Apa itu Rangkaian AC?

Dasar-dasar Rangkaian AC

Rangkaian AC didefinisikan sebagai rangkaian yang dipasok oleh sumber daya bolak-balik. Arus bolak-balik (AC) digunakan secara luas untuk aplikasi rumah tangga dan industri karena karakteristik uniknya: berbeda dengan DC, baik arah maupun besar arus dan tegangan dalam rangkaian AC bervariasi secara periodik seiring waktu.

Bentuk gelombang AC biasanya mengikuti pola sinusoidal, menyelesaikan satu siklus dengan setengah positif dan negatif yang sama. Perilaku ini dinyatakan secara matematis sebagai fungsi dari waktu (t) atau sudut (θ = ωt), di mana ω mewakili frekuensi sudut.

Impedansi dalam Rangkaian AC vs. DC

• Dalam rangkaian DC, hambatan terhadap arus hanya berasal dari resistansi (R).

• Dalam rangkaian AC, hambatan berasal dari:

• Resistansi (R)

• Reaktansi induktif (XL = 2πfL), di mana L adalah induktansi dan f adalah frekuensi

• Reaktansi kapasitif (XC = 1/(2πfC)), di mana C adalah kapasitansi

Hubungan Fase dalam Sistem AC

Dalam rangkaian AC, arus dan tegangan ditandai oleh besaran dan sudut fase. Penyelarasan fase mereka bergantung pada parameter rangkaian (R, L, C). Besaran sinusoidal seperti tegangan dan arus bervariasi dengan sinus dari sudut θ, menjadikannya fundamental untuk analisis sistem AC.

Keuntungan Bentuk Gelombang Sinusoidal dalam Pembangkitan Tenaga

Tegangan dan arus sinusoidal disukai secara global untuk pembangkitan tenaga karena:

• Pengurangan kerugian besi dan tembaga pada transformator dan mesin putar, meningkatkan efisiensi.

• Pengurangan gangguan pada sistem komunikasi tetangga.

• Tingkat gangguan rendah dalam rangkaian listrik.

Dinamika Tegangan dan Arus Bolak-Balik

Bentuk Gelombang Tegangan Bolak-Balik dan Arus Resistan

Bentuk gelombang tegangan bolak-balik seiring waktu dan arus yang mengalir melalui resistansi (R) dalam rangkaian ditunjukkan di bawah ini:

Jenis-jenis Rangkaian AC dan Terminologi Kunci
Klasifikasi Rangkaian AC

Rangkaian AC dikategorikan berdasarkan konfigurasi komponennya:

• Rangkaian resistansi murni (R)

• Rangkaian kapasitansi murni (C)

• Rangkaian induktansi murni (L)

• Kombinasi RL (resistansi-induktansi)

• Rangkaian RC (resistansi-kapasitansi)

• Rangkaian LC (induktansi-kapasitansi)

• Rangkaian RLC (resistansi-induktansi-kapasitansi)

Istilah Penting Rangkaian AC

• Amplitudo:Nilai maksimum positif atau negatif dari kuantitas bolak-balik dalam satu siklus, juga dikenal sebagai nilai puncak atau nilai maksimum. Disediakan dengan simbol Em/Vm untuk tegangan dan Im untuk arus.

• Alternasi:Setengah siklus dari bentuk gelombang bolak-balik, setara dengan 180° listrik.

• Siklus:Satu set lengkap nilai positif dan negatif dari kuantitas bolak-balik, setara dengan 360° listrik.

• Nilai Instan:Besaran tegangan atau arus pada momen tertentu, dinyatakan dengan e (tegangan) atau i (arus).

• Frekuensi (f): Jumlah siklus per detik dari kuantitas bolak-balik, diukur dalam hertz (Hz).

• Periode Waktu (T):Durasi dalam detik untuk menyelesaikan satu siklus dari bentuk gelombang tegangan atau arus.

• Bentuk Gelombang:Representasi grafis yang memplot nilai instan dari kuantitas bolak-balik (tegangan/arus) pada sumbu y terhadap waktu (t) atau sudut (θ = ωt) pada sumbu x.

Tegangan bolak-balik secara berkala membalikkan polaritas dan besarnya, sementara arus bolak-balik mengikuti—berubah arah dan amplitudo seiring waktu. Ketika sumber tegangan AC terhubung ke beban resistif (seperti ditunjukkan di bawah ini), arus mengalir ke satu arah selama setengah siklus positif dan membalik selama setengah siklus negatif, mencerminkan perubahan polaritas sumber.