Rangkaian Arus Bolak Balik (Alternate Current Circuit)

Rangkaian Arus Bolak Balik (Alternate Current Circuit)

Rangkaian Arus Bolak Balik ( Alternate Current)

Rangkaian AC adalah Rangkaian yang elemen eksitasinya adalah sumber AC.  tidak seperti arus DC yang memiliki nilai konstan/ searah serta memiliki variabel dan interval yang teratur. Pada umumnya penggunaan rangkaian AC adalah pada aplikasi dengan daya tinggi

Rangkaian AC Sederhana menggunakan Tahanan (Resistor)

Untuk arus bolak-balik yang melewati resistor, rasio arus dan tegangan tergantung pada fase dan frekuensi dari sumber. Besarnya tegangan yang diterapkan akan berubah terus-menerus seiring waktu dan hukum Ohm dapat digunakan untuk menghitung arus yang melewati resistor setiap saat. Dengan kata lain, jika pada saat t detik, nilai tegangan adalah v volt, arus akan menjadi:

                      i = V/R

Dimana i : arus, V = Tegangan dan R : hambatan. Nilai R selalu konstan

Persamaan di atas menunjukkan bahwa polaritas arus tergantung pada tegangan. Juga, arus dan tegangan mencapai titik maksimum dan nol pada saat yang sama. Dengan demikian, untuk resistor, tegangan  sefase dengan arus yang mengalir.  Pertimbangkan diagram Rangkaian di bawah ini

Gambar 1. Rangkaian  Resistor dengan arus AC

Ketika saklar ditutup, arus melewati resistor dan diberikan oleh persamaan di bawah ini.

                i=Im cos(ωt+Φ)

sedangkan untuk mengetahui besarnya tegangan dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:

              V=IR=RIm cos(ωt+Φ)

Untuk resistor, nilai tegangan dan arus akan naik dan turun pada saat yang sama. Oleh karena itu, perbedaan fase antara tegangan dan arus adalah nol atau Sefase

Rangkaian AC menggunakan induktor

Koil kawat tipis yang dibungkus pada inti silinder dikenal sebagai Induktor. Intinya bisa menjadi inti udara (hollow laminated) atau inti besi. Ketika arus bolak-balik mengalir melalui induktor, medan magnet juga berubah. Perubahan medan magnet ini menghasilkan tegangan yang diinduksi di seluruh induktor. Sesuai hukum Lenz, tegangan yang diinduksi sedemikian rupa sehingga menentang aliran arus melaluinya.

Gambar 2. Rangkaian Induktor AC

Selama siklus paruh pertama tegangan sumber, induktor menyimpan energi dalam bentuk medan magnet dan di paruh berikutnya, ia melepaskan energi. Electromotive Force (EMF) yang diinduksi diberikan seperti di bawah ini

            e=Ldi/dt

Di sini, L merupakan nilai induktansi dari sebuah induktor. Pada rangkaian induktor yang dialiria arus AC akan muncul tegangan dengan nilai yang dapat dihitung dengan persamaan : 

            v(t)=Vm Sinωt

 
Sedangkan arus yang mengalir pada rangkaian induktor tersebut dapat dicari nilainya dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : 

            I (t) = Im Sinωt

Jadi, tegangan di seluruh induktor yang ditimbulkan  dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:



            e = L di/dt =  wLI_m cos⁡wt = wLI_m sin⁡(wt+90)

Pada rangkaian Induktor yang dialiri arus AC, tegangan akan mendahului arus sebesar 90 derajat. Tahanan yang muncul pada induktor disebut reaktansi, dengan demikian besarnya impendansi pada induktor tersebut akan sebanding dengan tingkat perubahan arus yang melewati induktor tersebut

Rangkaian AC dengan kapasitor

Capasitor yang dialiri arus DC , maka pelat dielektrikum pada kapasitor tersebut akan  mengisi daya hingga tegangan yang diterapkan, menyimpan muatan ini sementara dan kemudian mulai pemakaian. Setelah kapasitor terisi penuh, ia menghalangi aliran arus saat pelat menjadi jenuh.. 

Gambar 3. Rangkaian Kapasitor AC

Ketika tegangan suplai AC diterapkan pada kapasitor, tingkat pengisian dan pemakaian tergantung pada frekuensi pasokan. Tegangan di kapasitor tertinggal arus mengalir melalui itu dengan 90 derajat. Arus melalui kapasitor diberikan sebagai

            e = Ldi/dt

Besarnya Reaktansi kapasitif  dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut

            e = Ld/idt


Dengan demikian, impedansi atau reaktansi terhadap pasokan AC berbanding terbalik dengan frekuensi sumber tegangan

Hubung Singkat dan rangkaian Terbuka

Hubung Singkat (Short Circuit)

Hubungan antara dua konduktor dengan nilai tahanan yang sangat rendah atau nilainya diabaikan, disebut sebagai hubung singkat atau konsleting.Hubung singjkat akan menghasilkan panas yang tinggi dan dapat menimnulkan percikan, bunga api atau bisa jadi menimbulkan asap Korsleting dapat disebabkan karena koneksi yang longgar, insulasi yang rusak, kabel yang terkoyak karena gigitan tikus atau peralatan yang sudah lama dan usang Salah satu teknik terbaik dan umum digunakan untuk mencegah kerusakan menggunakan korsleting adalah menggunakan sekering atau pemutus Rangkaian.

Rangkaian Terbuka (Open Circuit)

Rangkaian terbuka disebabkan karena gangguan pada Rangkaian listrik. Ketika elemen apa pun dalam Rangkaian dibiarkan tidak terhubung, rangkiaan terbuka tidak ada arus yang mengalir, hal ini bisa disebabkan adanya putus koneksi dari rangkaian. Pengujian dapat dilakukan untuk mengetahui apakah dalam rangkaian tersebut ada arus yang mengalir atau tidak. Sobat bisa gunakan alat ukur multitester untuk mengetahui adanya arus dan tegangan

Perlindungan Rangkaian (Circuit Protection)

Alat yang digunakan untuk melindungi rangkaian dari hubung singkat atau konsleting, merupakan alat proteksi yang menjaga rangkaian agar tidak menjadi penyebab suatu kebakaran dalam instalasi rumah tinggal atau di industri industri. Penggunaan alat proteksi dapat berupa pemasangan sekering, MCB atau ELCB. Penggunaan alat proteksi ini terbukti dapat menghindarkan konsleting dan bahaya yang disebabkannya.

Demikian artikel tentang Rangkaian Arus bolak balik, semoga bermanfaat