Diagram arus bolak-balik garis hijau dan arus searah garis merah Lampu-lampu kota yang dilihat dari kamera yang bergerak. Listrik arus bolak-balik menyebabkan lampu berkelip-kelip yang membuat garis terlihat menjadi bintik-bintik. Arus bolak-balik 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.[1] 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.[1] Sejarah penggunaan [sunting sunting sumber] 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 Lord Kelvin akhirnya menciptakan teknologi pembangkit listrik arus bolak-balik dan transformator yang paling awal.[2] Sistem arus listrik bolak-balik pertama kali dibuat di Great Barrington, Massachusetts oleh William Stanley. Pembuatan sistem arus bolak-balik ini didukung oleh Westinghouse. Di saat yang bersamaan, Nikola Tesla juga memulai penjualan desain sistem listrik arus bolak-balik di New York. Saat itu, New York telah mengadopsi sistem listrik arus searah sehingga penjualan sistem arus bolak-balik menjadi gagal. Pada tahun 1887, Bradley membuat generator arus bolak-balik 3 fasa yang merupakan alat yang membuat arus listrik bolak-balik lebih efisien sehingga dipakai sampai masa kini. Pada tahun 1900, generator bolak balik 3 fasa telah menjadi prinsip dasar sumber tenaga listrik di dunia.[3] 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-nineteen Masehi oleh Thomas Alva Edison kemudian digantikan oleh arus bolak-balik. [3] Sumber [sunting sunting sumber] Generator arus bolak-balik [sunting sunting sumber] Arus bolak-balik dapat dihasilkan menggunakan generator listrik dengan frekuensi rendah. Frekuensi pembangkitan listrik arus bolak-balik tidak lebih dari ane 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.[four] Bentuk [sunting sunting sumber] Gelombang sinus [sunting sunting sumber] 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, pembangkit listrik tenaga uap batu bara, pembangkit listrik tenaga angin, dan pembangkit listrik tenaga nuklir.[5] Satuan pengukuran [sunting sunting sumber] Satuan pengukuran arus listrik yang digunakan secara 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 larutan perak nitrat dalam air yang sesuai dengan spesifikasi standar. 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.[half-dozen] Perumusan [sunting sunting sumber] Tegangan listrik [sunting sunting sumber] A sine wave, over one cycle 360°. The dashed line represents the Root hateful square RMS value at about Adanya arus bolak balik berarti tegangan listrik tersebut juga bolak-balik. Tegangan listrik bolak balik bisa direpresentasikan dengan formula ini v t = V p e a yard ⋅ sin ⁡ t {\displaystyle vt=V_{\mathrm {acme} }\cdot \sin\omega t} , Dimana t {\displaystyle \displaystyle t} adalah waktu unit detik. Jumlah puncak-ke-puncak tekanan bolak balik direpresentasikan dengan perbedaan antara puncak positif ke puncak negatif. tekanan puncak-ke-puncak bisa ditulis dengan hubungan Five p p {\displaystyle V_{\rm {pp}}} or V P − P {\displaystyle V_{\rm {P-P}}} , yang bernilai V p e a one thousand − − V p e a k = 2 V p eastward a k {\displaystyle V_{\rm {peak}}-V_{\rm {summit}}=2V_{\rm {acme}}} . Daya listrik [sunting sunting sumber] Hubungan antara daya listrik dan tegangan listrik bolak-balik bisa direpresentasikan dengan P = five 2 R {\displaystyle P={\frac {5^{2}}{R}}} di mana R {\displaystyle R} adalah hambatan muatan. Dibandingkan dengan menggunakan hubungan, P {\displaystyle P} , Lebih efektif jika menggunakan hasil tengah-tengah bila mana hasil tengah-tengah bisa didapatkan di manapun. Jadi, daya bolak balik bisa direpresentasikan oleh hasil tegangan rata-rata, ditulis dengan V r one thousand southward {\displaystyle V_{\rm {rms}}} , menjadi P t i m e a 5 due east r a yard e d = V 2 r k s R . {\displaystyle P_{\rm {time~averaged}}={\frac {{V^{ii}}_{\rm {rms}}}{R}}.} Daya getar [sunting sunting sumber] v t = 5 p e a thou sin ⁡ t {\displaystyle 5t=V_{\mathrm {peak} }\sin\omega t} i t = 5 t R = V p east a 1000 R sin ⁡ t {\displaystyle it={\frac {vt}{R}}={\frac {V_{\mathrm {top} }}{R}}\sin\omega t} P t = v t i t = Five p e a k 2 R sin 2 ⁡ t {\displaystyle Pt=vt\ it={\frac {V_{\mathrm {summit} }^{2}}{R}}\sin ^{2}\omega t} Menggunakan Identitas trigonometri, tenaga osilasi menjadi dua kali lipat frekuensi oleh tekanan listrik. sin 2 ⁡ x = ane − cos ⁡ two 10 two {\displaystyle \sin ^{2}x={\frac {ane-\cos 2x}{ii}}} Tegangan rata-rata [sunting sunting sumber] Untuk tegangan sinusoidal V r m s = 1 T ∫ 0 T [ Five p m sin ⁡ t + ϕ ] 2 d t = V p m 1 2 T ∫ 0 T [ 1 − cos ⁡ ii t + 2 ϕ ] d t = V p yard ane ii T ∫ 0 T d t = V p k 2 {\displaystyle {\begin{aligned}V_{\mathrm {rms} }&={\sqrt {{\frac {i}{T}}\int _{0}^{T}[{V_{pk}\sin\omega t+\phi ]^{2}dt}}}\\&=V_{pk}{\sqrt {{\frac {one}{2T}}\int _{0}^{T}[{ane-\cos2\omega t+two\phi ]dt}}}\\&=V_{pk}{\sqrt {{\frac {1}{2T}}\int _{0}^{T}{dt}}}\\&={\frac {V_{pk}}{\sqrt {2}}}\cease{aligned}}} Faktor 2 {\displaystyle {\sqrt {2}}} adalah faktor crest, yang berbeda di fungsi yang berbeda. Untuk triangle waveform V r m s = Five p e a k three . {\displaystyle V_{\mathrm {rms} }={\frac {V_{\mathrm {peak} }}{\sqrt {3}}}.} Untuk foursquare waveform V r m s = V p due east a k . {\displaystyle \displaystyle V_{\mathrm {rms} }=V_{\mathrm {height} }.} Five r m south = 1 T ∫ 0 T [ five t ] 2 d t . {\displaystyle V_{\mathrm {rms} }={\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}{[vt]^{ii}dt}}}.} Frekuensi [sunting sunting sumber] Frekuensi sistem listrik berbeda-beda di negara yang berbeda, tetapi biasanya berkisar di antara 50-60 Hertz. Beberapa negara seperti Jepang mempunyai dua frekuensi listrik yang berbeda yaitu 50 Hz dan 60 Hz, tergantung dengan pembangkit listrik yang dipakai. Frekuensi yang berkisar antara 50–60 Hz dipilih dengan alasan yang cukup masuk akal. Arus listrik dengan frekuensi rendah membuat pemakai listrik dengan motor elektrik lebih mudah. Terlebih dengan aplikasi yang berhubungan dengan traksi dari komutator, seperti di kasus rel kereta. Namun dengan memakai frekuensi yang rendah, akan terlihat kedipan di lampu yang sangat mengesalkan apalagi di lampu incandescent. Penerapan praktis [sunting sunting sumber] Motor listrik arus bolak-balik [sunting sunting sumber] Motor listrik 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. Stator merupakan tempat berputarnya rotor, sedangkan rotor merupakan komponen listrik yang berputar untuk memutar poros motor. Motor listrik arus bolak-balik mengatasi kelemahan motor arus searah yaitu kecepatan yang sulit dikendalikan. Motor arus bolak-balik dilengkapi dengan sebuah penggerak yang bernama frekuensi variabel yang berfungsi untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan penggunaan daya listrik.[7] Motor induksi [sunting sunting sumber] Sistem kelistrikan modern dimulai ketika motor induksi menggunakan arus bolak-balik. Penggunaan arus bolak-balik pada motor induksi dilakukan pertama kali oleh Nikola Tesla.[8] Arus bolak-balik menjadi penggerak dari rotor pada motor arus bolak-balik. Rotor terletak di bagian dalam motor dan merupakan bagian yang dapat berputar. Perputaran rotor terjadi karena adanya torsi yang bekerja pada porosnya. Torsi dihasilkan oleh medan magnet yang berputar akibat arus bolak-balik.[nine] 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.[ten] Motor sinkron [sunting sunting sumber] Motor sinkron termasuk dalam motor listrik yang menggunakan sumber arus listrik bolak-balik. Cara kerja motor dimulai dari pemberian tegangan pada kumparan stator dengan sistem 3 fasa. Pemberian tegangan menghasilkan fluks magnet putar dan menimbulkan gaya gerak listrik pada kumparan stator. Perputaran secara terus-menerus meghasilkan fluks magnet putar yang memotong kumparan setiap saat. Fluks putar yang dihasilkan oleh arus bolak-balik tidak seluruhnya dihasilkan pada kumparan stator. Pada kumparan stator timbul fluks bocor yang dinyatakan dengan hambatan armatur dan reaktansi armatur. Kumparan rotor terletak antara kutub magnet utara dan kutub magnet selatan sehingga mempunyai fluks magnet. Kedua fluks magnet tersebut akan saling berinteraksi dan mengakibatkan rotor berputar. Perputaran rotor sama dengan kecepatan pemberian fluks magnet putar dari stator.[ix] Transformator [sunting sunting sumber] Transformator atau trafo merupakan salah satu alat yang memiliki prinsip kerja mampu mengkonversi dari arus bolak-balik ke arus searah 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.[11] Kendali motor arus bolak-balik [sunting sunting sumber] Dalam kendali motor arus bolak-balik, transformator berperan untuk mengurangi tegangan pada terminal motor selama periode percepatan, cara ini dinamakan pengasutan autotransformator. Motor arus bolak-balik membutuhkan arus mula yang sangat besar sehingga dibutuhkan suatu cara agar motor ini mampu bekerja secara efektif dan efesien. Selama pengasutan dengan pereduksian tegangan, motor itu terhubung ke tap-tap pada autotransformator. Tegangan mulai yang rendah membuat motor tersebut menarik arus listrik yang lebih sedikit dan menghasilkan torsi yang lebih sedikit dibandingkan jika ia terhubung langsung dengan tegangan jala-jala. Perpindahan tegangan dapat diatur pada suatu relai jika perpindahannya mengalami pengurangan tegangan tegangan full. Suatu relai yang sensitif terhadap arus mungkin digunakan untuk mengendalikan perpindahan untuk memperoleh percepatan aru secara terbatas.[12] Strukur transformator [sunting sunting sumber] Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah δ ϕ = ϵ × δ t {\displaystyle \delta \phi =\epsilon \times \delta \,t} dan rumus untuk ggl. induksi yang terjadi di lilitan sekunder adalah ϵ = N δ ϕ δ t {\displaystyle \epsilon =N{\frac {\delta \phi }{\delta \,t}}} . Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka δ ϕ δ t = 5 p N p = Five due south N s {\displaystyle {\frac {\delta \phi }{\delta \,t}}={\frac {V_{p}}{N_{p}}}={\frac {V_{southward}}{N_{southward}}}} Dengan menyusun ulang persamaan akan didapat 5 p V s = N p Northward s {\displaystyle {\frac {V_{p}}{V_{southward}}}={\frac {N_{p}}{N_{due south}}}} . Dari rumus-rumus di atas, didapat pula Five p I p = V due south I southward {\displaystyle V_{p}\,I_{p}=V_{s}\,I_{southward}} Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder. Bahaya [sunting sunting sumber] 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 frekuensi yang tidak membahayakan tubuh manusia ialah 105 Hz. Panas yang dihasilkan oleh arus listrik bolak-balik juga dapat menembus sedalam beberapa milimeter ke permukaan kulit dan merusaknya. Arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi dapat menghasilkan panas yang dapat merusak organ tubuh yang paling dalam.[13] Referensi [sunting sunting sumber] ^ a b Ponto 2018, hlm. 51. ^ Ponto 2018, hlm. 51-52. ^ a b Ponto 2018, hlm. 52. ^ Gertshen, Kneser dan Vogel 1996, hlm. 176. ^ Abdullah 2017, hlm. 483-484. ^ Poerwanto, Hidayati, J., dan Anizar 2012. Instrumen dan Alat Ukur. Yogyakarta Graha Ilmu. hlm. 7. ISBN 978-979-756-360-8. ^ Bagia dan Parsa 2018, hlm. five. ^ Elshabrina 2016. Buku Pintar Tokoh Penemu Paling Hebat di Dunia PDF. Yoyakarta Cemerlang Publishing. hlm. 88. [ pranala nonaktif permanen ] ^ a b Bagia dan Parsa 2018, hlm. 29. ^ Bagia dan Parsa 2018, hlm. 28. ^ Bagia dan Parsa 2018, hlm. 67. ^ Bagia dan Parsa 2018, hlm. 77. ^ Gertshen, Kneser dan Vogel 1996, hlm. 193. Daftar pustaka [sunting sunting sumber] Abdullah, Mikrajuddin 2017. Fisika Dasar Two PDF. Bandung Institut Teknologi Bandung. Bagia, I. Due north., dan Parsa, I. M. 2018. Motor-motor Listrik PDF. Bandung CV. Rasi Terbit. Gertshen, C., Kneser, dan Vogel, H. 1996. Fisika Listrik Magnet dan Optik PDF. Jakarta Pusat Pembinaan dan Pengembangan Bahasa. ISBN 979-459-693-0. Ponto, Hantje 2018. Dasar Teknik Listrik PDF. Sleman Deepublish. ISBN 978-623-7022-93-0. Bacaan lebih lanjut [sunting sunting sumber] Willam A. Meyers, History and Reflections on the Mode Things Were Manufacturing plant Creek Power Plant – Making History with Ac, IEEE Power Engineering Review, February 1997, pp. 22–24