Gleichspannung

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Eine Gleichspannung ist eine elektrische Spannung, die sich über einen längeren Betrachtungszeitraum nicht ändert. Sie hat zu jedem Zeitpunkt dasselbe Vorzeichen und denselben Betrag. In manchen Anwendungen wird auch dann von Gleichspannung gesprochen, wenn die Spannung lediglich – im Gegensatz zur Wechselspannung – nicht die Polarität wechselt.

Schaltzeichen gemäß[1] für eine ideale Gleichspannungsquelle mit der elektrischen Spannung U

Erzeugung[Bearbeiten]

Galvanische Zellen, Solarzellen oder der Unipolargenerator sind unmittelbar Gleichspannung erzeugende Spannungsquellen. Die von herkömmlichen elektrischen Generatoren aufgrund einer mechanischen Bewegung erzeugte elektrische Spannung ist hingegen ohne Gleichrichtung eine Wechselspannung.

Eine durch Gleichrichtung und Glättung entstandene Spannung

Diese Wechselspannung kann mittels Halbleiter-Gleichrichter oder mechanischem Gleichrichter, dem Kommutator, gleichgerichtet werden. Dabei entsteht eine Mischspannung, deren Mittelwert als Gleichspannung bezeichnet wird.[2][3] Mit Glättungskondensatoren, alternativ bei größeren Strömen oder bei getakteten Netzteilen auch mit vorgeschalteten Spulen, kann der überlagerte Wechselanteil erheblich vermindert werden, so dass nur noch eine kleine Restwelligkeit bleibt; zugleich kann der Gleichanteil bis fast zum Scheitelwert der ursprünglichen Wechselspannung erhöht werden. Je größer die Kapazität des Kondensators bzw. die Induktivität der Spule ist, desto kleiner ist der Spitze-Tal-Wert der überlagerten Wechselspannung. Die zugehörige einem Verbraucher zur Verfügung gestellte Spannung kann nun als Gleichspannung betrachtet werden. Insbesondere bei der Anwendung in kommunikationstechnischen Anlagen ist nur eine sehr kleine Restwelligkeit erlaubt, um die empfindliche Elektronik nicht zu stören. In der Audiotechnik ist bei unzureichender Glättung ein Netzbrumm hörbar.

Je nach Erfordernis kann mit elektronischen Spannungsreglern weiter „geglättet“ werden. Hochwertige Spannungsregler werden mit (für sich alleine wenig belastbaren) Referenzspannungsquellen angesteuert.

Ferner entsteht Gleichspannung zum Beispiel durch Reibung und bei der Bildung von Gewittern; diese ist aber technisch nicht nutzbar.

Schreibweise[Bearbeiten]

Das Formelzeichen für die physikalische Größe „elektrische Spannung“ ist das U;[4] bei Verwechselungsgefahr mit Wechsel- oder Mischspannung wird eine Gleichspannung gekennzeichnet durch einen waagerechten Strich als Index an das Formelzeichen, also U_- .[2][3] Das Einheitenzeichen V für Volt soll nicht mit einem Kennzeichen versehen werden.[5] Für eine Gleichspannung von 12 V ist

U_- = 12 V

zu schreiben. Wenn der Strich nicht verwendet werden kann, wird abgeleitet vom angelsächsischen Sprachraum der Index DC (engl. direct current) verwendet – sowohl bei Strom (current) als auch bei Spannung (voltage), also U_\text{DC }. Die Anfügung an das Volt als Einheitenzeichen VDC (engl. volts direct current) ist wie oben nach deutscher Normung nicht zulässig.

In bestimmten Zusammenhängen (vorzugsweise bei Bausteinen der Digitaltechnik) werden Gleichspannungen bzw. die Anschlüsse dafür auch gekennzeichnet mit

  • U_\text{SS} für Bezugspotential oder Masse ⊥
  • U_\text{CC} oder U_\text{DD} für positive Spannung gegen ⊥
  • U_\text{EE} für negative Spannung gegen ⊥

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. DIN EN 60617-2:1997 Graphische Symbole für Schaltpläne
  2. a b DIN 5483-2:1982 Zeitabhängige Größen
  3. a b DIN 40110-1:1994 Wechselstromgrößen
  4. DIN 1304-1:1994 Formelzeichen
  5. DIN 1313:1998 Größen