Arus bolak-balik: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Menambah teks dan referensi |
Tidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler |
||
(13 revisi perantara oleh 8 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Types of current-id.svg|jmpl|Diagram arus bolak-balik (garis hijau) dan [[arus searah]] (garis merah)]]
'''Arus bolak-balik''' ({{lang-en|alternating current}}) adalah [[arus listrik]] yang memiliki arah arus yang berubah-ubah secara bolak-balik. Sifat arus bolak-balik berbeda dengan [[arus searah]] yang arah arusnya tidak berubah-ubah terhadap waktu. Bentuk gelombang dari arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida sehingga memungkinkan pengaliran energi secara efisien. Arus bolak-balik juga dapat mengalir dalam bentuk gelombang [[segitiga]] atau bentuk gelombang [[segi empat]].{{Sfn|Ponto|2018|p=51}} Secara umum, penyaluran listrik arus bolak-balik dari sumber listrik menuju ke kantor-kantor atau rumah-rumah [[penduduk]]. Arus bolak-balik juga dialirkan sebagai sinyal-sinyal [[radio]] atau [[audio]] yang disalurkan melalui [[kabel]]. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.{{Sfn|Ponto|2018|p=51}}
Sistem arus listrik bolak balik dibuat di [[Great Barrington]], [[Massachusetts]] oleh [[William Stanley]] yang didukung oleh Westinghouse. Pada saat itu Nikola Tesla juga memulai penjualan sistem listrik bolak baliknya di New York, tetapi gagal karena new york telah mengadopsi sistem listrik arus searah. Pada tahun 1887 C.S. Bradley membuat generator bolak balik 3 fase yang merupakan alat yang membuat arus listrik bolak balik lebih efisien dan bisa dipakai hingga pada saat ini. Pada tahun 1900 generator bolak balik 3 fase menjadi prinsip dasar sumber tenaga listrik di dunia.{{Sfn|Ponto|2018|p=52}}▼
== Sejarah penggunaan ==
Pada tahun 1835, [[Hippolyte Pixii]] membuat [[pembangkit listrik]] arus bolak balik yang pertama. Pixii membuat alat tersebut dengan putaran magnet. Hingga tahun 1822, pembangkit listrik arus bolak-balik yang dibuat oleh Pixii tidak menarik perhatian para ilmuwan karena desain pembangkit listrik difokuskan pada pembangkit listrik arus searah. Kajian tentang arus bolak-balik baru dimulai pada tahun 1882 dengan perkembangan yang pesat. Berbagai penemuan yang bersangkutan dengan listrik arus bolak-balik dilakukan oleh para ilmuwan kelistrikan seperti [[Thomas Alva Edison]] dan [[Nikola Tesla]]. [[Sebastian Ferranti]] dan [[William Thomson, 1st Baron Kelvin|Lord Kelvin]] akhirnya menciptakan teknologi pembangkit listrik arus bolak-balik dan transformator yang paling awal.{{Sfn|Ponto|2018|p=51-52}}
▲Sistem arus listrik bolak
== Formula ==▼
Penggunaan arus bolak-balik mengalami perkembangan teknologi yang pesat serta kemudahan listrik arus bolak-balik dalam [[transmisi tenaga listrik]] dan distribusi tenaga listrik, menjadikan arus bolak-balik menjadi pesaing dari arus searah. Penyaluran tenaga listrik arus searah yang dimulai pada akhir abad ke-19 Masehi oleh [[Thomas Alva Edison]] kemudian digantikan oleh arus bolak-balik. {{Sfn|Ponto|2018|p=52}}
=== Generator arus bolak-balik ===▼
Arus bolak-balik dapat dihasilkan menggunakan generator listrik dengan [[frekuensi]] rendah. Frekuensi pembangkitan listrik arus bolak-balik tidak lebih dari 1 kHz.
== Bentuk ==▼
=== Gelombang sinus ===▼
[[Gelombang sinus]] merupakan bentuk arus bolak-balik yang paling sederhana. Arus berbentuk gelombang sinus dihasilkan oleh beragam jenis pembangkit listrik yang menggunakan [[turbin]] sebagai penggerak rotor generatornya. Jenis pembangkit ini diantaranya ialah [[pembangkit listrik tenaga air]], [[PLTU Batubara|pembangkit listrik tenaga uap batu bara]], [[Tenaga angin lepas pantai|pembangkit listrik tenaga angin]], dan [[pembangkit listrik tenaga nuklir]].{{Sfn|Abdullah|2017|p=483-484}}▼
== Satuan pengukuran ==▼
Satuan pengukuran arus listrik yang digunakan secara [[Mancanegara|internasional]] adalah [[Ampere]]. Standar satuan ini pertama kali ditetapkan pada tahun 1893 bersama dengan satuan [[Ohm]] dan satuan [[Volt]]. Hasil akhir dari pertemuan internasional tersebut adalah penetapan nilai dari satuan Amper internasional.
== Perumusan ==
=== Tegangan listrik ===
[[Berkas:Sine wave 2.svg|ka|jmpl|A sine wave, over one cycle (360°). The dashed line represents the [[Root mean square]] (RMS) value at about 0.707]]
Adanya arus bolak balik berarti [[tegangan listrik]] tersebut juga bolak
:<math>v(t)=V_\mathrm{peak}\cdot\sin(\omega t)</math>,
Baris 24 ⟶ 40:
Jumlah puncak-ke-puncak tekanan bolak balik direpresentasikan dengan perbedaan antara puncak positif ke puncak negatif. tekanan puncak-ke-puncak bisa ditulis dengan hubungan <math>V_{\rm pp}</math> or <math>V_{\rm P-P}</math>, yang bernilai <math>V_{\rm peak} - (-V_{\rm peak}) = 2 V_{\rm peak}</math>.
===
{{main|AC power}}
Hubungan antara [[daya listrik]] dan tegangan listrik bolak
:<math>P = \frac{v^2}{R}</math> di mana <math>R</math> adalah hambatan muatan.
Dibandingkan dengan menggunakan hubungan, <math>P</math>, Lebih efektif jika menggunakan hasil tengah-tengah (bila mana hasil tengah-tengah bisa didapatkan di manapun). Jadi, daya bolak balik bisa direpresentasikan oleh hasil
: <math>P_{\rm time~averaged} = \frac{{V^2}_{\rm rms}}{R}.</math>
: <math>v(t)=V_\mathrm{peak}\sin(\omega t)</math>
: <math>i(t)=\frac{v(t)}{R}=\frac{V_\mathrm{peak}}{R}\sin(\omega t)</math>
Baris 42 ⟶ 58:
: <math>\sin^2 x = \frac {1 - \cos 2x}{2}</math>
===
* Untuk
: <math>
\begin{align}
Baris 62 ⟶ 78:
== Frekuensi ==
Frekuensi sistem listrik berbeda-beda di [[negara]] yang berbeda, tetapi biasanya berkisar di antara 50-60
== Penerapan praktis ==
=== Motor listrik arus bolak-balik ===
== Transformator ==▼
[[Motor listrik]] arus bolak balik menggunakan
'''Transformator''' atau '''trafo''' merupakan salah satu alat yang memiliki prinsip kerja mampu mengkonversi dari alternating current (AC) ke alternating current (AC) dengan cara memindahkan [[tenaga listrik]] arus bolak-balik antar dua lilitan kawat atau lebih melalui induksi elektromagnetik. Prinsip transformator ini membuat transformator menjadi salah satu alat yang mempunyai keunggulan dari alat lain.{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=67}}▼
====
[[Sistem kelistrikan]] modern dimulai ketika motor induksi menggunakan arus bolak-balik. Penggunaan arus bolak-balik pada motor induksi dilakukan pertama kali oleh [[Nikola Tesla]].<ref>{{Cite book|last=Elshabrina|first=|date=2016|url=http://e-perpustakaan.kemendesa.go.id/admin/assets/front/katalog/file/BUKU-PINTAR-TOKOH-PENEMU-PALING-HEBAT-DI-DUNIA--1.pdf|title=Buku Pintar Tokoh Penemu Paling Hebat di Dunia|location=Yoyakarta|publisher=Cemerlang Publishing|isbn=|pages=88|url-status=live}}{{Pranala mati|date=April 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> Arus bolak-balik menjadi penggerak dari rotor pada motor arus bolak-balik. Rotor terletak di bagian dalam motor dan merupakan bagian yang dapat berputar.
Dalam kendali motor AC, [[transformator]] berperan untuk mengurangi tegangan pada terminal motor selama periode percepatan, cara ini dinamakan pengasut autotransformator. Motor AC membutuhkan arus start yang sangat besar sehingga dibutuhkan suatu cara agar mtor ini mampu bekerja secara efektif dan efesien. Selama starting dengan pereduksian tegangan, motor itu terhubung ke tap-tap pada autotransformator. Tegangan starting yang rendah membuat motor tersebut menarik arus yang lebih sedikit dan menghasilkan torsi yang lebih sedikit dibandingkan jika ia terhubung langsung dengan tegangan jala-jala (PLN). Perpindahan tegangan dapat diatur pada suatu relay jika perpindahannya mengalami pengurangan tegangan tegangan total. Suatu relay yang sensitif terhadap arus mungkin digunakan untuk mengendalikan perpindahan untuk memperoleh percepatan yang terbatas-arus.{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=77}}▼
Motor listrik arus bolak balik telah digunakan pada [[peralatan listrik]] [[rumah tangga]] seperti [[mesin cuci]], [[kipas angin]], dan [[penyejuk udara]]. Di dalam proses kontrol gerak pada industri, motor induksi merupakan motor listrik yang paling umum digunakan. Motor induksi arus bolak-balik memiliki desain yang sederhana dengan tingkat pemeliharaan yang rendah. Sumber tegangan listrik untuk melakukan kerja pada motor listrik dapat diperoleh secara langsung melalui sumber listrik arus bolak-balik yang tersedia di dalam instalasi listrik bangunan.{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=28}}▼
=== Strukur Transformator ===▼
==== Motor sinkron ====▼
[[Motor sinkron]]
▲=== Transformator ===
▲
==== Kendali motor arus bolak-balik ====
▲Dalam kendali motor
[[Berkas:Transformator scheme ru.svg|transformator_scheme_ru.svg]]
Baris 80 ⟶ 107:
<math>\frac{\delta\phi}{\delta\,t}=\frac{V_p}{N_p}=\frac{V_s}{N_s}</math>
Dengan menyusun ulang [[persamaan]] akan didapat <math>\frac{V_p}{V_s}=\frac{N_p}{N_s}</math>. Dari rumus-rumus di atas, didapat pula: <math>V_p\,I_p=V_s\,I_s</math>
Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder.
▲Motor arus bolak balik menggunakan [[arus listrik]] yang memiliki prinsip kerja yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Bagian dasar dari motor listrik ini yaitu: "stator" dan" rotor". Komponen listrik berputar untuk memutar asmotor disebut rotor, dan komponen yang merupakan tempat dimana rotor berputar disebut stator. Kecepatan yang sulit dikendalikan menjadi salah satu kelemahan dan merupakan pembeda dari motor DC. Untuk mengatasi kelemahan dan kerugian motor AC yang sulit dikendalikan pada saat berputar, maka motor AC dilengkapi sebuah penggerak yang bernama frekuensi variabel yang berfungsi untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Salah satu keunggulan dari motor AC adalah Motor yang paling popular di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=5}}
▲=== Motor induksi ===
▲[[Sistem kelistrikan]] modern dimulai ketika motor induksi menggunakan arus bolak-balik. Penggunaan arus bolak-balik pada motor induksi dilakukan pertama kali oleh [[Nikola Tesla]].<ref>{{Cite book|last=Elshabrina|first=|date=2016|url=|title=Buku Pintar Tokoh Penemu Paling Hebat di Dunia|location=Yoyakarta|publisher=Cemerlang Publishing|isbn=|pages=88|url-status=live}}</ref> Arus bolak-balik menjadi penggerak dari rotor pada motor arus bolak-balik. Rotor terletak di bagian dalam motor dan merupakan bagian yang dapat berputar. Perpuataran rotor terjadi karena adanya torsi yang bekerja pada porosnya. Torsi dihasilkan oleh medan magnet yang berputar akibat arus bolak-balik.{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=29}}
▲Motor listrik arus bolak balik telah digunakan pada [[peralatan listrik]] [[rumah tangga]] seperti [[mesin cuci]], [[kipas angin]], dan [[penyejuk udara]]. Di dalam proses kontrol gerak pada industri, motor induksi merupakan motor listrik yang paling umum digunakan. Motor induksi arus bolak-balik memiliki desain yang sederhana dengan tingkat pemeliharaan yang rendah. Sumber tegangan listrik untuk melakukan kerja pada motor listrik dapat diperoleh secara langsung melalui sumber listrik arus bolak-balik yang tersedia di dalam instalasi listrik bangunan.{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=28}}
▲=== Motor sinkron ===
▲Motor sinkron merupakan salah satu bagian dari [[Motor arus bolak-balik|motor AC]] dimana prinsip kerjanya jika kumparan stator atau armatur mendapatkan tegangan sumber bolak-balik (AC) 3 phasa, maka pada kumparan stator timbul fluks magnet putar. Kumparan stator menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) jika fluks magnet putar ini setiap saat akan memotong kumparan. Fluks putar yang dihasilkan oleh arus bolak-balik tidak seluruhnya tercakup oleh kumparan stator. Dengan perkataan lain, pada kumparan stator timbul fluks bocor dan dinyatakan dengan hambatan armatur (Ram) dan reaktansi armatur (Xam). Kumparan rotor terletak antara kutub-kutub magnit KU dan KS yang juga mempunyai fluks magnet. Kedua [[Fluks magnetik|fluks magnet]] tersebut akan saling berinteraksi dan mengakibatkan rotor berputar dengan kecepatan putar rotor sinkron dengan kecepatan putar stator.{{Sfn|Bagia dan Parsa|2018|p=29}}
▲== Satuan pengukuran ==
▲Satuan pengukuran arus listrik yang digunakan secara [[Mancanegara|internasional]] adalah [[Ampere]]. Standar satuan ini pertama kali ditetapkan pada tahun 1893 bersama dengan satuan [[Ohm]] dan satuan [[Volt]]. Hasil akhir dari pertemuan internasional tersebut adalah penetapan nilai dari satuan Amper internasional. Amper internasional dijelaskan sebagai jumlah arus listrik secara konstan yang mampu melalui Iarutan [[perak nitrat]] dalam air yang sesuai dengan spesifikasi standar. [[Sedimentasi|Pengendapan]] perak dilakukan dalam kecepatan 0,001118 gram per detik. Pada tanggal 1 Januari 1948 ditetapkan sebuah standar baru yang menjadi standar absolut hingga saat ini. Dalam standar absolut ditetapkan bahwa satu Amper internasional sama dengan nilai dari 0,99835 amper absolut.<ref>{{Cite book|last=Poerwanto, Hidayati, J., dan Anizar|first=|date=2012|url=https://www.academia.edu/21745453/1917_Instrumentasi_dan_Alat_Ukur|title=Instrumen dan Alat Ukur|location=Yogyakarta|publisher=Graha Ilmu|isbn=978-979-756-360-8|pages=7|url-status=live}}</ref>
▲=== Generator arus bolak-balik ===
▲Arus bolak-balik dapat dihasilkan menggunakan generator listrik dengan frekuensi rendah. Frekuensi pembangkitan listrik arus bolak-balik tidak lebih dari 1 kHz. Prinsip pembangkitan arus bolak-balik dilakukan dengan memanfaatkan prinsip elektromagnetisme. Dua kutub medan magnet ditempatkan pada sebuah kumparan dengan liltan konduktor . Medan magnet dan kuat arus listrik bolak-balik yang dihasilkan didasarkan pada luas permukaan kumparan.{{Sfn|Gertshen, Kneser dan Vogel|1996|p=176}}
▲== Bentuk ==
▲=== Gelombang sinus ===
▲Gelombang sinus merupakan bentuk arus bolak-balik yang paling sederhana. Arus berbentuk gelombang sinus dihasilkan oleh beragam jenis pembangkit listrik yang menggunakan turbin sebagai penggerak rotor generatornya. Jenis pembangkit ini diantaranya ialah [[pembangkit listrik tenaga air]], [[PLTU Batubara|pembangkit listrik tenaga uap batu bara]], [[Tenaga angin lepas pantai|pembangkit listrik tenaga angin]], dan [[pembangkit listrik tenaga nuklir]].{{Sfn|Abdullah|2017|p=483-484}}
== Bahaya ==
Arus bolak-balik dengan nilai hingga 10 [[Ampere]] tidak dapat membahayakan manusia selama tidak menyentuh dan mengalir ke tubuh. Sebaliknya, arus bolak-balik dengan rentang antara 10 hingga 100 rniliAmpere dan memiliki frekuensi rendah dapat menyebabkan kematian jika bersentuhan langsung dengan tubuh manusia. Ambang batas
== Referensi ==
Baris 117 ⟶ 120:
# {{cite book|last=Abdullah|first=Mikrajuddin|date=|year=2017|url=https://firmanlaurensius.files.wordpress.com/2017/05/fisika-dasar-ii-mikrajuddin-abdullah-mei-2017.pdf|title=Fisika Dasar II|location=Bandung|publisher=Institut Teknologi Bandung|isbn=|pages=|ref={{sfnref|Abdullah|2017}}|url-status=live}}
# {{cite book|last=Bagia, I. N., dan Parsa, I. M.|first=|date=|year=2018|url=https://www.researchgate.net/profile/I_Made_Parsa/publication/323986635_MOTOR-MOTOR_LISTRIK/links/5ac57efbaca2720544cf86b7/MOTOR-MOTOR-LISTRIK.pdf|title=Motor-motor Listrik|location=Bandung|publisher=CV. Rasi Terbit|isbn=|pages=|ref={{sfnref|Bagia dan Parsa|2018}}|url-status=live}}
# {{cite book|last=Gertshen, C., Kneser, H.O., dan Vogel, H.|first=|date=|year=1996|url=https://core.ac.uk/download/pdf/227146408.pdf|title=Fisika: Listrik Magnet dan Optik|location=Jakarta|publisher=Pusat Pembinaan dan Pengembangan Bahasa|isbn=979-459-693-0|pages=|ref={{sfnref|Gertshen, Kneser dan Vogel|1996}}|url-status=live}} # {{cite book|last=Ponto|first=Hantje|date=|year=2018|url=http://repository.unima.ac.id:8080/jspui/bitstream/123456789/621/1/FT%20PONTO%20KI%201%20BUKU%20REFERENSI%20Dasar%20Teknik%20Listrik.pdf|title=Dasar Teknik Listrik|location=Sleman|publisher=Deepublish|isbn=978-623-7022-93-0|pages=|ref={{sfnref|Ponto|2018}}|url-status=live}}
Baris 125 ⟶ 129:
{{refend}}
[[Kategori:
[[Kategori:
[[Kategori:Daya listrik]]
|