ARUS BOLAK - BALIK

ARUS BOLAK - BALIK

Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

Secara umum, listrik bolak-balik berarti penyaluran listrik dari sumbernya (misalnya PLN) ke kantor-kantor atau rumah-rumah penduduk. Namun ada pula contoh lain seperti sinyal-sinyal radio atau audio yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.

ARUS BOLAK BALIK

1. PENGERTIAN ARUS BOLAK-BALIK

Arus bolak-balik merupakan arus yang arah dan besarnya setiap saat berubah-rubah. Arus 

bolak-balik dalam dunia kelistrikan banyak digunakan. 

Arus bolak-balik selalu mempunyai nilai puncak gelombang atas dan puncak gelombang 

bawah. Dalam peristiwa mencapainya nilai puncak gelombang atas dan puncak gelombang bawah 

maka dikatakan telah mencapai satu (1) gelombang penuh. Nilai puncak gelombang atas dan 

puncak gelombang bawah sering pula disebut nilai dari puncak ke puncak  ( nilai peak to peak ),

Pengertian arus bolak-balik telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, yaitu arus yang besar 

dan arahnya berubah-rubah setiap  waktu ( setiap saat ). Berdasarkan pengertian tersebut, dapat 

diartikan bahwa arus bolak-balik berbentuk gelombang. Berdasarkan difinisi tersebut maka bentuk 

gelombang arus bolak-balik dapat dibedakan menjadi 3 macam bentuk gelombang yaitu :  

1) Gelombang Sinusoidal, 

2) Gelombang Kotak ( segi empat ), dan 

3) Gelombang segitiga 

Gambar 2, menunjukkan macam-macam bentuk gelombang arus bolak-balik. 

      

(a). Gelombang Sinusoida  (b). Gelombang Kotak          (c). Gelombang Segitiga 

Gambar 2 : Bentuk Gelombang Arus Bolak-Balik 

3. SUMBER ARUS BOLAK-BALIK 

Tegangan bolak-balik sinusoidal, tersedia  dari bermacam-macam sumber. Sumber arus

bolak-balik pada umumnya dihasilkam oleh pembangkit tenaga listrik seperti Pembangkit Listrik 

Tenaga Air, Pembangkit Listrik Tenaga Uap, Pembangkit Listrik Tenaga Gas, Pembangkit Listrik 

Tenaga Angin dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya ( Panas matahari ). Ada pula pembangkit 

listrik yang sifatnya mudah dibawa (  portable ). Gambar 3, menunjukkan contoh beberapa 

pembangkit arus bolak-balik.  

   

1.             generating plant

2.             portable ac generator

3.             wind-power station

4.             Pembangkit TL

5.             Pembangkit T.Angin

Arus Listrik dan Tegangan Bolak Balik

1. Sumber Tegangan dan Arus Bolak-Balik
Sumber tegangan bolak-balik ada pada generator AC. Output dari generator tersebut pada umumnya berbentuk sinusoidal :

Dengan

V = N A B ω = Vmax = tegangan maksimum
Tegangan bolak-balik ini digambarkan dalam diagram fungsi V (tegangan) terhadap t (waktu).
Arus listrik yang dihasilkan adalah arus listrik bolak-balik. Seperti juga tegangan, arus listrik bolak-balik dituliskan sebagai
V dan I adalah tegangan dan arus listrik bolak-balik sesaat.
Vmax dan I max adalah tegangan dan arus listrik bolak-balik maksimum.

2. Harga Efektif Dari Tegangan Dan Arus Bolak-Balik

Harga Efektif dari suatu arus listrik bolak-balik sama dengan arus searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu hambatan dalam waktu yang sama.
Voltmeter AC mengukur harga tegangan efektif dari arus bolak-balik.
3. Rangkaian Seri Arus Bolak-Balik (Rangkaian Seri R-L-C)
Rangkaian seri arus bolak-balik mengandung resistor R, induktor L. dan kapasitor C yang dihubungkan secara seri. Bila rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka pada rangkaian akan timbul arus bolak-balik.
Sama seperti pada rangkaian DC, resistor pada rangkaian AC memberi harga hambatan, dinamakan resistansi, sebesar R.
Induktor paada rangkaian AC memberi harga hambatan, disebut reaktansi induktif, XL, sebesar :
Kapasitor pada rangkaian AC memberi harga hamtan, disebut reaktansi kapasitif, XC, sebesar :

dimana : R : resistansi (ohm, Ω)
ω : frekuensi anguler (rad/det)
L : induktansi (henry,H)
XL : reaktansi induktif (ohm, Ω)
C : kapasitansi (farad, F)
XC : reaktansi kapasitif (ohm, Ω)

3.1. Impedansi untuk Rangkaian Seri R – L – C
Rangkaian seri R – L – C memberi harga hambatan total, dinamakan impedansi, Z,

3.2. Diagram Phasor
Hubungan antara R, L, C, dab Z dapat dinyatakan dalam suatu diagram yang dinamakan diagram phasor. Hubungan R, XL, dan XC dapat digambarkan dalam suatu sistem sumbu koordinat seperti gambar di bawah.
Arah x positif adalah arah R
Arah y positif adalah arah XL
Arah y negatifa adalah arah XC

φ adalah beda fase antara V dan i.

Maka arus bolak-balik yang timbul adalah

(a) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki hambatan R

Sehingga : I = Imax sin ωt

(b) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki induktor L

XC = 0 dan R = 0 tg φ = = + ~ (positif tak berhingga) φ = +
Sehingga : i = Imax sin (ωt - )

(c) Rangkaian arus bolak-balik yang hanya memiliki kapasitor C

XL = 0 dan R = 0 tg φ = = - ~ (negatif tak berhingga) φ = -
Sehingga : i = Imax sin (ωt + )

(d) Rangkaian arus bolak-balik yang memiliki hambatan R, induktor L, dan kapasitor C yang disusun seri.
Secara umum :

(1) Bila XL > XC tg φ positif → i tertinggal dari V
(2) Bila XL < XC tg φ negatif → i mendahului V (3) Bila XL = XC tg φ = 0 → i sefase dengan V

3.4. Resonansi Kondisi dimana XL = XC dapat dibuat dengan mengatur frekuensi dari sumbe tegangan bolak-balik. Frekuensi ini disebut frekuensi resonansi. Jadi, XL = XC → ωL = → ω 2 = → atau 4. Daya Listrik Pada Rangkaian Arus Bolak-Balik Daya laistrik pada rangkaian arus bolak-balik adalah daya yang terbuang pada hambatan R. PR = (Ief)2 Z cos φ PR = Ief I Z cos φ PR = Ief Vef cos φ PR = P cos φ

Prinsip Kerja Generator Arus Bolak Balik (AC)

Prinsip Kerja Generator Arus Bolak Balik (AC)

Listrik sudah menjadi bagian yang penting bagi kehidupan manusia saat ini. Arus listrik dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menghidupkan berbagai macam alat-alat lisrik. Arus listrik didapatkan dari proses konversi sumber energi lainya ( energi panas, energi gerak, dll) menjadi energi listrik.

Generator merupakan sebuah alat yang mampu menghasilkan arus listrik. salah satu jenis generator adalah generator arus bolak balik yang akan dibahas saat ini. Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. 

Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk mengerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak.

Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

a. Generator arus bolak-balik 1 fasa

b. Generator arus bolak-balik 3 fasa

Prinsip Kerja Generator

Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Besar tegangan generator bergantung pada :

1. Kecepatan putaran (N)

2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)

3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)

3. Konstruksi Generator

Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu

1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolakbalik

2. rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator.

Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. 

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Jumlah Kutub pada Generator

Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

Keterangan:

f = frekuensi tegangan (Hz)

p = jumlah kutub pada rotor

n = kecepatan rotor (rpm)