Perbaikan rumah Pertanyaan Yang Dijawab Oleh Tukang Kebun Yang Berpengalaman

Fakta Listrik: Perhitungan Daya, Volts, Amps, Watts, Ohm, Kilowatt Hours (kWh), AC dan DC - #2

Untuk konduktor dengan luas penampang A dan panjang l, resistansi R dapat dihitung menggunakan persamaan:

R = ρl / A

ρ (huruf Yunani "rho") adalah konstanta yang dikenal sebagai resistivitas dan merupakan ukuran seberapa baik bahan tersebut dalam menghantarkan listrik. Semakin rendah resistivitas suatu material, semakin rendah resistansi konduktor.

Tembaga memiliki resistivitas terendah dari bahan yang paling umum dan inilah sebabnya mengapa banyak digunakan dalam pembuatan kabel. Perak memiliki resistivitas lebih rendah daripada tembaga, tetapi jauh lebih mahal. Aluminium umumnya digunakan untuk kabel overhead dan meskipun memiliki resistivitas lebih tinggi daripada tembaga, aluminium lebih ringan. Emas memiliki resistivitas sekitar 1,5 kali dari tembaga, namun tidak reaktif dan tidak teroksidasi (menodai). Pelapisan pada konduktor meningkatkan resistensi kontak, jadi inilah sebabnya emas sering digunakan sebagai pelapis pada konektor audio / video. Emas juga digunakan untuk kabel penghubung mini di sirkuit terintegrasi.
Insulator adalah konduktor dengan daya tahan sangat tinggi dan untuk semua tujuan praktis.

Tahanan Berbagai Bahan

Bahan

Tahanan

Perak

1,59 × 10−8 Ωm

Tembaga

1,68 × 10−8 Ωm

Emas

2,44 × 10−8 Ωm

Aluminium

2.82×10−8

Besi

9,71 × 10−8 Ωm

Platinum

1,06 × 10−7 Ωm

Nichrome (digunakan dalam elemen pemanas)

1,10 × 10−6 Ωm

Kaca

1,00 × 1011 hingga 1,00 × 1015 Ωm

Karet keras

1,00 × 1013 Ωm

Bahan dengan peningkatan resistivitas.

Apa itu Insulator?

Isolator listrik adalah bahan yang memiliki resistansi sangat tinggi karena tidak ada elektron bebas untuk membawa arus. Untuk semua tujuan praktis, insulator dapat dianggap memiliki resistansi tak terbatas. Karena resistansi tidak terbatas (infinity diwakili oleh simbol ∞), maka arus melalui insulator adalah:

Arus = Tegangan / hambatan = tegangan / ∞ = 0

Insulator digunakan untuk mencegah aliran arus antara dua titik listrik dengan tegangan yang berbeda, mis. isolasi pada inti individu dari kabel listrik, plastik dari colokan listrik atau isolator kaca / keramik pada saluran listrik. Mereka juga mencegah tegangan tinggi dari menyebabkan sengatan listrik.

Terbuat Dari Apa Isolator?

Bahan isolasi yang umum digunakan untuk keperluan listrik adalah:

  • Plastik
  • Keramik
  • Kaca
  • Glass epoxy (digunakan untuk PCB)
  • Bakelite (plastik termoset gaya lama)
  • Mika

Detail dari string isolator (string vertikal cakram) pada menara suspensi 275.000 volt dekat Thornbury, South Gloucestershire, Inggris.

Detail dari string isolator (string vertikal cakram) pada menara suspensi 275.000 volt dekat Thornbury, South Gloucestershire, Inggris.

Insulasi PVC pada inti power flex.

Insulasi PVC pada inti power flex.

Selubung hitam isolasi pada pin steker ini mencegah kontak dengan pin selama pemasangan / pelepasan.

Selubung hitam isolasi pada pin steker ini mencegah kontak dengan pin selama pemasangan / pelepasan.

Apa itu Superkonduktor?

Ketika material tertentu mengalami suhu yang sangat rendah, resistansi mereka turun ke nol.

Karena V = IR, jika R adalah nol, maka V menjadi 0 bahkan jika saya bukan nol

Konsekuensi dari ini adalah bahwa arus dapat mengalir bahkan jika sumber tegangan dihilangkan. Karena resistansi adalah nol, dan tidak ada panas yang hilang, arus besar dapat dibawa oleh kabel tipis. Superkonduktor digunakan misalnya dalam mesin MRI untuk membawa arus tinggi yang dibutuhkan oleh magnet yang kuat.

Kabel superkonduktor.

Kabel superkonduktor.

Uji dirimu! - Kuis C

lihat statistik kuis

Apa itu AC dan DC?

Arus yang dihasilkan oleh sumber daya dapat mengambil salah satu dari dua bentuk, AC atau DC. Sumber daya dapat berupa baterai, generator listrik, daya yang ditransmisikan melalui kabel layanan ke rumah Anda atau output dari generator sinyal, perangkat yang digunakan di laboratorium atau oleh personel uji saat menguji atau merancang sistem elektronik.

DC

Ini berarti arus searah sehingga arus yang disediakan oleh sumber hanya mengalir satu arah. Sumber DC akan memiliki tingkat tegangan nilai nominal dan tegangan ini akan turun saat sumber dimuat dan menghasilkan lebih banyak arus. Penurunan ini disebabkan oleh resistensi internal yang melekat di dalam sumber. Resistansi bukan karena resistor aktual, tetapi dapat dimodelkan seperti itu, dan terdiri dari resistansi konduktor, komponen elektronik, elektrolit yang sebenarnya dalam baterai, dll.

Contoh sumber DC adalah baterai, generator DC yang dikenal sebagai dinamo, sel surya dan termokopel.

AC

Ini berarti "arus bolak-balik" dan berarti arus "berganti-ganti" atau mengubah arah. Jadi arus mengalir satu arah, mencapai puncak, jatuh ke nol, mengubah arah, mencapai puncak dan kemudian jatuh kembali ke nol lagi sebelum seluruh siklus diulang. Frekuensi siklus ini terjadi per detik disebut frekuensi. Di AS frekuensinya adalah 60 Hertz (Hz) atau siklus per detik. Di negara lain 50 Hz. Pasokan listrik di rumah Anda adalah AC.

Keuntungan AC adalah kemudahannya mengubah dari satu level tegangan ke level yang lain oleh perangkat yang dikenal sebagai transformator.

Sumber AC meliputi pasokan listrik ke rumah Anda, generator di pembangkit listrik, transformator, DC ke AC inverter (memungkinkan Anda untuk menyalakan peralatan dari pemantik rokok di mobil Anda), generator sinyal dan penggerak frekuensi variabel untuk mengendalikan kecepatan motor. Alternator di dalam kendaraan menghasilkan listrik sebagai AC sebelum diperbaiki dan dikonversi ke DC. Generasi baru tanpa sikat, latihan tanpa kabel mengubah tegangan DC baterai menjadi AC untuk menggerakkan motor.

Mengurangi Biaya Transmisi Listrik Melalui Jaringan

Karena AC dapat dengan mudah diubah dari satu tegangan ke tegangan lain, itu lebih menguntungkan untuk transmisi daya melalui jaringan listrik. Generator di pembangkit listrik menghasilkan tegangan yang relatif rendah, biasanya 10.000 volt. Transformer kemudian dapat meningkatkan tegangan, 200.000, 400.000 volt atau lebih tinggi untuk transmisi melalui negara. Sebuah transformator step up, mengubah daya input ke tegangan yang lebih tinggi, output arus yang lebih rendah. Sekarang penurunan arus ini adalah efek yang diinginkan karena dua alasan. Pertama, penurunan tegangan berkurang pada saluran transmisi karena arus yang lebih rendah mengalir melalui resistansi kabel (karena V = IR). Kedua, mengurangi arus mengurangi kehilangan daya karena arus mengalir melalui resistansi kabel distribusi (ingat daya = I2R dalam persamaan di atas?). Daya terbuang karena panas dalam kabel transmisi, yang jelas tidak diinginkan. Jika saat ini dibelah dua, kehilangan daya menjadi seperempat dari yang sebelumnya (karena istilah kuadrat dalam persamaan untuk daya), Jika saat ini dibuat 10 kali lebih kecil, kehilangan daya adalah 1% dari apa itu sebelumnya, dan seterusnya.

Bentuk gelombang AC dari suplai domestik ke rumah kita bersifat sinusoidal.

Bentuk gelombang AC dari suplai domestik ke rumah kita bersifat sinusoidal.

Tegangan AC bersifat sinusoidal.

Tegangan AC bersifat sinusoidal.

Transformer di stasiun listrik. Fungsi transformator adalah untuk menambah atau mengurangi tegangan.

Transformer di stasiun listrik. Fungsi transformator adalah untuk menambah atau mengurangi tegangan.

Apa itu Tegangan Tiga Fasa?

Saluran transmisi jarak sangat jauh dapat menggunakan DC untuk mengurangi kerugian, namun daya biasanya didistribusikan secara nasional menggunakan a 3 fase sistem. Setiap tahap adalah tegangan AC sinusoidal dan masing-masing fase dipisahkan oleh 120 derajat. Jadi pada grafik di bawah ini, fase 1 adalah gelombang sinus, fase 2 tertinggal 120 derajat dan fase 3 tertinggal 240 derajat (atau mengarah oleh 120 derajat). Hanya 3 kabel yang diperlukan untuk mentransmisikan daya karena ternyata tidak ada arus yang mengalir di netral (untuk beban seimbang). Trafo yang memasok rumah Anda, memiliki 3 garis fase sebagai input dan outputnya adalah a bintang sumber sehingga menyediakan 3 garis fase plus netral. Di negara-negara seperti Inggris, rumah diberi makan oleh salah satu fase ditambah netral. Di AS, salah satu fase dibagi untuk menyediakan dua kaki pasokan yang 'panas'.

Mengapa 3 Phase Digunakan?

  • Lebih banyak daya dapat ditransmisikan menggunakan hanya 1,5 kali jumlah kabel
  • Motor yang ditenagai oleh 3 fase lebih kecil dari motor fase tunggal yang serupa dengan daya yang sama
  • Malam torsi keluaran menghaluskan operasi dan menghasilkan lebih sedikit getaran motor yang ditenagai oleh 3 fase
  • Konduktor netral dapat dikurangi ukurannya karena aliran arus yang lebih rendah
  • Netral tidak diperlukan untuk mentransmisikan daya antara gardu induk dan transformator

3 Rumus Fase

Jika vP adalah tegangan fasa dari setiap fase ke netral

dan VL. adalah tegangan saluran antara setiap fase

Lalu VL. = V3VP

Delta Star Transformer

Trafo Delta-star (juga dikenal sebagai delta-wye atau delta Y) sering digunakan untuk memproduksi 3 fase, atau satu fase dan pasokan netral untuk rumah dan industri. Pasokan yang masuk biasanya 11kv dan tegangan fase output adalah 230 volt (di negara-negara yang menggunakan tegangan ini)

Tegangan 3 Fasa. Setiap fase adalah sinusoidal dengan perbedaan fase 120 derajat.

Tegangan 3 Fasa. Setiap fase adalah sinusoidal dengan perbedaan fase 120 derajat.

Delta-Star (Wye) transformator yang dapat memasok pasokan tunggal atau 3 fase.

Delta-Star (Wye) transformator yang dapat memasok pasokan tunggal atau 3 fase.

Saluran listrik tiga fase. Setiap saluran overhead adalah fase tunggal.

Saluran listrik tiga fase. Setiap saluran overhead adalah fase tunggal.

Garis medan magnet di sekitar konduktor

Garis medan magnet di sekitar konduktor

Apa Efek Lain Ketika Arus Arus?

Seperti disebutkan di atas, ketika arus mengalir melalui resistansi beban, ia menjadi panas. Ini terkadang merupakan efek yang diinginkan, mis. pemanas listrik. Namun itu adalah efek yang tidak diinginkan pada lampu, karena fungsi perangkat yang diinginkan adalah mengubah listrik menjadi cahaya, dan tidak menghasilkan panas sebagai produk sampingan. Arus berlebih pada kabel daya saat kelebihan beban berpotensi menyebabkan kebakaran jika perangkat pelindung seperti sekering atau MCB (Pemutus Sirkuit Miniatur) tidak termasuk dalam kabel.
Jadi apa lagi yang terjadi ketika arus mengalir melalui konduktor? Salah satu efeknya adalah medan magnet dihasilkan. Fenomena ini digunakan dalam perangkat yang disebut solenoid atau elektromagnet yang pada dasarnya seperti gulungan atau kumparan kawat di mana arus mengalir. Elektromagnet digunakan dalam gaya lama, non-elektronik, bel pintu dan telepon, katup saluran air pada mesin cuci, relay (sakelar yang dioperasikan oleh elektromagnet), motor starter pada kendaraan dan dalam penyelamatan untuk mengangkat besi dan baja.

Arus yang mengalir melalui konduktor juga menghasilkan medan listrik. Contoh ekstremnya adalah medan intensitas tinggi yang diproduksi di bawah saluran listrik bertegangan tinggi yang cukup untuk menerangi tabung fluoresens yang dipegang di tangan.

Medan listrik di bawah saluran listrik bertegangan tinggi cukup untuk menghasilkan pelepasan listrik dalam tabung fluoresen.

Medan listrik di bawah saluran listrik bertegangan tinggi cukup untuk menghasilkan pelepasan listrik dalam tabung fluoresen.

Bagaimana Switch Bekerja dan Apa Percikan?

Seperti yang telah Anda temukan, jika resistansi meningkat dalam suatu rangkaian, arus berkurang. Jika Anda hanya mematahkan konduktor dalam sebuah sirkuit dan menciptakan celah udara, besarnya hambatan untuk semua tujuan praktis tidak terbatas karena udara adalah isolator yang baik dan tidak ada arus yang mengalir. Yaitu.

Arus = Tegangan / Tahanan = Tegangan / = 0

Jadi begini cara kerja saklar. Dua kontak, biasanya terbuat dari kuningan dalam sakelar rumah, ditekan bersamaan saat sakelar dihidupkan dan ditutup.Ketika sakelar dimatikan, kontak dengan cepat memisahkan dan mengganggu arus.

Apa itu Sparks?

Bayangkan dua elektroda atau titik-titik dalam sirkuit yang dipisahkan oleh celah udara (mis. celah di busi otomotif). Jika tegangan cukup tinggi, udara di antara dua titik menjadi sangat tertekan oleh medan listrik sehingga terionisasi, mis. Atom memiliki elektronnya terkoyak. Elektron ini kemudian dapat melintasi celah, tertarik oleh elektroda positif dan dengan demikian, bertabrakan dengan molekul gas lain dan melepaskan lebih banyak elektron. Akhirnya terjadi longsoran elektron (semua ini terjadi dalam sepersekian detik) dan hasilnya disebut a percikan atau debit percikan Percikan menghasilkan kilatan cahaya tampak, panas, radiasi UV dan suara dan suhunya bisa sekitar 5.000 derajat C, lebih panas dari permukaan matahari. Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan percikan adalah sekitar 3000 volt per mm antara elektroda bulat di udara. Bunga api bisa kecil, mis. busi otomotif atau gas lebih ringan, atau jauh lebih besar.

Contoh percikan besar adalah kilat. Ketika awan diisi, tegangan menjadi sangat tinggi sehingga percikan melompat dari awan ke awan atau awan ke tanah. Suara yang kita sebut guntur disebabkan oleh pemanasan eksplosif dan ekspansi udara oleh pelepasan listrik.

Percikan terjadi di celah udara ketika tegangan melebihi tegangan tembus dari celah tersebut. Ketika dua elektroda dipisahkan, arus cenderung terus mengalir dan pemanasan elektroda logam menyebabkan material menguap dan juga mengionisasi udara. Hasil ini adalah pelepasan percikan kontinu yang disebut busur yang mirip dengan percikan. Jika elektroda terpisah cukup, busur tidak akan berkelanjutan dan akan berhenti tiba-tiba. Pengelasan busur menggunakan busur antara dua elektroda untuk melelehkan logam. Sakelar juga harus dirancang sedemikian rupa sehingga kontaknya terpisah cukup jauh dan cukup cepat sehingga busur cepat padam dan mengurangi kerusakan pada kontak. Di gardu induk, celah udara besar atau pemutus sirkuit yang diisi oli diperlukan untuk memadamkan busur arus tinggi yang terjadi ketika tegangan tinggi diaktifkan.

Arc Antara Beralih Kontak di Substation

Apa itu Regulator Tegangan?

Regulator tegangan adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk menjaga keluaran tegangan catu daya pada tingkat yang konstan, terlepas dari arus yang ditarik oleh suatu beban. Secara umum, perangkat ini diimplementasikan sebagai IC tunggal dalam berbagai format paket, atau sebagai modul terpisah yang terdiri dari beberapa komponen diskrit atau sirkuit terintegrasi. Regulator yang mengurangi tegangan disebut a regulator uang dan yang meningkatkan tegangan disebut a meningkatkan regulator.
Output dari suplai tegangan yang tidak diregulasi akan turun dengan meningkatnya arus. Ini karena hambatan internal yang menyebabkan penurunan potensial saat arus mengalir. Penurunan ini mengurangi dari sumber tegangan internal ideal dan menyebabkan output sumber lebih rendah dari tegangan rangkaian terbuka tanpa beban.

Untuk apa Regulator Tegangan Digunakan?

  • Untuk menstabilkan tegangan, menyalakan sirkuit elektronik sehingga berperilaku secara konsisten
  • Alternator kendaraan memasukkan regulator tegangan, mis. (14 volt pada sistem 12 volt) untuk memberikan output pengisian tegangan yang konstan ke baterai

Apa Dua Jenis Regulator Tegangan?

Ada dua jenis regulator, yaitu regulator linier dan beralih regulator.

Regulator linier adalah perangkat semikonduktor, tetapi secara efektif bekerja sebagai resistor penetes terkontrol secara seri antara pasokan input dan output regulator. Jadi turun tegangan dari misalnya 12 volt ke 5 volt. Regulator memonitor tegangan outputnya dan jika beban mencoba untuk mengambil lebih banyak arus dan tegangan op mencoba turun, resistansi transistor lintasan berkurang sehingga mengurangi tegangan untuk mempertahankan output pada tegangan konstan 5 volt. Demikian pula jika beban mengambil lebih sedikit arus, resistansi meningkat. Regulator linier adalah sistem kontrol umpan balik negatif klasik (seperti gubernur pada engine, menjaga kecepatan konstan ketika beban meningkat / menurun).

Kekurangan Regulator Linier

Karena regulator berurutan dengan beban, pasokan arus dari sumber sama dengan yang disuplai ke beban. Namun karena tegangan dijatuhkan oleh regulator, daya terbuang sebagai panas di perangkat. Semakin tinggi tegangan input, semakin besar pemborosan sejak P = VI, di mana V adalah penurunan melintasi regulator. Semakin rendah tegangan input semakin baik, dan heat sink kecil atau besar mungkin diperlukan, tergantung pada suhu sekitar dan penurunan tegangan. Regulator dasar membutuhkan sekitar 2 volt perbedaan antara voltase input dan output untuk bekerja, tetapi regulator dropout rendah tersedia yang dapat bekerja dengan perbedaan yang lebih kecil antara IP dan OP.

Pergantian Pengatur

Regulator switching di sisi lain bekerja secara berbeda. Tidak seperti regulator linier yang bisa sangat tidak efisien dan membuang daya sebagai panas, regulator switching dapat mencapai efisiensi hingga 95%. Dalam mode buck (mengurangi tegangan), mereka bekerja dengan memotong voltase input ke regulator menjadi gelombang berdenyut dan menerapkannya pada kapasitor / induktor yang bekerja secara efektif sebagai tangki, menghaluskan bentuk gelombang yang dicincang (dianalogikan dengan cara roda gila mesin melicinkan) daya terputus-putus berdenyut dari silinder). Siklus tugas (berapa lama pulsa aktif) dari gelombang switching bervariasi tergantung pada permintaan beban untuk menjaga tegangan op konstan.

Tanya Jawab Tentang Listrik

Mengapa Dua Kabel Dibutuhkan untuk Perangkat Listrik?

Dibutuhkan dua kabel karena listrik mengalir dalam satu lingkaran. Jadi elektron mengalir keluar satu kabel ke perangkat dan melakukan perjalanan kembali melalui kabel lainnya. Jika tegangan sangat tinggi dari urutan puluhan ribu volt, arus dapat mengalir keluar satu kawat dan mengalir kembali melalui udara melalui celah percikan.

Mengapa 240 volt digunakan untuk beberapa peralatan?

Di negara-negara seperti AS di mana 120 volt lebih rendah digunakan untuk alasan keamanan, 240 volt digunakan untuk peralatan daya tinggi. Alasan untuk ini adalah karena peralatan daya tinggi membutuhkan lebih banyak arus, jadi alih-alih menggunakan kabel pengukur yang lebih berat untuk memasok arus itu, gandakan tegangan digunakan untuk memasok daya yang sama. Karena tegangan dua kali lipat, arus dibelah dua (power = VI).

Jika tegangan dari perusahaan listrik saya turun, apakah saya mendapat nilai lebih rendah dari uang?

Tidak, karena Anda akan mendapatkan lebih sedikit daya dan membayar lebih sedikit. Alat seperti pemanas listrik dengan nilai 2kW, tidak selalu mengambil daya 2kw. Ini adalah daya pada tegangan pengenal. Jika tegangan turun, input daya ke alat juga turun. Meteran listrik Anda mengukur daya yang digunakan seiring waktu, bukan tegangan.

Mengapa kadang-kadang motor terbakar saat macet?

Ketika rotor atau angker dalam motor berputar, ia bertindak seperti generator yang menghasilkan gaya gerak elektro (EMF) yang berlawanan dengan tegangan yang diberikan. Ini membatasi arus ke motor. Ketika motor macet, EMF turun ke nol dan karena belitan motor memiliki resistansi yang relatif rendah, arus meningkat sangat. Karena belitan memiliki ketahanan, ini menghasilkan banyak panas. Dalam hal alat listrik, jika pelatuk tidak dilepaskan segera ketika alat berhenti (misalnya mata bor macet atau mata gergaji bundar mengikat), insulasi pada belitan dapat dengan cepat terbakar, menyebabkan kabel yang berdekatan di belitan untuk keluar pendek, mengakibatkan kegagalan motor.

Mengapa saya mendapatkan kejutan jika saya menyentuh kabel hidup? Saya tidak menyelesaikan sirkuit antara hidup dan netral

Netral terhubung ke tanah (bumi) baik di transformator dan mungkin juga di rumah Anda (menggunakan batang tanah). Jadi semua tempat Anda berdiri sebenarnya merupakan bagian dari sirkuit. Ketika Anda menyentuh kawat hidup, arus mengalir melalui tubuh Anda dan sol sepatu Anda ke tanah dan kembali ke transformator. Jika Anda mengenakan sepatu bersol karet / PVC, saat ini akan kecil karena bahan-bahan ini bertindak sebagai isolator dan Anda tidak akan terlalu tersengat listrik. Namun jika Anda mengenakan sepatu bersol kulit yang bisa menyerap kelembapan, atau berdiri dengan kaki telanjang, ada risiko sengatan listrik yang tinggi.

Bagaimana Mengatasi Penurunan Tegangan pada Kabel?

Ada tiga metode, dalam praktiknya, metode 2 akan menjadi cara untuk melakukannya untuk instalasi listrik.
1) Ukur itu.
2) Cari meja yang memberikan penurunan tegangan untuk arus yang berbeda dan area penampang.
3) Cari tahu hambatan kabel dan gunakan IR untuk menemukan tetesannya.
R = ρL / A

Di mana ρ adalah resistivitas material
L adalah panjangnya
A adalah luas penampang

Karena kabel akan memiliki dua inti, resistansi sebenarnya akan menjadi dua kali lipat dari nilai ini, yaitu 2R.


Memberikan Komentar