Misalkan listrik padam, dan yang Anda miliki hanyalah aki mobil 12 V. Bisakah Anda menggunakannya untuk menyalakan lemari es Anda agar makanannya tidak rusak? Sayangnya jawabannya tidak, karena Anda melewatkan sesuatu yang penting, dan kita tidak hanya berbicara tentang stopkontak untuk steker. Anda memerlukan suatu alat yang akan mengubah daya DC dari baterai menjadi daya AC yang dapat mengoperasikan kompresor kulkas.
Konverter DC ke AC ini disebut inverter. Ini cukup mudah untuk mengubah arus AC ke DC - yang perlu Anda lakukan adalah memberi makan arus melalui dioda, yang hanya melewatkan arus dalam satu arah. Mengubah dari DC ke AC lebih rumit, karena Anda memerlukan semacam osilator yang membalikkan arah arus pada frekuensi yang Anda butuhkan. Ada cara untuk melakukan ini secara mekanis, tetapi kebanyakan inverter bergantung pada resistor, kapasitor, transistor, dan perangkat sirkuit lainnya.
Sebuah inverter membutuhkan satu hal lagi: cara untuk mengubah tegangan sumber arus untuk digunakan oleh perangkat yang akan menggunakan daya. Dengan kata lain, dibutuhkan
Apa Itu Arus AC dan DC?
Kebanyakan orang belajar tentang arus DC dalam pengenalan listrik mereka, dan cara terbaik untuk memvisualisasikannya adalah dengan memikirkan baterai. Jika Anda menghubungkan terminal baterai dengan kabel penghantar, elektron mengalir dari terminal negatif ke terminal positif, seperti semut yang mengikuti satu sama lain saat mereka mencari makan.
Jika Anda menempatkan beban seperti lampu di sirkuit, elektron mengalir melalui beban dan bekerja dalam perjalanannya ke terminal positif. Dalam kasus bola lampu, pekerjaannya adalah memanaskan filamen sehingga bersinar.
Alih-alih mengalir dalam satu arah, arus AC berbalik arah beberapa kali per detik, dan itu karena cara itu dihasilkan. Memanfaatkan induksi elektromagnetik, sebuah fenomena di mana medan magnet yang berubah menghasilkan listrik arus dalam kawat penghantar, generator AC menghasilkan listrik dengan rotor yang berputar dan kumparan penghantar kawat. Dalam satu versi, rotor adalah magnet permanen, dan saat berputar, ia menghasilkan arus dalam kumparan yang berubah arah dengan setiap setengah putaran rotor.
Arus AC tidak bergerak melalui kabel dengan cara yang sama seperti arus DC. Cara terbaik untuk memikirkannya adalah seolah-olah elektron dalam kawat bergetar di tempatnya. Selama putaran paruh pertama rotor, elektron bergerak ke satu arah, dan selama putaran paruh kedua, elektron bergerak ke arah lain.
Jika Anda memplot pergerakan satu elektron terhadap waktu, itu akan menghasilkan bentuk gelombang yang dikenal sebagai gelombang sinus. Frekuensi gelombang diatur oleh kecepatan putaran rotor generator.
Konverter DC ke AC Mekanik Sederhana
Perangkat yang dapat mengubah arus DC ke AC harus dapat mematikan arus yang mengalir ke satu arah dan mengirimkannya ke arah lain, kemudian membalikkan proses secara berkala. Cara untuk melakukannya adalah dengan menempatkan roda yang berputar di antara sepasang terminal dan mengatur kontak sehingga roda mengganti sambungan baterai dengan setiap putaran. Arus akan mengalir satu arah saat roda berada di titik awal dan berlawanan arah saat roda berputar 180 derajat.
Pengaturan kasar seperti itu akan menghasilkan arus semua atau tidak sama sekali di setiap arah, dan jika Anda membuat grafik pergerakan elektron di sirkuit, Anda akan mendapatkan apa yang dikenal sebagai gelombang persegi. Ini tidak akan menjadi power inverter yang baik untuk rumah. Arus mungkin dapat melakukan tugas-tugas sederhana, seperti membuat elemen pemanas menyala, tetapi tidak akan berfungsi untuk peralatan elektronik yang sensitif. Selain itu, Anda memerlukan cara yang akurat untuk mengontrol putaran roda agar daya AC yang dihasilkan bermanfaat.
Inverter Menggunakan Komponen Sirkuit untuk Mengubah Arah Arus
Alih-alih memutar roda, inverter komersial menggunakan komponen sirkuit seperti kapasitor, resistor, dan transistor. Skema inverter DC ke AC yang umum menunjukkan rangkaian paralel dengan transistor seri dengan resistor dan rangkaian silang dengan kapasitor dan transistor daya, atau MOSFETs (Transistor Efek Medan Semikonduktor Oksida Logam). Tipe lain mempekerjakan a Osilator jembatan Wien, yang dibangun dengan resistor dan kapasitor.
Kedua inverter yang dijelaskan di atas adalah gelombang sinus murni (PSW) inverters, dan sinyal yang dihasilkannya dapat digunakan oleh semua perangkat elektronik. Jika Anda sedang mencari power inverter untuk rumah, Anda membutuhkan inverter PSW, karena akan bekerja dengan komponen elektronik di kompor, pengering, mesin cuci dan peralatan lainnya.
Jenis lain dari konverter DC ke AC adalah gelombang sinus termodifikasi (MSW) inverter. Ini menggunakan komponen yang lebih murah, seperti dioda dan thyristor, yang mirip dengan transistor. Sinyal dari inverter MSW seperti gelombang persegi dengan sudut sedikit membulat, dan meskipun dapat memberi daya pada peralatan besar, namun tidak cocok untuk peralatan elektronik. Ini akan menjadi power inverter terbaik untuk mobil, membuat baterai tersedia untuk peralatan listrik dan peralatan perbaikan mobil.
Satu Hal Lagi: Transformer
Bahkan jika Anda mengubah sinyal dari sumber daya DC, seperti baterai atau panel surya, ke AC, tegangannya tidak akan cukup besar untuk memberi daya pada alat 120 V. Untungnya, mudah untuk menaikkan tegangan AC. Yang Anda butuhkan hanyalah transformator, yang juga beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.
Pengoperasian transformator sederhana. Dua kumparan konduktor ditempatkan berdampingan - atau satu di dalam yang lain - dan arus yang melewati satu kumparan, yang disebut kumparan primer, menginduksi arus di kumparan lainnya, yang merupakan kumparan sekunder. Rasio arus dalam dua kumparan serta tegangan mereka diatur oleh perbedaan jumlah lilitan dalam kumparan.
Jika kumparan sekunder memiliki lebih banyak lilitan daripada yang pertama, transformator akan menaikkan tegangan sebesar jumlah sama dengan jumlah lilitan pada kumparan sekunder dibagi dengan jumlah lilitan pada kumparan primer gulungan.
Anda dapat merancang inverter untuk memasok tegangan apa pun yang Anda inginkan, tetapi jika Anda menginginkan konverter DC ke AC yang akan mengubah 12 V. Anda aki mobil menjadi sumber listrik 120 V untuk rumah Anda, Anda perlu membuat perbandingan antara primer dan sekunder 1 untuk 10. Trafo inverter komersial memiliki ratusan putaran, dan kabel menghasilkan panas resistif, sehingga inverter membutuhkan sirip – dan mungkin kipas – agar tetap dingin. Selain itu, kumparan terkadang dililitkan di sekitar inti padat untuk membuat induksi yang lebih efektif, dan itu dapat membuat inverter menjadi sangat berat.
