Mengenal Inverter Si Alat Pengubah Arus Listrik

Ilustrasi inverter

Inverter adalah sebuah konverter listrik yang berfungsi mengubah arus DC (direct current) menjadi AC (alternating current). AC yang dihasilkan olehnya bisa memiliki voltase dan frekuensi tertentu sesuai kebutuhan, selama dihasilkan menggunakan transformer dan sirkuit kontrol yang tepat. Inverter banyak digunakan di berbagai peralatan elektronik, mulai dari yang kecil seperti komputer hingga aplikasi arus bertegangan tegangan tinggi. Kebanyakan inverter ditemukan di panel tenaga surya atau baterai.

Inverter menghasilkan proses dan fungsi kerja yang berlawanan dengan perata arus (rectifier). Inverter listrik merupakan sebuah osilator elektronik bertenaga tinggi. Inverter bermanfaat bagi peralatan elektronik karena membuat peralatan elektronik tersebut lebih hemat listrik dan tidak mudah panas. Mari kenali inverter lebih jauh melalui artikel yang berisi informasi seputar inverter, mulai dari sejarah hingga jenis-jenisnya.

Sejarah Awal Penemuan Inverter

Pada akhir abad ke-19 hingga pertengahan abad ke-20, konversi daya DC ke AC dilakukan dengan menggunakan konverter putar atau set motor generator (MG set). Di awal abad ke-20, tabung hampa udara dan tabung berisi gas mulai digunakan sebagai kenop pada sirkuit inverter. Jenis tabung yang paling banyak digunakan saat itu adalah thyratron.

Awal mula penemuan inverter elektromekanis menjelaskan nama “inverter” yang kita kenal kini. Konverter AC ke DC dahulu menggunakan motor AC induksi yang tersambung langsung ke dinamo sehingga generator dapat menciptakan arus DC.

Pada perkembangan selanjutnya diciptakan konverter sinkron yang bisa dianggap sebagai AC yang diralat secara mekanis. Dengan ditambahi beberapa pelengkap dan peralatan kontrol yang tepat, MG set atau konverter putar bisa berfungsi terbalik, yakni mengkonversi DC ke AC. Inverter sendiri berarti inverter converter atau ‘konverter yang berfungsi membalikkan’.

Selanjutnya mulailah inverter dikembangkan menjadi lebih canggih dan mudah digunakan. Salah satu bentuk perkembangannya adalah inverter perata arus. Sebelum tahun 1957, transistor tidak mampu menyediakan tegangan dan arus yang cukup untuk kinerja aplikasi inverter. Hingga akhirnya di tahun tersebut diperkenalkan thyristor atau perata arus dengan silikon (SCR) yang memprakarsai perkembangan sirkuit inverter solid.

Komutasi atau pertukaran arus listrik yang dibutuhkan SCR adalah kunci dari desain sirkuit SCR yang baik. SCR tidak mematikan atau menukar arus secara otomatis ketika sinyal kontrol gerbangnya dalam keadaan mati. SCR hanya akan mematikan arus ketika arus yang sedang melaju dikurangi jumlahnya hingga sangat sedikit.

Jenis-jenis Inverter

Meski prinsip kerja dan fungsi inverter tidak berubah semenjak awal diciptakan, kini ada berbagai jenis inverter di dunia perlistrikan. Seiring perkembangannya, saat ini ada banyak jenis inverter yang bisa Anda temui. Semua jenis inverter tersebut memiliki karakteristik dan fungsi masing-masing. Berikut adalah beberapa jenis inverter yang lazim digunakan.

• Inverter square wave, yakni inverter yang hasil arusnya memiliki konten yang sangat harmonis. Inverter jenis ini tidak cocok digunakan untuk beberapa jenis mesin, seperti motor atau transformer. Inverter square wave adalah salah satu inverter pelopor dalam sejarah perkembangan inverter.

• Inverter modified sine wave atau quasi square menghasilkan arus yang kurang lebih sama dengan arus hasil inverter square wave. Hanya saja inverter ini menghasilkan arus yang akan menghilang (nol voltasi) beberapa saat sebelum berubah menjadi arus positif atau negatif. Inverter jenis ini sangat sederhana dan ekonomis, serta cocok digunakan untuk segala jenis alat elektronik; kecuali peralatan khusus yang sensitif seperti printer laser, peralatan audio, dan lampu pijar.

• Inverter multilevel, yakni inverter yang mempersatukan tegangan dari berbagai tingkat arus langsung sebagai inputnya; jumlah tegangan dapat diatur sesuai keinginan. Keuntungan menggunakan inverter multilevel adalah menurunnya nilai daya dari alat elektronik tersebut sehingga lebih ekonomis. Ada tiga jenis inverter ini, yakni inverter clamped, flying capacitor, dan cascaded.

• Inverter pure sine wave, yakni inverter yang menghasilkan gelombang sinus yang nyaris sempurna. Desainnya lebih rumit sehingga memerlukan lebih banyak biaya untuk memasangnya.

• Inverter resonant, yang berdasarkan pada osilasi arus resonan.

• Inverter grid tie, serupa pure sine wave tetapi didesain untuk menyuntikkan listrik ke sistem pendistribusian tenaga listrik. Inverter seperti ini harus sinkron dengan frekuensi jaringan listrik.

• Inverter synchronous, yakni inverter yang terhubungkan dengan jaringan serta memudahkan jalan keluar masuk jaringan; tergantung kebutuhan pemakai.

• Inverter stand-alone, yakni inverter yang sering kali digunakan untuk mengubah arus langsung dari sumber energi yang dapat diperbarui, seperti panel tenaga surya atau kincir angin kecil yang biasa digunakan untuk memenuhi daya di rumah-rumah atau industri kecil.

• Inverter solar, yang memiliki fungsi khusus yakni dapat beradaptasi dengan antena photovoltaic.

• Inverter solar micro, yang mengubah arus langsung hanya dari sebuah panel tenaga surya.

Selain jenis-jenis yang disebutkan di atas, berbagai jenis lain masih terus dikembangkan guna menciptakan inverter yang semakin canggih dan memudahkan penggunanya menyesuaikan dengan kebutuhan listrik (frekuensi dan tegangannya).

Fungsi dan Peran Inverter dalam Berbagai Mesin Elektrik

Pada prinsipnya, inverter berfungsi untuk mengubah listrik DC dari berbagai sumber (misalnya baterai dan panel tenaga surya) ke dalam bentuk listrik AC. Listrik yang dihasilkan bisa dalam tegangan berapa pun, sesuai kebutuhan. Umumnya, inverter bisa mengoperasikan peralatan listrik AC atau memproduksi DC dalam jumlah tegangan tertentu.

Salah satu komponen elektronik yang menggunakan inverter adalah Uninterruptible Power Supply (UPS). UPS menggunakan baterai dan inverter untuk memenuhi daya AC ketika daya utama tidak dapat memenuhi kebutuhan. Saat daya utama dipulihkan, perata arus menyediakan listrik DC untuk mengisi ulang baterai. Selain itu inverter juga digunakan untuk proses pemanasan induksi (induction heating). Dalam hal ini, daya AC mula-mula diralat untuk menghasilkan daya DC. Lantas inverter berperan mengubah daya DC menjadi AC berfrekuensi tinggi.

Inverter pun digunakan di mesin sepeda motor. Fungsinya adalah untuk memberi daya listrik dan elektrik-diesel ke tenaga tarik sepeda motor tersebut. Dalam perkembangannya, inverter juga digunakan untuk menjalankan kendaraan listrik. Selain itu, inverter juga digunakan dalam transmisi daya HVDC (High Voltage Direct Current atau arus langsung bertegangan tinggi). Dalam transmisi daya HVDC ini daya AC diralat dan daya DC bertegangan tinggi ditransmisikan ke lokasi lain. Di lokasi lain tersebut inverter berfungsi mengubah daya DC kembali menjadi daya AC.

Pada variable frequency drives juga dibutuhkan inverter. Variable frequency drives mengontrol kecepatan beroperasi mesin AC dengan mengendalikan frekuensi dan tegangan daya yang diberikan ke mesin. Inverter pada variable frequency drives berfungsi menyediakan daya yang terkendali. Umumnya, variable frequency drives dilengkapi dengan perata arus sehingga daya DC yang mengalir ke inverter dapat menghasilkan daya AC yang sesuai.

Pendingin ruangan alias air conditioner pun kini dilengkapi dengan inverter. Sebenarnya, pendingin ruangan semacam itu dilengkapi dengan variable frequency drives (yang menggunakan inverter sebagai salah satu komponennya) guna mengendalikan kecepatan mesin dan kompresornya. Itulah berbagai penggunaan inverter pada mesin-mesin elektrik yang membantu kehidupan kita.

Pada intinya, inverter didesain untuk mengubah daya DC ke AC. Namun lebih jauh lagi alat ini juga bisa digunakan untuk mengubah tingkat tegangan daya (AC maupun DC), sesuai frekuensi yang diinginkan. Daya yang dihasilkan inverter tak bisa melampaui daya yang dimasukkan ke dalamnya (artinya, output tak mungkin lebih besar dari input). Dengan inverter, peralatan elektronik menjadi lebih efisien dalam menggunakan energi listrik sehingga peralatan tersebut tidak mudah panas.

Demikianlah informasi seputar inverter dan fungsinya. Semoga bermanfaat dan dapat menambah wawasan Anda di bidang kelistrikan.