Pertama-tama, mari kita berikan definisi singkat tentang arus listrik. Arus listrik adalah pergerakan partikel bermuatan yang teratur (terarah). Saat ini adalah pergerakan elektron dalam suatu konduktor, voltase- inilah yang membuat mereka (elektron) bergerak.

Sekarang mari kita lihat konsep-konsep seperti arus searah dan arus bolak-balik dan identifikasi perbedaan mendasarnya.

Perbedaan antara arus searah dan arus bolak-balik

Ciri utama tegangan konstan adalah besaran dan tandanya konstan. Arus searah “mengalir” dalam satu arah sepanjang waktu. Misalnya, sepanjang kabel logam dari terminal positif sumber tegangan ke terminal negatif (dalam elektrolit dihasilkan oleh ion positif dan negatif). Elektron sendiri berpindah dari minus ke plus, namun bahkan sebelum ditemukannya elektron, mereka sepakat untuk berasumsi bahwa arus mengalir dari plus ke minus dan tetap berpegang pada aturan ini dalam perhitungan.

Apa perbedaan arus bolak-balik (tegangan) dengan arus searah? Dari namanya saja sudah berubah. Tapi - bagaimana tepatnya? Arus bolak-balik berubah selama suatu periode baik besarnya maupun arah pergerakan elektron. Di soket rumah tangga kita, ini adalah arus dengan osilasi sinusoidal (harmonik) dengan frekuensi 50 hertz (50 osilasi per detik).

Jika kita perhatikan rangkaian tertutup dengan menggunakan bola lampu sebagai contoh, kita memperoleh persamaan berikut:

• dengan arus konstan, elektron akan selalu mengalir melalui bola lampu dalam satu arah dari (-) minus ke (+) plus
• dengan bolak-balik, arah pergerakan elektron akan berubah tergantung frekuensi generator. yaitu jika dalam jaringan kita frekuensi arus bolak-balik adalah 50 hertz (Hz), maka arah pergerakan elektron akan berubah 100 kali dalam 1 detik. Jadi, + dan - di soket kita berpindah tempat seratus kali per detik relatif terhadap nol. Inilah sebabnya mengapa kita dapat mencolokkan steker listrik ke stopkontak secara terbalik dan semuanya akan berfungsi.

Tegangan bolak-balik di stopkontak rumah kita bervariasi menurut hukum sinusoidal. Apa maksudnya? Tegangan dari nol meningkat ke nilai amplitudo positif (maksimum positif), kemudian turun ke nol dan terus menurun lebih jauh - ke nilai amplitudo negatif (maksimum negatif), kemudian meningkat lagi, melewati nol dan kembali ke nilai amplitudo positif.

Dengan kata lain, dengan arus bolak-balik, muatannya terus berubah. Artinya tegangannya adalah 100%, lalu 0%, lalu 100% lagi. Ternyata dalam satu detik, elektron mengubah arah pergerakan dan polaritasnya sebanyak 100 kali, dari positif menjadi negatif (ingat frekuensinya 50 hertz - 50 periode atau osilasi per detik?).

Jaringan listrik pertama adalah arus searah. Ada beberapa permasalahan yang terkait dengan hal tersebut, salah satunya adalah rumitnya desain generator itu sendiri. Dan alternator memiliki desain yang lebih sederhana, sehingga sederhana dan murah untuk dioperasikan.

Faktanya adalah daya yang sama dapat ditransmisikan dengan tegangan tinggi dan arus rendah, atau sebaliknya: dengan tegangan rendah dan arus tinggi. Semakin besar arusnya, semakin besar pula penampang kawat yang dibutuhkan, yaitu. kawatnya harus lebih tebal. Untuk tegangan, ketebalan kawat tidak penting, yang penting isolatornya bagus. Arus bolak-balik (berlawanan dengan arus searah) lebih mudah untuk diubah.

Dan ini nyaman. Jadi, melalui kabel dengan penampang yang relatif kecil, pembangkit listrik dapat mengirimkan energi lima ratus ribu (dan terkadang hingga satu setengah juta) volt pada arus 100 ampere tanpa rugi-rugi. Kemudian, misalnya, sebuah trafo di gardu induk kota akan “mengambil” 500.000 volt pada arus 10 ampere dan “memberikan” 10.000 volt pada 500 ampere ke jaringan kota. Dan gardu induk kabupaten sudah mengkonversi tegangan tersebut menjadi 220/380 volt dengan arus sekitar 10.000 ampere, untuk kebutuhan kawasan perumahan dan industri kota.

Tentu saja, diagram ini disederhanakan dan mengacu pada keseluruhan gardu induk distrik di kota, dan bukan pada satu gardu induk secara khusus.

Komputer pribadi (PC) bekerja dengan prinsip yang sama, tetapi dalam arah yang berlawanan. Ini mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah dan kemudian, dengan menggunakan , mengurangi tegangannya ke nilai yang diperlukan untuk pengoperasian semua komponen di dalamnya.

Pada akhir abad ke-19, elektrifikasi di seluruh dunia bisa saja mengambil arah yang berbeda. Thomas Edison (yang diyakini telah menemukan salah satu lampu pijar pertama yang sukses secara komersial) secara aktif mempromosikan idenya tentang arus searah. Dan jika bukan karena penelitian orang luar biasa lainnya yang membuktikan keefektifan arus bolak-balik, maka segalanya bisa saja berbeda.

Nikola Tesla dari Serbia yang cerdik (yang bekerja untuk Edison selama beberapa waktu) adalah orang pertama yang merancang dan membangun generator arus bolak-balik polifase, membuktikan efisiensi dan keunggulannya dibandingkan pengembangan serupa yang bekerja dengan sumber energi konstan.

Sekarang mari kita lihat "habitat" arus searah dan bolak-balik. Yang permanen, misalnya, terdapat pada baterai atau baterai telepon kita. Pengisi daya mengubah arus bolak-balik dari jaringan menjadi arus searah, dan dalam bentuk ini berakhir di tempat penyimpanannya (baterai).

Sumber tegangan DC adalah:

1. baterai biasa yang digunakan di berbagai perangkat (senter, pemutar, jam tangan, penguji, dll.)
2. berbagai baterai (basa, asam, dll.)
3. generator DC
4. perangkat khusus lainnya, misalnya: penyearah, konverter
5. sumber energi darurat (penerangan)

Misalnya, angkutan listrik perkotaan beroperasi pada arus searah dengan tegangan 600 Volt (trem, bus troli). Untuk metro lebih tinggi - 750-825 Volt.

Sumber tegangan AC:

1. generator
2. berbagai konverter (transformator)
3. jaringan listrik rumah tangga (stopkontak rumah tangga)

Kami berbicara tentang bagaimana dan dengan apa mengukur tegangan searah dan bolak-balik, dan akhirnya (kepada semua yang membaca artikel sampai akhir) saya ingin menceritakan sedikit cerita kepada Anda. Bos saya menyuarakannya kepada saya, dan saya akan menceritakannya kembali dari kata-katanya. Cocok sekali dengan topik kita hari ini!

Dia pernah melakukan perjalanan bisnis dengan direktur kami ke kota tetangga. Jalin hubungan persahabatan dengan orang-orang IT di sana :) Dan tepat di sebelah jalan raya ada tempat yang begitu indah: mata air dengan air bersih. Semua orang berhenti di dekatnya dan mengambil air. Hal ini, bisa dibilang, sudah menjadi tradisi.

Pemerintah setempat, setelah memutuskan untuk memperbaiki tempat ini, melakukan segalanya dengan teknologi terkini: mereka menggali lubang persegi panjang besar tepat di bawah mata air, melapisinya dengan ubin terang, memasang pelimpah, lampu LED, dan ternyata itu adalah kolam. . Lebih-lebih lagi! Mata air itu sendiri "dikemas" dalam serpihan granit berbintik-bintik, diberi bentuk yang mulia, ikon di atas ventilasi tertanam di bawah kaca - tampaknya tempat suci!

Dan sentuhan terakhir - kami memasang sistem pasokan air berdasarkan fotosel. Ternyata kolamnya selalu penuh dan “bergemuruh” di dalamnya, namun untuk menimba air langsung dari mata airnya, Anda perlu mendekatkan tangan dengan bejana ke fotosel dan dari sana “mengalir” :)

Saya harus mengatakan bahwa dalam perjalanan ke sumbernya, bos kami memberi tahu salah satu direktur betapa kerennya itu: teknologi baru, Wi-Fi, fotosel, pemindaian retina, dll. Sutradara adalah seorang technofobia klasik, jadi dia memiliki pendapat sebaliknya. Jadi, mereka berkendara ke mata air, meletakkan tangan mereka di tempat yang seharusnya, tetapi airnya tidak mengalir!

Mereka melakukan ini dan itu, tapi hasilnya nihil! Ternyata bodohnya tidak ada tegangan di jaringan listrik yang memberi makan sistem setan ini :) Sutradara sedang “menunggang kuda”! Saya membuat beberapa frasa "kontrol" tentang semua teknologi n...x ini, elemen n...x yang sama, semua mesin pada umumnya dan mesin ini pada khususnya. Saya mengambil tabung langsung dari kolam dan pergi ke mobil!

Jadi ternyata kita bisa mengatur apa saja, “menaikkan” server yang canggih, memberikan layanan terbaik dan terpopuler, tapi tetap saja, orang yang paling penting adalah Paman Vasya si tukang listrik berjaket berlapis, yang dengan satu gerakan tangan dapat mengatur lompatan lengkap dari semua kekuatan dan keanggunan teknis ini :)

Jadi ingat: yang utama adalah catu daya berkualitas tinggi. Catu daya yang baik (catu daya tidak pernah terputus) dan tegangan stabil di soketnya, dan yang lainnya akan mengikuti :)

Sekian untuk hari ini dan hingga artikel selanjutnya. Jaga dirimu! Di bawah ini adalah video singkat tentang topik artikel.

Berbicara tentang arus searah (lihat bagian “Tentang Arus”), kami menemukan bahwa arus mengalir dalam satu arah - dari sumber plus ke minus (ini diterima, meskipun kenyataannya sebaliknya). Namun, dalam banyak kasus, Anda harus berurusan dengan arus bolak-balik. Dengan arus bolak-balik, elektron tidak bergerak dalam satu arah, tetapi bergantian dalam satu arah atau lainnya, mengubah arahnya. Oleh karena itu, ketika lampu penerangan dinyalakan, elektron dalam filamen yang dipanaskan (dan juga di kabel) bergerak ke satu arah atau yang lain. Gerakan ini secara konvensional ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Cobalah berlari ke satu arah atau yang lain. Tidak sulit untuk menebak bahwa dengan gerakan seperti itu, sebelum mengubah arah gerakan, Anda harus memperlambatnya terlebih dahulu, kemudian membeku di tempatnya, dan baru kemudian bergegas ke arah lain. Apa hubungannya dengan arus? Sebelum mengubah gerakannya, elektron harus melambat (kami menganggap semua ini dalam gerakan lambat). Ini berarti arus akan berkurang, dan lampu akan mengurangi kecerahannya. Dan ketika mereka berhenti sebelum perubahan gerakan, maka gerakan itu harus padam sepenuhnya. Tapi kami tidak melihat ini. Mengapa? Karena filamen yang dipanaskan bersifat inert secara termal dan tidak dapat mendingin dalam hitungan detik. Itu sebabnya kita tidak melihat kedipan. Namun, kita masing-masing pernah mendengar dengungan trafo yang sedang bekerja, yang berhubungan dengan arah pergerakan arus bolak-balik.

Sekarang hal ini layak untuk dipikirkan. Apakah ini berarti bahwa dalam sepersekian detik elektron dari pembangkit listrik berpindah ke rumah, dan dalam sepersekian detik berikutnya elektron tersebut berpindah kembali? Sebelumnya, pada bagian “Tentang Arus”, kita menemukan bahwa medan listrik dalam konduktor merambat dengan kecepatan 300.000 km/s, dan elektron itu sendiri bergerak dalam konduktor dengan kecepatan kira-kira 0,1 mm/s. Namun dalam 1/100 detik (berarti lamanya satu setengah siklus, yang mana elektron bergerak dalam satu arah), elektron hanya punya waktu untuk bergerak dalam satu arah sebelum medan listrik mulai bekerja dalam arah yang berlawanan. Itulah sebabnya elektron dibelokkan ke satu arah atau yang lain dan tidak meninggalkan batas rumah kita. Artinya, Anda memiliki elektron “rumah” sendiri di rumah (apartemen) Anda. Jika kita dapat memperlambat waktu dan menyambungkan voltmeter yang sejajar dengan beban, yaitu lampu (Gbr. 3) atau ammeter yang dirangkai seri melalui beban (Gbr. 4), maka kita akan melihat bagaimana panah perangkat dengan lancar mengubah pembacaannya dari nol ke nilai maksimum saat mengukur tegangan (Gbr. 3) atau arus (Gbr. 4). Hal ini ditunjukkan pada gambar di sebelahnya. Pada kenyataannya, tentu saja kita tidak akan melihat hal ini. Alasannya adalah kelembaman jarum, sehingga tidak dapat menghasilkan seratus per detik. Omong-omong, untuk Gambar 3 dan Gambar 4 ada penjelasan Gambar 5, di mana Anda pasti dapat melihat tanpa banyak usaha bagaimana voltmeter dan ammeter dihubungkan ketika mengukur tegangan dan arus dalam suatu rangkaian listrik. Dimana voltmeternya dan dimana ammeternya, saya rasa Anda bisa dengan mudah menebaknya. Dalam diagram mereka masing-masing ditunjuk sebagai V dan A.

Jadi hal pertama yang perlu Anda ketahui adalah bahwa perubahan arus dan tegangan pada suatu rangkaian listrik terjadi menurut hukum sinusoidal. Kedua, setiap osilasi sinusoidal (arus atau tegangan) dicirikan oleh besaran-besaran penting berikut:

Periode T- waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu osilasi penuh. Setengah dari waktu ini disebut setengah siklus. Jelas bahwa dalam satu setengah siklus arus mengalir (atau, seperti yang kami katakan, elektron bergerak) dalam satu arah, yang secara konvensional dapat kita anggap positif, dan pada setengah siklus lainnya arus mengalir ke arah yang berbeda, yaitu kita dapat dianggap negatif. Pada grafik, setengah siklus positif akan diwakili oleh setengah gelombang atas di atas sumbu X, dan setengah siklus negatif oleh yang lebih rendah. Berbicara tentang jaringan kita, kita dapat menunjukkan bahwa periode arus bolak-balik T = 1/50 detik - 0,02 detik.

Frekuensi f adalah jumlah getaran per detik. Sekarang mari kita berhitung. Jika terjadi satu osilasi selama periode T yaitu 0,02 detik, maka dalam satu detik akan terjadi 50 osilasi (1/0,02 = 50). Dan satu osilasi mewakili pergerakan elektron, pertama dalam satu arah, lalu ke arah lain (dua setengah siklus). Itu. dalam 1 detik elektron akan bergerak bergantian ke satu arah atau ke arah lain sebanyak 50 kali. Berikut adalah frekuensi kita saat ini di jaringan, yaitu 50Hz (Hertz).

Amplitudo- nilai arus (Imax) atau tegangan terbesar (Umax = 310V) selama periode T. Terlihat jelas bahwa dalam satu periode arus dan tegangan sinusoidal mencapai dua kali nilai maksimumnya.

Nilai sesaat - kita telah mengetahui bahwa arus bolak-balik terus menerus berubah arah dan besarnya. Besarnya tegangan pada suatu momen tertentu disebut nilai sesaat voltase. Hal yang sama berlaku untuk nilai saat ini.

Sebagai ilustrasi, Gambar 6 menunjukkan beberapa nilai sesaat (200V, 300V, 310V, - 150V, - 310V, - 100V) dari tegangan pada rangkaian listrik selama satu periode. Terlihat pada saat awal tegangannya nol, setelah itu berangsur-angsur meningkat menjadi 100V, 200V, dan seterusnya. Setelah mencapai nilai maksimum 310V, tegangan mulai turun secara bertahap ke nol, setelah itu berubah arah dan meningkat lagi, mencapai nilai minus 310V (- 310V), dst. Jika seseorang kesulitan membayangkan apa itu perubahan arah, mereka dapat membayangkan bahwa plus dan minus pada soketnya tertukar - mis. jika kita secara konvensional menganggap nol (tanah) sebagai minus, dan fase sebagai plus. Dan ini terjadi 50 kali per detik. Nah, sesuatu seperti ini...

Nilai efektif

Jadi, mari kita bertanya pada diri sendiri pertanyaan - tegangan konstan berapa yang pengaruhnya sama dengan tegangan bolak-balik kita di jaringan, yang ditunjukkan pada Gambar 6? Teori dan praktek menunjukkan bahwa itu sama dengan tegangan konstan 220V - Gambar 7. Menganggap hal ini tidak begitu sulit, karena mudah untuk melihat bahwa tegangan yang dipertimbangkan selama satu periode memiliki nilai 310V hanya pada dua momen, dan pada waktu lainnya lebih kecil. Karena tegangan sinusoidal kita berubah terus menerus, disarankan untuk memperkenalkan konsep seperti -tegangan efektif . Lagi pula, berdasarkan nilai tegangan (atau arus) tertentu, dan bukan berdasarkan perubahan nilainya, kita dapat “memperkirakan” kekuatannya. Jadi, Yang kami maksud dengan nilai efektif arus bolak-balik (atau tegangan) adalah arus searah yang, dalam waktu yang sama, melakukan kerja yang sama (atau melepaskan jumlah panas yang sama) seperti arus bolak-balik tertentu.

Oleh karena itu, bola lampu biasa kita (atau, misalnya, alat pemanas) akan bekerja sama baik pada tegangan bolak-balik, bervariasi dari nol hingga 310V, dan pada tegangan konstan 220V. Bola lampu 12 volt akan bersinar secara merata baik dari sumber tegangan bolak-balik 12V (berubah dari nol menjadi 16,8V) dan dari baterai atau akumulator apa pun (dan, seperti yang Anda ketahui, keduanya merupakan sumber tegangan konstan).

Jadi, ingat!!!

Arus (tegangan) listrik yang secara periodik berubah arah dan besarnya disebut arus bolak-balik. Setiap arus bolak-balik dicirikan terutama oleh frekuensi, amplitudo dan nilai efektifnya;

Instrumen yang dirancang untuk mengukur arus bolak-balik menunjukkan nilai efektifnya;

Tegangan diukur dengan voltmeter (atau instrumen gabungan - avometer), arus - dengan ammeter (atau instrumen gabungan - avometer). Arus juga dapat diukur dengan apa yang disebut klem arus. Mereka berfungsi untuk pengukuran arus non-kontak - bagian kerja perangkat membentuk cincin di sekitar kabel yang diukur dan, berdasarkan besarnya medan elektromagnetik yang bekerja pada bagian kerja perangkat, informasi ditampilkan pada layar kecilnya. tentang besarnya arus yang mengalir. Avometer adalah perangkat gabungan (pada orang awam disebut juga tester), yang dalam lembar data teknisnya disebut ampere-volt-ohmmeter dan digunakan untuk mengukur arus, tegangan, dan hambatan. Dan model digital dapat mengukur frekuensi tegangan (arus), dan kapasitansi kapasitor dan hal-hal lain - inilah yang diinginkan pengembang;

Mengetahui nilai (efektif) tegangan bolak-balik, Anda selalu dapat mengetahui nilai maksimumnya (jangan lupa - nilainya berubah menurut hukum sinusoidal). Dan hubungannya di sini seperti ini -Umaks = 1,4U, dimana U adalah nilai efektif, dan Umax adalah nilai maksimum (amplitudo).

Listrik adalah jenis energi yang ditransmisikan melalui pergerakan elektron melalui bahan konduktif. Misalnya, logam adalah bahan yang sangat konduktif secara listrik dan memungkinkan elektron bergerak dengan mudah. Dalam bahan konduktif, elektron dapat bergerak dalam satu arah atau lebih.

Konsep arus searah dan bolak-balik

Yang dimaksud dengan arus searah ditentukan dari sifat pergerakan muatan listrik. Demikian pula, Anda dapat menentukan apa itu arus bolak-balik.

1. Ketika aliran muatan listrik diberikan dalam satu arah, itu dianggap sebagai arus searah;
2. Ketika aliran elektron berubah arah dan intensitasnya seiring waktu, itu disebut arus bolak-balik. Selain itu, perubahan terjadi secara siklis, menurut hukum sinusoidal.

Kebanyakan jaringan listrik modern menggunakan arus listrik bolak-balik yang dihasilkan di pembangkit listrik oleh generator yang sesuai.

Arus searah (DC) dihasilkan oleh baterai, sel bahan bakar, dan modul fotovoltaik. Ada juga generator arus searah. Cara lain untuk mendapatkannya adalah dengan mengubahnya dari arus bolak-balik (AC) satu fasa dan tiga fasa menggunakan alat penyearah.

Sebaliknya, AC dapat diperoleh dari DC dengan menggunakan inverter, meskipun teknologi di sini agak lebih rumit.

Cerita

Listrik relatif jarang terjadi di alam: hanya dihasilkan oleh beberapa hewan dan ada di beberapa fenomena alam. Dalam upaya mereka untuk menghasilkan aliran elektron secara artifisial, para ilmuwan menyadari bahwa adalah mungkin untuk memaksa elektron mengalir melalui kawat logam atau bahan konduktif lainnya, tetapi hanya dalam satu arah, karena elektron ditolak dari satu kutub dan tertarik ke kutub lainnya. Maka lahirlah baterai dan generator DC. Penemuan ini terutama disebabkan oleh Thomas Edison.

Pada akhir abad ke-19, ilmuwan terkenal lainnya, Nikola Tesla, sedang mengembangkan cara untuk menghasilkan arus bolak-balik. Alasan utama dilakukannya pekerjaan di bidang ini adalah ditemukannya kekurangan arus searah ketika mentransmisikan listrik dalam jarak jauh. Ternyata untuk arus bolak-balik, jauh lebih mudah untuk meningkatkan tegangan saluran transmisi, sehingga mengurangi kerugian dan memungkinkan pengangkutan energi listrik dalam jumlah besar, namun secara efektif meningkatkan tegangan pada saluran arus searah tidak mungkin dilakukan pada masa itu.

Untuk menghasilkan arus bolak-balik, Tesla menggunakan medan magnet yang berputar. Jika MF berubah arah maka arah aliran elektron juga berubah dan timbul arus bolak-balik.

Perubahan arah aliran elektron terjadi sangat cepat, berkali-kali per detik. Pengukuran frekuensi dilakukan dalam hertz (sama dengan siklus per detik). Jadi, arus bolak-balik pada frekuensi 50 Hz dapat dianggap melakukan 50 siklus per detik. Dalam setiap siklus, elektron berubah arah dan kembali ke arah semula, sehingga aliran elektron berubah arah 100 kali per detik.

Karakteristik perbandingan arus searah dan arus bolak-balik

Perbedaan kedua jenis arus tersebut terletak pada sifat dan sifat yang dihasilkannya.

Perbedaan antara arus searah dan arus bolak-balik:

1. Dengan arus bolak-balik, arah dan intensitas aliran elektron berubah, dengan arus konstan tetap tidak berubah;
2. Frekuensi DC tidak mungkin ada. Konsep ini hanya berlaku untuk arus bolak-balik;
3. Kutub (plus dan minus) selalu sama pada rangkaian DC. Dalam rangkaian arus bolak-balik, kutub positif dan negatif berubah secara berkala;
4. Saat mentransmisikan arus bolak-balik, tegangan mudah diubah dan diangkut dengan tingkat kerugian yang dapat diterima.

Membalikkan polaritas sambungan DC dapat menyebabkan kerusakan permanen pada perangkat. Untuk menghindari hal ini, penandaan tiang biasanya dipasang pada peralatan. Demikian pula, kontak dibedakan dengan penggunaan tradisional pegas logam untuk kutub negatif dan pelat untuk kutub positif. Pada perangkat dengan baterai yang dapat diisi ulang, penyearah transformator memiliki keluaran sehingga sambungan dibuat hanya dalam satu cara, yang mencegah pembalikan polaritas.

Dalam instalasi skala besar, seperti sentral telepon dan peralatan telekomunikasi lainnya, di mana terdapat distribusi arus searah terpusat, sambungan khusus dan elemen pelindung digunakan,

Arus searah dan arus bolak-balik mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing, yang mempengaruhi bidang penerapannya. Meluasnya penggunaan arus bolak-balik sebagian besar disebabkan oleh kemudahan konversinya.

Perbedaan Pengiriman

Ketika arus mengalir, sebagian energi elektron diubah menjadi panas karena resistansi aktif kabel. Pemanas listrik juga didasarkan pada efek ini. Di akhir saluran, lebih sedikit energi yang ditransfer ke konsumen. Daya yang hilang disebut rugi-rugi. Untuk mengurangi kerugian, digunakan peningkatan tegangan selama transportasi. Hubungan fisik ini berlaku untuk arus searah dan bolak-balik, namun perbedaan muncul ketika menerapkan rangkaian transmisi.

Keuntungan dan kerugian arus bolak-balik

Ketika pembangunan jaringan tenaga transmisi dimulai, penggunaan trafo merupakan satu-satunya cara untuk memperoleh tegangan tinggi dan kemudian menurunkannya ke tingkat yang diperlukan ketika didistribusikan ke konsumen. Teknologi ini disebut teknologi trafo, dan sejauh ini struktur transportasi listrik tidak berubah. Arus bolak-balik, yang merupakan sistem tiga fasa, hampir digunakan secara universal.

Belakangan, jalur arus searah mulai dibangun, yang semakin banyak digunakan dalam beberapa tahun terakhir. Meningkatnya minat dalam penggunaannya dijelaskan oleh kelemahan signifikan sistem arus bolak-balik: dalam antrean panjang, kehilangan listrik sangat besar. Alasannya adalah adanya reaktansi kapasitif dan induktif.

1. Ketika arah aliran elektron berubah dengan cepat, efek yang mirip dengan pengisian ulang kapasitor diamati. Arus kapasitif tambahan muncul. Hal ini terutama mempengaruhi kabel darat dan bawah laut, yang lapisan insulasinya memiliki efek kapasitor yang tinggi;
2. Reaktansi induktif garis muncul karena arus listrik menghasilkan medan magnet yang berubah seiring dengan frekuensi arus. Arus induktif muncul.

Penting! Kedua jenis reaktansi meningkat dengan bertambahnya panjang garis.

Keuntungan arus bolak-balik:

• transformasi tegangan mudah;
• kemungkinan menggabungkan sistem transmisi yang berbeda;
• kemungkinan menggunakan frekuensi seluruh sistem.

Kekurangan AC:

• kebutuhan untuk mengkompensasi daya reaktif saat melakukan transportasi jarak jauh;
• kerugian yang relatif tinggi.

Kelebihan dan Kekurangan DC

Pertama-tama, yang membedakan arus bolak-balik dengan arus searah adalah adanya sumber rugi-rugi energi reaktif. Namun, arus listrik searah melibatkan kerugian pemanasan. Definisi pastinya bergantung pada teknologi dan level tegangan. Untuk tegangan tinggi - sekitar 3% per 1000 km.

Sumber rugi-rugi lain pada sistem transmisi tenaga DC adalah gardu induk pengubah AC ke DC, dan sebaliknya. Total kerugiannya jauh lebih rendah dibandingkan arus bolak-balik, namun biaya material untuk pembangunan gardu induk ini cukup besar.

Penting! Untuk meningkatkan profitabilitas saluran listrik DC, digunakan saluran listrik panjang.

Transmisi daya DC baru-baru ini mengalami kemajuan teknologi, dengan pengembangan komponen elektronik baru untuk menciptakan tingkat tegangan DC tinggi - thyristor berkinerja tinggi atau transistor bipolar.

Menarik. Saat ini, sistem transmisi DC dengan tegangan hingga 800 kV dan kapasitas transmisi hingga 8.000 mW pada jarak lebih dari 2.000 km dapat dilakukan.

Keuntungan saluran listrik DC tegangan tinggi:

• kemampuan untuk mentransmisikan daya melalui jalur kabel bawah laut, darat dan bawah tanah dalam jarak jauh;
• tidak ada rugi-rugi akibat daya reaktif;
• penggunaan isolasi kabel yang lebih baik.

Kerugian dari saluran listrik DC tegangan tinggi:

• peralihan saluran DC yang ada tidak cukup cepat;
• sedikit teknik elektro standar;
• Jaringan distribusi transmisi tenaga listrik belum dikembangkan; pengangkutan dilakukan dari titik ke titik.

Aplikasi DC dan AC lainnya

1. DC sangat ideal untuk mengisi daya baterai dan sel baterai. Mereka membutuhkan daya tersebut karena pengisian daya harus selalu mengarah ke satu arah. Oleh karena itu, perangkat bertenaga baterai juga memerlukan DC, seperti senter atau laptop;
2. Peralatan televisi, radio, dan komputer menggunakan DC;
3. Motor listrik yang digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari beroperasi pada arus AC dan DC. Hal yang sama juga berlaku pada kompor, setrika, ketel, dan lampu pijar;
4. DC diperlukan untuk pabrik elektrolisis di mana keberadaan kutub konstan penting. Hanya kadang-kadang polaritas tidak perlu diperhatikan, khususnya selama elektrolisis gas. Kemudian arus listrik bolak-balik dapat digunakan;
5. Sekitar setengah dari jaringan kontak kereta api dunia menggunakan DC. Pada awal pengembangan perkeretaapian berlistrik, terdapat upaya untuk menggunakan motor tiga fasa, namun pembuatan jaringan kontak untuk motor tersebut mengalami kendala. DC mengoperasikan transportasi listrik perkotaan: trem, bus troli, metro. Metode lain untuk membangun jaringan kontak kereta api adalah penggunaan arus bolak-balik satu fasa;

Setiap insinyur yang kompeten harus dapat menjawab tanpa ragu-ragu berapa arus yang ada di stopkontak - konstan atau bolak-balik. Fisika mendapat perhatian khusus di universitas teknik! Tetapi sebagian besar warga negara biasa dapat menjalani seluruh hidup mereka dan tidak mengetahui hal ini. Dan sungguh sia-sia! Saat ini, ada pengetahuan minimum yang harus dimiliki oleh setiap orang terpelajar modern. Jenis arus apa yang ada di stopkontak perlu diketahui seperti tabel perkalian.

Jenis-jenis arus listrik dalam kehidupan sehari-hari

Untuk memahami gambaran tersebut secara utuh, saya akan memberikan sedikit teori yang akan sangat berguna untuk diketahui. Arus listrik adalah pergerakan muatan listrik yang terarah. Hal ini dapat terjadi pada rangkaian listrik tertutup. Ada:

D.C atau DC - Arus Searah. Sebutan internasional (-).
Arus searah mengalir dalam satu arah, dan besarnya sedikit berubah seiring waktu. Contoh mencolok yang dapat Anda temukan di rumah atau apartemen adalah arus dari baterai atau akumulator listrik.

AC. sebutan atau AC - Arus Bolak-balik. Sebutan internasional (~).
Arus bolak-balik secara periodik berubah besar dan arahnya. Satu periode perubahan per detik adalah Hertz. Dengan demikian, frekuensi arus bolak-balik adalah jumlah siklus per detik. Di Rusia dan Eropa frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz, di AS - 60 Hz. Arus bolak-balik digunakan untuk mengoperasikan berbagai peralatan listrik.

Berapa arus di soket rumah tangga

Setelah memahami teorinya, mari kita langsung ke jawaban atas pertanyaan - berapakah arus di stopkontak - bolak-balik atau searah? Saya pikir Anda sudah menebaknya sendiri - tentu saja, arus bolak-balik. Tegangan operasi pada jaringan adalah 220-240 Volt. Kekuatan arus bolak-balik di apartemen biasa dibatasi hingga 16 A (Ampere), namun dalam beberapa kasus bisa mencapai hingga 25 A. Dari segi daya arus, batas standarnya adalah 3,5 kW.

Untuk peralatan listrik yang lebih bertenaga, digunakan jaringan tiga fasa dengan tegangan 380 Volt dan arus hingga 32A.

Masyarakat sudah lama terbiasa dengan manfaat listrik dan banyak yang tidak peduli dengan arus listrik yang ada di stopkontak. Di planet ini, 98% listrik yang dihasilkan berasal dari arus bolak-balik. Jauh lebih mudah untuk memproduksi dan mengirimkannya dalam jarak yang signifikan daripada jarak yang konstan. Dalam hal ini, tegangan dapat berubah berkali-kali nilainya turun dan naik. Kekuatan arus secara signifikan mempengaruhi kerugian pada kabel.

Transmisi listrik jarak jauh

Parameter jaringan rumah selalu diketahui: arus bolak-balik, tegangan 220 volt dan frekuensi 50 hertz. Mereka terutama cocok untuk motor listrik, lemari es dan penyedot debu, serta lampu pijar dan banyak perangkat lainnya. Banyak konsumen beroperasi pada tegangan konstan 6-12 volt. Hal ini terutama berlaku untuk elektronik. Tetapi catu daya perangkat harus dari jenis yang sama. Oleh karena itu, bagi semua konsumen, arus pada stopkontak harus bervariasi, dengan tegangan dan frekuensi yang sama.

Perbedaan antara arus

Arus bolak-balik secara periodik berubah besar dan arahnya. Arus bolak-balik dengan tegangan 220-400 ribu volt keluar dari pembangkit listrik generator. Sampai gedung bertingkat diturunkan menjadi 12 ribu volt, kemudian di gardu trafo diubah menjadi 380 volt.

Masukan ke rumah pribadi bisa berupa tiga fase atau satu fase. Tiga fase memasuki gedung bertingkat, dan kemudian ke setiap apartemen dari panel antar lantai, di mana 220 volt dilepaskan antara kabel netral dan fase.

Diagram koneksi di apartemen dari jaringan AC satu fase

Di apartemen, tegangan disuplai ke meteran, dan darinya disuplai melalui pemutus arus terpisah ke kotak persimpangan setiap ruangan. Dari kotak-kotak tersebut, pengkabelan dilakukan di sekeliling ruangan menjadi dua sirkuit perlengkapan penerangan dan soket. Dalam diagram gambar ada satu mesin untuk setiap ruangan. Metode koneksi lain dimungkinkan, ketika satu perangkat pelindung dipasang pada sirkuit penerangan dan soket. Tergantung pada berapa ampere stopkontak yang dirancang, stopkontak tersebut mungkin berkelompok atau ada pemutus arus terpisah yang tersambung ke stopkontak tersebut.

Arus searah berbeda karena arah dan sifat-sifatnya tidak berubah seiring waktu. Ini digunakan di semua elektronik rumah, lampu LED, dan peralatan. Pada saat yang sama, banyak yang tidak mengetahui arus apa yang ada di stopkontak. Itu berasal dari jaringan sebagai variabel, dan kemudian diubah menjadi peralatan listrik konstan di dalam, jika perlu.

Jika Anda membuat rangkaian untuk menyuplai apartemen dengan arus searah, mengubahnya kembali menjadi arus bolak-balik akan memakan biaya lebih banyak.

Konverter DC/DC

Parameter soket Karakteristik yang menentukan soket adalah tingkat perlindungan dan grup kontak.

• Bagi pemilik apartemen, saat memilih outlet, Anda perlu mempertimbangkan:
• lokasi pemasangan: eksternal, tersembunyi, di dalam atau di luar ruangan;
• bentuk dan kesesuaian steker dan soket satu sama lain, keamanan penggunaan;

karakteristik jaringan, terutama berapa banyak ampli yang dapat mengalir melaluinya.

Untuk menghubungkan suatu alat listrik ke jaringan, stopkontak dan steker masing-masing merupakan sumber dan penerima energi, sehingga membentuk sambungan steker. Persyaratan berikut berlaku untuk itu.

1. Kontak yang dapat diandalkan. Koneksi yang lemah menyebabkan panas berlebih dan kegagalan. Penting juga untuk memastikan fiksasi yang andal terhadap pemutusan sambungan secara spontan. Di sini akan lebih mudah untuk menggunakan kontak pegas di soket.
2. Isolasi bagian-bagian yang membawa arus satu sama lain.
3. Perlindungan terhadap sentuhan bagian aktif dengan tangan atau benda lain. Untuk melindungi dari anak-anak, soket dilengkapi dengan tirai khusus yang hanya terbuka ketika steker dimasukkan.
4. Memastikan polaritas saat menghubungkan. Hal ini penting jika sambungan mengalirkan arus searah atau perangkat digunakan bersama dengan sakelar kutub tunggal. Desain soket tidak memungkinkan koneksi yang salah.
5. Ketersediaan landasan untuk perangkat perlindungan kelas 1. Penting untuk menyambungkan ground ke soket dengan benar.

Tergantung pada kondisi pengoperasian, soket dibuat dengan tingkat perlindungan berbeda, yang ditunjukkan dengan kode IP dan dua angka berikut. Yang pertama (0-6) berarti seberapa besar perangkat mencegah masuknya benda, debu, dll. Berikut (0-8) memberikan perlindungan terhadap air. Jika sebuah soket diberi label IP68, itu berarti soket tersebut memiliki perlindungan tertinggi terhadap pengaruh eksternal.

Berdasarkan jenisnya, produk ditandai dengan huruf latin. Yang dalam negeri diproduksi tanpa grounding (C) dan grounding (F).

Jenis soket

Perangkat grup AC (~) dirancang untuk arus bolak-balik. Arus searah disebut DC (-).

Indikator utamanya adalah kekuatan arus yang diperbolehkan untuk outlet tertentu. Jika bertanda 6 A, maka total beban tersambung tidak boleh melebihi jumlah ampere yang ditentukan. Dalam hal ini, tidak masalah apakah arus bolak-balik atau arus searah melewatinya.

Berapa banyak beban yang dapat ditahan oleh koneksi diperkirakan berdasarkan total daya semua perangkat yang terhubung. Untuk konsumen seperti oven microwave, mesin pencuci piring atau mesin cuci, digunakan soket terpisah minimal 16 ampere dengan sebutan tipe arus. Tempat khusus ditempati oleh kompor listrik, yang arus pengenalnya 25 ampere atau lebih. Itu harus dihubungkan melalui RCD terpisah. Dasarnya adalah arus pengenal - jumlah ampere yang dapat dilewati stopkontak untuk waktu yang lama.

Ampere adalah satuan ukuran yang digunakan untuk mengukur arus. Jika hanya daya pengenal yang ditunjukkan, arus yang diizinkan adalah I = P/U, dimana U = 220 volt. Kemudian dengan daya 2200 watt arusnya menjadi 10 ampere.

Perhatikan penyambungan peralatan listrik ke stopkontak menggunakan kabel ekstensi. Di sini Anda dapat dengan mudah melakukan kesalahan dalam menentukan berapa total daya beban yang dibutuhkan. Selain itu, kabel ekstensi juga harus memenuhi persyaratan, karena memiliki soket sendiri yang diberi tanda.

Untuk arus bolak-balik, polaritas pada sambungan steker tidak terlalu diperlukan. Fase biasanya ditemukan ketika Anda perlu menghubungkan mesin otomatis atau saklar kutub tunggal ke lampu. Saat dimatikan, menyentuh kabel netral tidak akan terlalu berbahaya.

Soket fungsionalitas yang diperluas

Sekarang mereka merilis soket jenis baru dengan fungsi baru:

1. Pengatur waktu mati bawaan.
2. Mengganti tipe saat ini.
3. Dengan indikasi tingkat beban (perubahan warna dari hijau menjadi merah).
4. Dengan RCD bawaan.
5. Dengan penguncian otomatis.

Memeriksa koneksi

Tegangan di stopkontak diperiksa dengan menghubungkan voltmeter atau tester. Jika ada, perangkat akan menunjukkan berapa volt yang dikandungnya.

Penguji tegangan soket

Kuat arus dapat ditentukan dengan amperemeter yang dihubungkan seri dengan beban operasi.

Teknisi listrik memeriksa keberadaan tegangan dengan indikator. Tiang tunggal - dibuat dalam bentuk obeng dengan bola lampu. Dengan bantuannya Anda dapat menemukan fase, tetapi tidak akan menunjukkan sambungan kabel netral. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan indikator dua kutub, menghubungkannya antara fase dan nol. Anda dapat dengan mudah memeriksa tegangan pada soket dengan lampu uji, yang harus sesuai.