Arus terus Arus terus (DC, juga AT)) merujuk kepada arus elektrik yang mengalir sehala. Arus terus dihasilkan daripada pelbagai sumber seperti bateri, termogandingan, sel suria serta dinamo jenis komutator. Di dalam arus terus, cas elektrik mengalir pada arah yang tetap, berbeza dengan arus ulang-alik (AC).
Jenis-jenis arus terus. Arus terus juga boleh diperolehi daripada bekalan arus ulang-alik ulang alik dengan menggunakan diod atau rektifier yang membenarkan arus mengalir sehala sahaja. Arus terus juga boleh ditukar kembali ke arus ulang-alik alik dengan menggunakat inverter ataupun set motor-penjana. motor penjana. Sistem penghantaran elektrik pertama (dibangunkan oleh Thomas Edison pada lewat abad ke-19) ke menggunakan arus terus. Oleh kerana kelebihan arus ulang-alik ulang alik lebih baik berbanding arus terus dalam penukaran voltan serta penghantaran, hampir kesemua sistem penghantaran elektrik menggunakan arus ulang-alik. alik. Bagi aplikasi yan memerlukan arus terus, seperti sistem kereta api elektrik yang menggunakan rel ketiga, arus ulang-alik ulang alik dihantar ke pencawang, yang seterusnya ditukarkan ke arus terus dengan menggunakan rectifier. Arus terus digunakan nakan untuk mengecas bateri, serta pada hampir kesemua sistem elektronik seperti pada sistem bekalan kuasa. Kuasa elektrik arus terus pada kuantiti yang besar digunakan dalam penghasilan aluminium daripad bijihnya serta proses elektrokimia yang lain. Sistem penghantaran arus terus voltan tinggi (HVDC) digunakan dalam penghantaran penghantaran pukal bekalan elektrik merentasi jarak yang sangat jauh ataupun untuk menghubungkan antara dua grid arus ulang-alik yang berjiran.
Arus ulang-alik (AC, juga AU) merupakan satu bentuk arus elektrik yang arah alirannya berulang-alik, tidak seperti arus terus (DC atau AT), yang mana arah alirannya adalah tetap. Bentuk gelombang yang lazim bagi arus AC adalah dalam bentuk gelombang sinus, memandangkan ia menghasilkan satu bentuk penghantaran elektrik yang paling cekap. Walau bagaimanapun di sesetengah aplikasi pula bentuk gelombang yang berbeza digunakan, seperti bentuk gelombang segitiga ataupun gelombang segiempat sama. Secara umumnya, AC merujuk kepada bentuk tenaga elektrik yang dihantar ke rumah dan premis perniagaan. Walau bagaimanapun, isyarat audio dan radio yang dibawa oleh wayar elektrik juga merupakan contoh arus ulang-alik. Dalam aplikasi tersebut, matlamat utama ialah memperoleh semula maklumat yang dikodkan (atau dimodulasi) ke isyarat AC.
Penghantaran dan pengagihan
Talian penghantaran elektrik bervoltan tinggi mengangkut bekalan elektrik dari stesen janakuasa merentasi jarak yang jauh dengan menggunakan arus ulang-alik.
Voltan AC boleh dinaikkan atau diturunkan dengan menggunakan transformer. Penggunaan voltan tinggi membawa kepada penghantaran tenaga yang lebih cekap berikutan kurangnya kehilangan kuasa pada pengalir akibat haba yang boleh dikira melalui formula , di mana P mewakili kuasa yang hilang, I mewakili arus yang dibawa dan R mewakili rintangan pengalir. Melalui formula ini, penghantaran bekalan elektrik menggunakan voltan tinggi dan arus rendah adalah lebih cekap daripada penghantaran voltan rendah arus tinggi. Walau bagaimanapun, kelemahan utama penggunaan voltan tinggi ialah ia memerlukan lebih penebat serta lebih sukar untuk dikendalikan dengan selamat. Dengan yang demikian, bekalan elektrik voltan tinggi yang dihasilkan oleh stesen penjana elektrik akan dinaikkan oleh transformer injak naik bagi tujuan penghantaran, dan seterusnya diturunkan secara beransuransur apabila menghanpiri premis kediaman dan komersial. Voltan pengguna mungkin berbeza mengikut negara serta saiz beban, tetapi biasanya dalam lingkungan 100-240 V. Bagi tujuan penghantaran pukal secara besar-besaran merentasi jarak jauh pula, sistem penghantaran arus terus voltan tinggi (HVDC) digunakan. HVDC tidak digunakan pada sistem grid kebangsaan kerana kurang ekonomik, memandangkan kos penukaran dari AC ke DC dan seterusnya ke AC adalah mahal.
Sistem bekalan elektrik tiga fasa adalah ah sangat lazim. Melalui sistem ini, terdapat tiga gelung stator berasingan pada penjana elektrik yang dipisahkan oleh sudut 120° antara satu sama lain. Jika kuantiti beban pada ada setiap fasa adalah seimbang, tiada arus yang mengalir pada wayar neutral;; jika tidak seimbang, wayar neutral berfungsi untuk mengalirkan arus elektrik bagi menyeimbangkan beban antara setiap fasa. Bekalan tiga fasa pada pengguna lazimnya menggunakan sistem 4 wayar. Bagi kebanyakan pengguna biasa, hanya satu fasa sahaja digunakan, lazimnya melalui sistem fasa tunggal dua wayar (wayar hidup (fasa) dan wayar neutral).
Frekuensi bekalan AC Frekuensi bagi sistem bekalan elektrik adalah berbeza mengikut negara; kebanyakan sistem bekalan elektrik dijana pada frekuensi sama ada 50 atau 60 Hz. Sila rujuk rencana Sistem bekalan elektrik sesalur dunia.. Sesetengah negara mempunyai campuran sistem bekalan 50 Hz dan 60 Hz, terutamanya Jepun. Frekuensi rendah memudahkan rekaan motor elektrik berkelajuan rendah seperti pada sistem kereta api elektrik, tetapi ia turut menghasilkan kelipan yang ketara ketara pada mentol lampu dan lampu pendarflour. Bekalan elektrik 16⅔ 16⅔ Hz masih digunakan di sesetengah sistem kereta api elektrik di Eropah, seperti di Austria, Austria Jerman, Norway, Sweden dan Switzerland.. Penggunaan frekuensi rendah juga memberi kelebihan seperti kehilangan galangan yang rendah, yang berkadaran dengan frekuensi. Stesen janakuasa hidroelektrik Air terjun Niagara asalnya dibina bagi menghasilkan frekuensi 25 Hz sebagai kompromi antara antara frekuensi rendah bagi motor tarikan serta motor aruhan berat, sementara masih membenarkan lampu pijar untuk berolerasi (walaupun masih ada kelipan yang ketara); kebanyakan pengguna domestik dan komersial bagi sistem 25 Hz telah beralih ke sistem 60 Hz menjelang menjelang lewat 1950an, walaupun beberapa pelanggan industri 25 Hz masih wujud pada awal abad ke-21. ke
Matematik voltan AC
Gelombang sinus, pada satu kitaran penuh (360°). Garisan putus-putus putus mewakili nilai punca min kuasa dua (RMS) pada lebih kurang 0.707
Arus ulang-alik alik adalah disusuli (atau berpunca) daripada voltan ulang-alik. ulang alik. Voltan AC v boleh ditakrifkan secara matematik sebagai fungsi mengikut masa melalui persamaan berikut: ,
di mana
ialah voltan puncak (unit: volt), ialah frekuensi sudut (unit: radian sesaat) o
Frekuensi sudut adalah berkaitan dengan frekuensi fizikal,
kitaran sesaat (unit = hertz), melalui persamaan adalah masa (unit: saat).
, yang mewakili bilangan .
Nilai voltan AC puncak ke puncak ditakrifkan sebagai perbezaan antara puncak positif dan puncak negatif. Memandangkan nilai maksimum bagi −1, voltan AC berayun antara dan ditulis sebagai
atau
ialah +1 dan nilai minimum ialah . Nilai puncak ke puncak, biasanya
, adalah
.
Kuasa dan punca min kuasa dua Hubungan antara voltan dan kuasa ialah
di mana
mewakili rintangan beban.
Dengan tidak menggunakan kuasa ketara , adalah lebih praktikal jika menggunakan kuasa purata mengikut masa (di mana nilai purata dihasilkan pada mana-mana mana mana bilangan integer kitaran). Oleh itu, voltan AC sering dinyatakan sebagai satu nilai punca min kuasa dua (RMS), ditulis sebagai atau , kerana
Bagi voltan sinusodial:
Faktor
dikenali sebagai faktor puncak puncak ke purata, yang berbeza mengikut bentuk gelombang.
Bagi gelombang segitiga dengan nilai tengah adalah sifar:
Bagi gelombang segiempat dengan nilai tengah adalah sifar:
Contoh
Untuk menggambarkan konsep tersebut, katakan bekalan elektrik sesalur 230 V AC digunakan di kebanyakan negara di dunia.. Ia dipanggil sedemikian kerana nilai punca min kuasa duanya ialah 230 V. Ini bermakna kuasa purata mengikut mengikut masa yang dihantar adalah bersamaan dengan kuasa yang dihantar oleh bekalan elektrik DC 230 volt. Untuk menentukan voltan puncak (amplitud), kita boleh mengubahsuai persamaan menjadi:
Untuk voltan 230 V AC, nilai voltan puncak Vpuncak ialah , iaituu lebih kurang 325 V. Nilai puncak ke puncak bagi 230 V AC adalah dua kalii ganda, iaitu lebih kurang 650V. Sila ambil perhatian bahawa sesetengah negara menggunakan frekuensi 50 hertz, manakala sesetengah yang lainnya menggunakan frekuensi 60 hertz. Pengiraan bagi menukar dari voltan RMS ke voltan puncak adalah bebas daripada nilai frekuensi.
