère conjeturó que la corriente viajaba en una dirección de positivo a negativo. [6] Cuando el fabricante de instrumentos francés Hippolyte Pixii construyó el primer generador eléctrico de dinamo en 1832, descubrió que a medida que el imán utilizado pasaba por los bucles de alambre cada media vuelta, provocaba que el flujo de electricidad se invirtiera, generando una corriente alterna . [7] Por sugerencia de Ampère, Pixii añadió más tarde un conmutador , un tipo de "interruptor" donde los contactos en el eje funcionan con contactos de "escobilla" para producir corriente continua.
A finales de la década de 1870 y principios de la de 1880 se empezó a generar electricidad en las centrales eléctricas . Inicialmente se configuraron para alimentar iluminación de arco (un tipo popular de alumbrado público) que funciona con corriente continua o alterna de muy alto voltaje (generalmente superior a 3000 voltios). [8] A esto le siguió el uso generalizado de corriente continua de bajo voltaje para iluminación eléctrica interior en negocios y hogares después de que el inventor Thomas Edison lanzara su " servicio público " eléctrico basado en bombillas incandescentes en 1882. Debido a las importantes ventajas de la corriente alterna sobre la corriente continua. Al utilizar transformadores para aumentar y disminuir voltajes para permitir distancias de transmisión mucho más largas, la corriente continua fue reemplazada en las siguientes décadas por la corriente alterna en el suministro de energía. A mediados de la década de 1950, se desarrolló la transmisión de corriente continua de alto voltaje , y ahora es una opción en lugar de los sistemas de corriente alterna de alto voltaje de larga distancia. Para cables submarinos de larga distancia (por ejemplo, entre países, como NorNed ), esta opción de CC es la única opción técnicamente viable. Para aplicaciones que requieren corriente continua, como sistemas de energía de tercer carril , la corriente alterna se distribuye a una subestación, que utiliza un rectificador para convertir la energía en corriente continua.
El término CC se utiliza para referirse a sistemas de energía que utilizan solo una polaridad eléctrica de voltaje o corriente, y para referirse al valor medio local constante, de frecuencia cero o que varía lentamente de un voltaje o corriente. [9] Por ejemplo, el voltaje a través de una fuente de voltaje CC es constante al igual que la corriente a través de una fuente de corriente continua . La solución DC de un circuito eléctrico es la solución donde todos los voltajes y corrientes son constantes. Se puede demostrar que cualquier voltaje estacionario o forma de onda de corriente se puede descomponer en una suma de un componente de CC y un componente variable en el tiempo de media cero; el componente de CC se define como el valor esperado, o el valor promedio del voltaje o la corriente en todo el tiempo.
Aunque DC significa "corriente continua", DC a menudo se refiere a "polaridad constante". Según esta definición, los voltajes de CC pueden variar con el tiempo, como se ve en la salida bruta de un rectificador o la señal de voz fluctuante en una línea telefónica.
Algunas formas de CC (como la producida por un regulador de voltaje ) casi no tienen variaciones de voltaje , pero aún pueden tener variaciones en la potencia de salida y la corriente.
Un circuito de corriente continua es un circuito eléctrico que consta de cualquier combinación de fuentes de voltaje constante, fuentes de corriente constante y resistencias . En este caso, los voltajes y corrientes del circuito son independientes del tiempo. El voltaje o la corriente de un circuito en particular no depende del valor pasado de ningún voltaje o corriente del circuito. Esto implica que el sistema de ecuaciones que representa un circuito de CC no involucra integrales ni derivadas con respecto al tiempo.
Si se agrega un capacitor o inductor a un circuito de CC, el circuito resultante no es, estrictamente hablando, un circuito de CC. Sin embargo, la mayoría de estos circuitos tienen una solución de CC. Esta solución proporciona voltajes y corrientes al circuito cuando el circuito está en estado estable de CC . Un circuito de este tipo está representado por un sistema de ecuaciones diferenciales . La solución de estas ecuaciones generalmente contiene una parte transitoria o variable en el tiempo , así como una parte constante o de estado estacionario. Es esta parte de estado estacionario la que constituye la solución de CC. Hay algunos circuitos que no tienen solución DC. Dos ejemplos simples son una fuente de corriente constante conectada a un capacitor y una fuente de voltaje constante conectada a un inductor.
En electrónica, es común referirse a un circuito alimentado por una fuente de voltaje de CC, como una batería o la salida de una fuente de alimentación de CC, como un circuito de CC, aunque lo que se quiere decir es que el circuito funciona con CC.
En un circuito de CC, una fuente de alimentación (por ejemplo, una batería, un condensador, etc.) tiene un terminal positivo y negativo y, de la misma manera, la carga también tiene un terminal positivo y negativo. Para completar el circuito, es necesario que fluyan cargas positivas desde la fuente de energía a la carga. Las cargas luego regresarán al terminal negativo de la carga, que luego regresará al terminal negativo de la batería, completando el circuito. Si se desconecta el terminal positivo o negativo, el circuito no estará completo y las cargas no fluirán.
En algunas aplicaciones de circuitos de CC, la polaridad no importa, lo que significa que puede conectar el positivo y el negativo al revés y el circuito seguirá completo y la carga seguirá funcionando normalmente. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones de CC, la polaridad sí importa y conectar el circuito al revés hará que la carga no funcione correctamente.
La CC se encuentra comúnmente en muchas aplicaciones de voltaje extra bajo y en algunas aplicaciones de bajo voltaje , especialmente cuando funcionan con baterías o sistemas de energía solar (ya que ambos pueden producir solo CC).
La mayoría de los circuitos o dispositivos electrónicos requieren una fuente de alimentación de CC .
Las instalaciones domésticas de CC suelen contar con tipos de tomas , conectores , interruptores y luminarias diferentes a los adecuados para corriente alterna. Esto se debe principalmente a que se utilizan voltajes más bajos, lo que da como resultado corrientes más altas para producir la misma cantidad de energía .
Generalmente es importante con un aparato de CC observar la polaridad, a menos que el dispositivo tenga un puente de diodos para corregir esto.
EMerge Alliance es la asociación industrial abierta que desarrolla estándares de distribución de energía CC en casas híbridas y edificios comerciales . [ cita necesaria ]
La mayoría de las aplicaciones automotrices utilizan CC. Una batería de automóvil proporciona energía para el arranque del motor, la iluminación, el sistema de encendido, los controles de clima y el sistema de información y entretenimiento, entre otros. El alternador es un dispositivo de CA que utiliza un rectificador para producir CC para cargar la batería. La mayoría de los vehículos de pasajeros de carretera utilizan nominalmente sistemas de 12 V. Muchos camiones pesados, equipos agrícolas o equipos de movimiento de tierras con motores diésel utilizan sistemas de 24 voltios. En algunos vehículos más antiguos se utilizaba 6 V, como en el Volkswagen Beetle clásico original . En un momento se consideró un sistema eléctrico de 42 V para automóviles, pero encontró poca utilidad. Para ahorrar peso y cables, a menudo la estructura metálica del vehículo se conecta a un polo de la batería y se utiliza como conductor de retorno en un circuito. A menudo, el polo negativo es la conexión a "tierra" del chasis, pero se puede utilizar tierra positiva en algunos vehículos marinos o de ruedas. En un vehículo eléctrico de batería , suele haber dos sistemas de CC separados. El sistema de CC de "bajo voltaje" normalmente funciona a 12 V y cumple el mismo propósito que en un vehículo con motor de combustión interna. El sistema de "alto voltaje" funciona a 300-400V (dependiendo del vehículo), y proporciona energía a los motores de tracción . [10] El aumento del voltaje de los motores de tracción reduce la corriente que fluye a través de ellos, lo que aumenta la eficiencia.
El equipo de comunicación de la central telefónica utiliza una fuente de alimentación estándar de −48 V CC. La polaridad negativa se logra poniendo a tierra el terminal positivo del sistema de suministro de energía y el banco de baterías . Esto se hace para evitar deposiciones de electrólisis . Las instalaciones telefónicas cuentan con un sistema de baterías para garantizar el mantenimiento de la energía de las líneas de abonado durante los cortes de energía.
Otros dispositivos pueden recibir alimentación desde el sistema de CC de telecomunicaciones utilizando un convertidor CC-CC para proporcionar cualquier voltaje conveniente.
Muchos teléfonos se conectan a un par de cables trenzados y usan una T polarizada para separar internamente el componente de CA del voltaje entre los dos cables (la señal de audio) del componente de CC del voltaje entre los dos cables (usado para alimentar el teléfono). ).
Los sistemas de transmisión de energía eléctrica de corriente continua de alto voltaje (HVDC) utilizan CC para la transmisión masiva de energía eléctrica, en contraste con los sistemas de corriente alterna más comunes. Para la transmisión a larga distancia, los sistemas HVDC pueden ser menos costosos y sufrir menores pérdidas eléctricas.
Las aplicaciones que utilizan pilas de combustible (que mezclan hidrógeno y oxígeno junto con un catalizador para producir electricidad y agua como subproductos) también producen sólo CC.
Los sistemas eléctricos de los aviones ligeros suelen ser de 12 V o 24 V CC, similares a los de los automóviles.
Medios relacionados con la corriente continua en Wikimedia Commons
