Advertisement
AC merupakan bentuk dari gelombang listrik, karena itu dalam AC dikenal istilah ‘frekwensi’, yaitu banyaknya siklus atau periode gelombang (cycle) yang terjadi dalam waktu satu detik. Tentang frekwensi tidak dibahas di sini, untuk lebih jelas bisa disimak dalam tulisan : Frekwensi .
Bentuk-bentuk gelombang AC.
Gelombang AC mempunyai banyak bentuk. Bagaimanapun bentuk kurva tegangannya selama terdiri dari satu bagian positif dan satu bagian negatif dalam satu siklus maka itu tetap dikatakan sebagai AC.
Ada kalanya gelombang AC itu terbentuk begitu saja tanpa rekayasa khusus yang disengaja, tetapi ada kalanya juga bentuk gelombang AC itu memang diinginkan berbentuk sedemikian rupa agar orang bisa memanfaatkannya untuk suatu keperluan. Bentuk-bentuk kurva tegangan gelombang AC yang telah banyak dikenal di antaranya adalah :
Gelombang sinus (sine-wave)
adalah gelombang AC dengan bentuk seperti yang diperlihatkan pada gambar (A).
Gelombang sinus paling banyak dikenal dan diterapkan sebagai bentuk gelombang untuk tenaga (power) listrik umum. Termasuk pula ke dalam bentuk gelombang sinus adalah gelombang yang berasal dari suara manusia, suara binatang, musik, dan lain-lain.
Gelombang balok atau gelombang persegi-empat (square-wave)
adalah gelombang yang kurva tegangannya berbentuk balok atau segi-empat sebagaimana diperlihatkan pada gambar (B).
Gelombang segi-tiga (triangle-wave)
adalah gelombang dengan ujung atas kurva yang lancip dan kedua sisinya simetrik, lihat gambar (C).
Gelombang gigi-gergaji (sawtooth-wave)
adalah gelombang dengan kurva tegangan yang menyerupai bentuk gigi gergaji, lihat gambar (D).
AC untuk tenaga (power).
Tegangan berbentuk AC digunakan untuk listrik sumber tenaga yang menjadi sumber suplai listrik berbagai keperluan, seperti untuk menjalankan peralatan-peralatan elektronik di rumah, untuk menyalakan lampu-lampu penerangan, untuk menjalankan peralatan permesinan pabrik dan lain sebagainya.
AC sebagai listrik sumber tenaga lebih menguntungkan karena mampu ditransfer dengan jarak yang cukup jauh tanpa harus menggunakan perkabelan yang besar-besar.
Perkabelan yang besar-besar hanya diperlukan untuk menyalurkan daya listrik dengan arus besar. Sedangkan pada daya listrik dengan arus kecil tidak diperlukan kabel besar.
Untuk mencapai ini ditempuh cara dengan menaikkan tegangan AC listriknya terlebih dahulu (bahkan hingga mencapai puluhan ribu Volt), kemudian barulah ditransfer sebagai daya listrik dengan besar daya yang sama tetapi arusnya sudah menjadi lebih kecil sehingga tidak memerlukan kabel yang besar. Hal ini dimungkinkan karena daya adalah hasil perkalian antara tegangan dengan arus.
W = V x I
Dalam besaran daya yang sama, apabila tegangan dinaikkan maka konsekwensinya adalah arusnya akan mengecil. Sedangkan apabila tegangannya adalah kecil maka konsekwensinya arusnya adalah besar.
Contoh : Untuk mentransfer daya (misalnya) 1MWatt (1000.000Watt) tegangan dinaikkan menjadi 20kV. Maka arus yang akan dialirkan melalui kabel transfer adalah :
1000.000 / 20.000 = 50A.
Arus sebesar itu masih mudah disalurkan pada kabel transfer (kira-kira) setebal ibu jari orang dewasa.
Bayangkan jika tegangannya adalah 220V, berapakah tebal kabel yang harus diadakan untuk menyalurkan aliran arusnya?
Arusnya ada sebesar : 1000.000 / 220 = 4545A...
Kabel yang harus diadakan mungkin akan setebal batang pokok pohon mangga!
Ketika transfer daya listrik itu telah sampai di tempat tujuan, tegangan kembali diturunkan hingga menjadi 220V lalu disalurkan ke rumah-rumah.
Dalam hitungan tekhnis yang lebih teliti, untuk memperkirakan keperluan kabel sebagai sarana transmisi yang dilihat adalah arus RMS (IRMS). Apa yang dicontohkan itu hanyalah sekedar bahan untuk memberikan gambaran secara mudah.
Untuk menaikkan tegangan dari kecil menjadi besar/tinggi (atau sebaliknya) hanya bisa dilakukan pada listrik AC, tidak bisa dilakukan pada listrik DC dengan kurva tegangan yang berbentuk lurus. Proses menaikkan (atau menurunkan) tegangan itu dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut ‘transformator’.
Inilah sifat-sifat AC yang menjadikannya lebih dipilih untuk digunakan sebagai listrik sumber tenaga untuk keperluan umum.
AC untuk tenaga adalah AC berbentuk sinus, merupakan bentuk tegangan AC yang terjadi dari proses mekanikal karena generator-generator listrik besar dengan sistem gerak di antara kumparan dan medan magnet selalu menghasilkan AC dengan bentuk sinus ini. Dalam skala lebih kecil seperti yang terdapat pada AC gen-set atau pada kebanyakan spoel alternator sepeda bermotor bentuk tegangan AC yang dihasilkan adalah juga tegangan AC berbentuk sinus.
AC untuk tenaga yang diterapkan secara umum mempunyai frekwensi 50 atau 60Hz. Frekwensi itu diterapkan karena memudahkan dalam beberapa hal, antara lain dalam konstruksi motor elektrik pada banyak penggunaan, juga dalam masalah transfer memperkecil pengaruh induktansi pada kabel yang bisa menyebabkan kerugian tegangan.
AC dan RMS.
RMS (sering juga ditulis dengan huruf kecil : rms) adalah singkatan dari Root Mean Square, adalah bentuk lain satuan tegangan AC yang lebih teliti yang dirumuskan dengan melibatkan banyak faktor seperti amplitudo, pewaktuan, frekwensi, bentuk gelombang, dan duty-cycle.
Sebagaimana diketahui bahwa pada tegangan AC terdapat tegangan positif dan tegangan negatif yang berganti-ganti, banyaknya kemunculan tegangan positif akan sama dengan banyaknya kemunculan tegangan negatif. Karena itu ketika kepada tegangan AC ini diambil tegangan rata-ratanya (average-voltage) maka hanya akan didapati angka nol, sebab tegangan AC berbeda dengan tegangan DC meskipun berbentuk denyut-denyut tegangan. Misalnya pada tegangan DC yang berbentuk denyut-denyut positif tidak disertai dengan kemunculan denyut-denyut tegangan negatif.
Jika belum jelas tentang tegangan rata-rata (average-voltage) pada denyut-denyut DC bisa diikuti dalam ulasan yang lain : Penyearahan Setengah Gelombang .
Dengan adanya perumusan perhitungan RMS maka permasalahan ini dapat dilalui.
Jalan perhitungan untuk tegangan RMS sebenarnya cukup rumit, tetapi secara mudah bisa diambil kesimpulan dari jalan perhitungan yang rumit itu adalah :
VRMS = Vp / √2 (Volt).
Vp adalah tegangan puncak atau tegangan maksimal pada satu belahan tegangan (tinggi tegangan pada setengah periode/cycle). Vp adalah tinggi tegangan yang biasa disebutkan ketika sebuah tegangan AC dinyatakan. Lihatlah pada gambar symbol di atas, bedakanlah antara Vp dengan Vp-p (tegangan dari puncak ke puncak).
Demikianlah, jika pada tegangan DC terdapat perhitungan : V = Vmax / √2 maka pada tegangan AC terdapat perhitungan : VRMS = Vp / √2.
Dengan adanya tegangan RMS maka terdapat pula arus RMS, yaitu :
IRMS = Ip / √2 (Ampere).
Ip adalah arus puncak/maksimal, yaitu arus yang mengalir ketika tegangan mencapai puncak/maksimal.
Kini, setelah tegangan RMS dan arus RMS diketahui, dapatlah diambil kesimpulan tentang daya rata-rata (average-power), yaitu :
P-average = VRMS x IRMS (Watt).
Contoh : Jika tegangan AC adalah 220V dengan arus 4A, maka tegangan RMS adalah 220 / √2 = 156V RMS, arus RMS adalah : 4 / √2 = 2,8A RMS.
Daya rata-rata (P-average) = 156 x 2,8 = 436,8W.
Dalam penulisan yang lain, daya rata-rata tidak dinyatakan dengan Watt, tetapi dinyatakan dengan VA (Volt-Ampere).
Contoh perhitungan itu adalah berlaku bagi tegangan AC sinus.
Ketentuan atau rumus tinggi tegangan RMS untuk bermacam-macam bentuk tegangan tidak selalu sama, tetapi ada kalanya berbeda. Lebih lengkapnya adalah sebagai berikut :
Untuk tegangan sinus : VRMS = Vp / √2
Untuk tegangan balok : VRMS = Vp
Untuk tegangan segi-tiga : VRMS = Vp / √3
Untuk tegangan gigi gergaji : VRMS = Vp / √3.
Sampai di sini usailah ulasan singkat tentang mengenal AC.
Happy learning!
Silakan komentar dengan IDENTITAS YANG JELAS dan tidak menyertakan live-link atau spam.