Arus AC

AC gelombang dan AC Circuit Teori

AC gelombang

Direct Current atau DC seperti yang lebih sering disebut, adalah bentuk arus atau tegangan yang mengalir di sekitar sirkuit listrik dalam satu arah saja, membuatnya menjadi "Uni-directional" supply. Umumnya, baik arus DC dan tegangan yang dihasilkan oleh pasokan listrik, baterai, dinamo, dan sel surya untuk beberapa nama. Tegangan atau arus DC memiliki besaran tetap (amplitudo) dan arah yang pasti terkait dengannya. Misalnya, 12 Vmewakili 12 volt ke arah yang positif, atau 5V mewakili 5 volt ke arah negatif.

Kita juga tahu bahwa pasokan listrik DC tidak mengubah nilai mereka berkaitan dengan waktu, mereka adalah nilai konstan yang mengalir ke arah kondisi mapan terus menerus. Dengan kata lain, DC mempertahankan nilai yang sama untuk setiap saat dan pasokan uni-directional DC konstan tidak pernah berubah atau menjadi negatif kecuali koneksi yang secara fisik terbalik. Sebuah contoh dari rangkaian arus DC sederhana atau langsung ditampilkan di bawah.

DC Circuit dan gelombang

Fungsi bolak-balik atau AC gelombang di sisi lain didefinisikan sebagai salah satu yang bervariasi di kedua besar dan arah lebih atau kurang bahkan cara terhadap waktu membuatnya menjadi "Bi-directional" gelombang. Fungsi AC dapat mewakili baik sumber daya atau sumber sinyal dengan bentuk sebuah gelombang AC umumnya mengikuti yang dari sinusoid matematika seperti yang didefinisikan oleh: - A (t) = A x max sin (2πƒt).

AC istilah atau untuk memberikan deskripsi lengkap atas arus bolak-balik, umumnya mengacu pada bentuk gelombang waktu bervariasi dengan paling umum dari semua yang disebut sinusoid lebih dikenal sebagai sinusoidal gelombang. Bentuk gelombang sinusoidal yang lebih umum disebut dengan deskripsi singkat sebagai Waves sinus. Gelombang sinus yang jauh salah satu jenis yang paling penting dari bentuk gelombang AC yang digunakan dalam teknik listrik.

Bentuk diperoleh dengan memplot nilai-nilai ordinat sesaat dari tegangan atau arus terhadap waktu disebut gelombang AC. Sebuah gelombang AC terus berubah polaritas setiap setengah siklus bergantian antara nilai maksimum positif dan nilai maksimum negatif masing-masing berkaitan dengan waktu dengan contoh umum ini menjadi suplai tegangan listrik rumah tangga yang kami gunakan di rumah kita.

Ini berarti kemudian bahwa AC gelombang adalah "tergantung waktu sinyal" dengan jenis yang paling umum dari sinyal tergantung waktu adalah bahwa dari Berkala gelombang. Gelombang periodik atau AC adalah produk yang dihasilkan dari generator listrik berputar. Umumnya, bentuk bentuk gelombang periodik dapat dihasilkan dengan menggunakan frekuensi dasar dan melapiskan dengan sinyal harmonik dari berbagai frekuensi dan amplitudo tapi itu untuk tutorial lain.

Bolak tegangan dan arus tidak dapat disimpan dalam baterai atau sel seperti kaleng arus searah, jauh lebih mudah dan lebih murah untuk menghasilkan mereka menggunakan alternator dan generator gelombang bila diperlukan. Jenis dan bentuk sebuah gelombang AC tergantung pada generator atau perangkat produksi mereka, tetapi semua bentuk gelombang AC terdiri dari garis nol tegangan yang membagi gelombang menjadi dua bagian simetris. Karakteristik utama dari AC gelombangdidefinisikan sebagai:

Karakteristik AC gelombang

• • Periode, (T) adalah lamanya waktu dalam detik yang diperlukan untuk gelombang terulang dari awal sampai akhir. Hal ini juga dapat disebut periodik Waktu gelombang untuk gelombang sinus, atau Lebar Pulse untuk gelombang persegi.
• • Frekuensi, (ƒ) adalah berapa kali gelombang berulang dalam jangka waktu satu detik.Frekuensi adalah kebalikan dari periode waktu, (ƒ = 1 / T) dengan satuan frekuensi menjadiHertz, (Hz).
• • The Amplitude (A) adalah besarnya atau intensitas gelombang sinyal diukur dalam volt atau amp.

Dalam tutorial kami tentang Bentuk gelombang , kita melihat berbagai jenis bentuk gelombang dan mengatakan bahwa "Bentuk gelombang pada dasarnya representasi visual dari variasi tegangan atau arus diplot ke basis waktu". Umumnya, untuk AC bentuk gelombang garis dasar horisontal ini merupakan kondisi nol dari tegangan atau arus. Setiap bagian dari jenis gelombang AC yang terletak di atas horizontal nol sumbu merupakan tegangan atau arus yang mengalir dalam satu arah.

Demikian juga, setiap bagian dari gelombang yang terletak di bawah horisontal nol sumbu merupakan tegangan atau arus yang mengalir dalam arah yang berlawanan dengan yang pertama.Umumnya untuk sinusoidal AC gelombang bentuk gelombang di atas nol sumbu adalah sama dengan bentuk bawahnya. Namun, bagi sebagian sinyal AC non-power termasuk gelombang audio ini tidak selalu terjadi.

Yang paling umum bentuk gelombang sinyal periodik yang digunakan dalam Teknik Elektro dan Elektronik adalah sinusoidal Bentuk gelombang. Namun, bentuk gelombang bolak AC mungkin tidak selalu mengambil bentuk bentuk yang halus berbasis di sekitar trigonometri sinus cosinus atau fungsi. AC bentuk gelombang juga dapat mengambil bentuk baik Waves Complex, Waves Square atauWaves segitiga dan ini ditunjukkan di bawah ini.

Jenis gelombang periodik

Waktu yang dibutuhkan untuk AC gelombang untuk menyelesaikan satu pola penuh dari setengah positif untuk setengah negatif dan kembali ke dasar nol lagi disebut Cycle dan satu siklus lengkap berisi baik positif setengah siklus dan setengah siklus negatif. Waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk menyelesaikan satu siklus penuh disebut periodik Waktu gelombang, dan diberi simbol "T".

Jumlah siklus lengkap yang diproduksi dalam satu detik (siklus / detik) disebut Frekuensi, ƒ simbol dari gelombang bolak-balik. Frekuensi diukur dalam Hertz, (Hz) dinamai fisikawan Jerman Heinrich Hertz.

Kemudian kita dapat melihat bahwa ada hubungan antara siklus (osilasi), waktu periodik dan frekuensi (siklus per detik), jadi jika ada sejumlah ƒ siklus dalam satu detik, setiap siklus individu harus mengambil 1 / ƒ detik untuk menyelesaikan.

Hubungan Antara Frekuensi dan Waktu Periodik

AC gelombang Contoh No1

1 Apa yang akan menjadi waktu periodik dari gelombang 50Hz dan 2 apa frekuensi dari suatu bentuk gelombang AC yang memiliki waktu periodik 10mS.

1).

2).

Frekuensi yang digunakan untuk diekspresikan dalam "siklus per detik" disingkat "cps", tapi hari ini lebih sering ditentukan dalam satuan yang disebut "Hertz". Untuk daya domestik pasokan frekuensi akan baik 50Hz atau 60Hz tergantung pada negara dan ditetapkan oleh kecepatan rotasi generator.Tapi satu hertz adalah unit yang sangat kecil sehingga prefiks yang digunakan yang menunjukkan urutan besarnya gelombang pada frekuensi yang lebih tinggi seperti kHz, MHz dan bahkan GHz.

Definisi Frekuensi Awalan

Awalan	Definisi	Ditulis sebagai	Waktu Periodik
Kilo	Ribuan	kHz	1mS
Mega	Juta	MHz	1uS
Giga	Miliar	GHz	1ns
Terra	Triliun	THz	1ps

Amplitudo gelombang AC

Serta mengetahui baik waktu periodik atau frekuensi kuantitas bolak, parameter penting lain dari gelombang AC adalah Amplitudo, lebih dikenal sebagai nilai maksimum atau puncak yang diwakili oleh istilah, V max untuk tegangan atau saya maks untuk saat ini.

Nilai puncak adalah nilai terbesar dari tegangan atau arus yang gelombang mencapai selama setiap siklus setengah diukur dari nol awal. Tidak seperti tegangan DC atau arus yang memiliki steady state yang dapat diukur atau dihitung dengan menggunakan Hukum Ohm , kuantitas bolak terus berubah nilainya dari waktu ke waktu.

Untuk gelombang sinusoidal murni nilai puncak ini akan selalu sama untuk kedua setengah siklus (+ Vm = -Vm) tetapi untuk non-sinusoidal atau bentuk gelombang kompleks nilai puncak maksimum bisa sangat berbeda untuk setiap setengah siklus. Kadang-kadang, bolak bentuk gelombang diberikan puncak ke puncak, V nilai pp dan ini adalah hanya jarak atau jumlah tegangan antara nilai puncak maksimum, + V max dan nilai puncak minimum, V max selama satu siklus lengkap.

Rata-Rata Nilai AC gelombang

Rata-rata atau rata-rata nilai tegangan DC terus menerus akan selalu sama dengan nilai puncaknya maksimum sebagai tegangan DC konstan. Nilai rata-rata ini hanya akan berubah jika siklus perubahan tegangan DC. Dalam gelombang sinus murni jika nilai rata-rata dihitung selama siklus penuh, nilai rata-rata akan sama dengan nol sebagai bagian positif dan negatif akan membatalkan satu sama lain. Jadi rata-rata atau nilai rata-rata dari suatu bentuk gelombang AC dihitung atau diukur selama setengah siklus saja dan ini ditunjukkan di bawah.

Nilai Rata-Rata dari gelombang Non-sinusoidal

Untuk menemukan nilai rata-rata dari gelombang kita perlu menghitung daerah di bawah gelombang menggunakan aturan mid-ordinat, trapesium aturan atau aturan Simpson ditemukan biasanya dalam matematika. Daerah perkiraan di bawah setiap gelombang tidak teratur dapat dengan mudah ditemukan dengan hanya menggunakan aturan mid-ordinat.

Garis dasar nol sumbu dibagi menjadi sejumlah bagian yang sama dan dalam contoh sederhana kita di atas nilai ini adalah sembilan, (V 1 ke V 9). Garis ordinat lainnya yang ditarik lebih akurat akan menjadi rata-rata akhir atau nilai rata-rata. Nilai rata-rata akan menjadi penambahan semua nilai sesaat ditambahkan bersama-sama dan kemudian dibagi dengan jumlah. Hal ini diberikan sebagai.

Rata Nilai AC gelombang

Dimana: n sama dengan jumlah sebenarnya pertengahan koordinat yang digunakan.

Untuk gelombang sinusoidal murni rata-rata atau nilai rata-rata akan selalu sama dengan 0,637 x Vmax dan hubungan ini juga berlaku untuk nilai rata-rata saat ini.

RMS Nilai AC gelombang

Nilai rata-rata dari gelombang AC TIDAK nilai yang sama dengan DC gelombang nilai rata-rata. Hal ini karena gelombang AC terus berubah dengan waktu dan efek pemanasan yang diberikan oleh rumus(P = I 2 .R), juga akan berubah menghasilkan konsumsi daya yang positif. Nilai rata-rata setara untuk sistem arus bolak-balik yang menyediakan kekuatan yang sama untuk beban sebagai rangkaian ekuivalen DC disebut "nilai efektif".

Kekuatan ini efektif dalam sistem arus bolak-balik karena itu sama dengan: (I 2 .R.Average). Sebagai kekuatan sebanding dengan arus squared, arus efektif, saya akan sama dengan √ saya squared Ave.Oleh karena itu, arus efektif dalam sistem AC disebut nilai dan nilai-nilai RMS Root Mean Squaredatau RMS adalah nilai-nilai yang setara DC yang memberikan kekuatan yang sama untuk beban.

Nilai efektif atau RMS dari arus bolak-balik diukur dari segi nilai arus searah yang menghasilkan efek pemanasan yang sama dalam perlawanan nilai yang sama. Nilai RMS untuk gelombang AC apapun dapat ditemukan dari modifikasi rumus nilai rata-rata sebagai berikut.

RMS Nilai AC gelombang

Dimana: n sama dengan jumlah pertengahan koordinat.

Untuk gelombang sinusoidal murni nilai efektif atau RMS ini akan selalu sama dengan 1 / √ 2 x V maxyang setara dengan 0,707 x V max dan hubungan ini berlaku untuk nilai-nilai RMS arus. Nilai RMS untuk gelombang sinusoidal selalu lebih besar dari nilai rata-rata kecuali untuk gelombang persegi panjang. Dalam hal ini efek pemanasan tetap konstan sehingga rata-rata dan nilai RMS akan sama.

Satu komentar terakhir tentang nilai-nilai RMS. Kebanyakan multimeter, baik digital atau analog kecuali dinyatakan lain hanya mengukur nilai RMS tegangan dan arus, bukan rata-rata. Oleh karena itu ketika menggunakan multimeter pada sistem arus searah membaca akan sama dengan I = V / Rdan untuk sistem arus bolak-balik membaca akan sama dengan IRMS = Vrms / R.

Juga, kecuali untuk perhitungan daya rata-rata, ketika menghitung RMS atau tegangan puncak, hanya menggunakan V RMS untuk menemukan saya nilai RMS, atau tegangan puncak, Vp untuk menemukan puncak arus, nilai Ip. Jangan mencampur dua rata-rata sama, RMS atau nilai-nilai puncak karena mereka benar-benar berbeda dan hasilnya akan salah.

Form Factor dan Crest Factor

Meskipun sedikit digunakan hari ini, baik Form Factor dan Crest Factor dapat digunakan untuk memberikan informasi tentang bentuk sebenarnya dari gelombang AC. Form Factor adalah perbandingan antara nilai rata-rata dan nilai RMS dan diberikan sebagai.

Untuk gelombang sinusoidal murni Form Factor akan selalu sama dengan 1.11. Crest Factor adalah rasio antara nilai RMS dan nilai Puncak gelombang dan diberikan sebagai.

Untuk gelombang sinusoidal murni Faktor Crest akan selalu sama dengan 1,414.

AC gelombang Contoh No2

Sebuah arus bolak-balik sinusoidal dari 6 amp mengalir melalui resistansi 40Ω. Hitung tegangan rata-rata dan tegangan puncak pasokan.

RMS Tegangan nilai dihitung sebagai:

Rata-Rata Nilai Tegangan dihitung sebagai:

The Peak Voltage nilai dihitung sebagai:

Penggunaan dan perhitungan rata-rata, RMS, Form factor dan Crest Factor juga dapat digunakan dengan semua jenis gelombang periodik termasuk Segitiga, Square, Sawtoothed atau tegangan yang tidak teratur atau kompleks / bentuk gelombang arus lainnya. Konversi antara berbagai nilai sinusoidal kadang-kadang dapat membingungkan sehingga tabel berikut memberikan cara mudah untuk mengubah satu nilai gelombang sinus yang lain.

Tabel Sinusoidal gelombang Konversi

Konversi Dari	Multipy Oleh	Atau Dengan	Dapatkan Nilai
Puncak	2	(√ 2) 2	Peak-to-Puncak
Peak-to-Puncak	0,5	1/2	Puncak
Puncak	0,7071	1 / (√ 2)	RMS
Puncak	0,637	2 / π	Rata
Rata	1.570	π / 2	Puncak
Rata	1.111	π / (2√ 2)	RMS
RMS	1.414	√ 2	Puncak
RMS	0,901	(2√ 2) / π	Rata

Dalam tutorial berikutnya tentang sinusoidal Bentuk gelombang kita akan melihat prinsip menghasilkan gelombang sinusoidal AC (sinusoid) bersama dengan representasi kecepatan sudut-nya.