TEGANGAN AC ~ Education Generation

C. TEGANGAN LISTRIK BOLAK-BALIK

Arus bolak-balik AC adalah arus yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Tegangan bolak-balik adalah tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Generator AC merupakan alat yang dapat menghasilkan sumber tegangan bolak-balik.

1. Generator

Generator AC menghasilkan tegangan AC dengan prinsip kerja mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Alat tersebut memiliki bagian yang tetap dan bagian yang berputar. Bagian yang tetap disebut stator dan bagian yang berputar disebut rotor.

Gambar 19: Bagian-bagian generator AC.

Gambar 19 memperlihatkan bagan dari generator AC. Kumparan kawat diputar dengan sumbu putar tegak lurus fluks magnetik (Φ) yang berasal dari medan magnetik homogen (M). kumparan ABCD yang terdiri dari N lilian diputardengan kecepatan sudut tetap

. Ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan cincin logam (kolektor). Cincin itu disinggungkan dengan sikat-sikat (brushing) dari besi lunak yang dihubungkan dengan kutub-kutub generator. Dari kutub-kutub itulah dihasilkan tegangan bolak-balik.

Simbol tegangan bolak-balik digambarkan:

Gambar 20: Gerakan kumparan berputar dengan sudut

terhadap kedudukan tegak lurus.

Gambar 20 memperlihatkan suatu kumparan yang digerakkan dalam waktu dt detik, berputar melalui sudut

dari kedudukan tegak lurus. Dengan demikian, kumparan akan mengalami perubahan fluks sebesar

sehingga ggl induksi yang dihasikan adalah

; dimana Φ = BA (A = luas kumparan abcd; B = induksi

magnetik)

Nilai

adalah lintasan sudut.

= NBA

………………………. (14)

mempunyai harga maksimum 1, tegangannya disebut tegangan maksimum dengan nilai

_maks = N B A

Dari persamaan itu, persamaan tegangan dapat dirumuskan :

_maks

………………………. (15)

Gambar 21: Grafik tegangan AC terhadap waktu.

Dari gambar 21 dapat disimpulkan bahwa tegangan tersebut merupakan fungsi sinus yang mempunyai harga positif

(+) dan negatif (-) secara periodic sehingga tegangannya disebut tegangan bolak-balik.gambar 21 menunjukkan grafik tegangan bolak-balik yang berbentuk sinusoidal.

Menurut hokum Ohm, hubungan antara tegangan (V) , arus (I) dan hambatan (R) dirumuskan:

Untuk tegangan bolak-balik, V =

maka

I_maks

………………………. (16)

Gambar 22: Grafik arus dari tegangan AC terhadap waktu.

Arus I yang dihasilkan juga merupakan arus bolak-balik. Gambar 1.22 menunjukkan perbedaan grafik tegangan dan arus bolak-balik. Dari grafik itu tampak bahwa antara arus dan tegangan bolak-balik tidak terjadi perubahan fase

Untuk dapat mengetahui grafik dari tegangan bolak-balik, digunakan osiloskop. Di bawah ini contoh hasil pengukuan dengan osiloskop.

Gambar 23: Grafik tegangan AC yang terlihat pada osiloskop.

2. Nilai Efektif Arus dan Tegangan Bolak-Balik

Apabila kita mengukur arus searah (DC) dengan alat amperemeter DC atau mengukur tegangan DC dengan alat voltmeter DC, besarnya arus maupun tegangan yang diperoleh merupakan besarnya arus dan tegangan yang sesungguhnya.

Gambar 24

Akan tetapi jika kita mengukur arus dan tegangan bolak-balik (AC) dengan menggunakan alat amperemeter (AC) dan voltmeter AC, besaran yang ditunjukkan oleh alat-alat tersebut merupakan besaran efektif, yaitu arus efektif dan tegangan efektif, bukan arus dan tegangan sesungguhnya. Nilai tegangan arus dan tegangan bolak-balik (AC) adalah kuat arus dan tegangan bolak-balik (AC) yang danggap setara dengan kuat arus atau tegangan searah (DC) yang menghasilkan jumlah energi (kalor) sama ketika melalui penghantar dalam waktu yang sama.

Misalkan, hasil pengukuran amperemeter DC arusnya Ie, dalam waktu T periode dan hasil pengukuran amperemeter AC dalam waktu yang sama adalah Ia maka didapatkan hubungan berikut:

a. Untuk arus searah, akan dihasilkan kalor: