Pemilihan AC, alih-alih DC, untuk listrik rumah tangga merupakan hasil komprehensif berdasarkan efisiensi transmisi daya, kompatibilitas peralatan, dan evolusi teknologi historis. Logika intinya berkisar pada "bagaimana menyalurkan listrik dari pembangkit listrik terpencil ke ribuan rumah tangga dengan biaya rendah dan kerugian rendah".

1. Keuntungan inti AC adalah penerapan transmisi daya jarak jauh yang efisien.

Terdapat kesenjangan geografis alami antara produksi dan konsumsi daya – pembangkit listrik besar (seperti pembangkit listrik tenaga air dan termal) seringkali dibangun di daerah yang kaya sumber daya atau jauh dari perkotaan, dan perlu menyalurkan listrik ratusan atau bahkan ribuan kilometer ke daerah pemukiman. Selama proses ini, ketika arus melewati saluran transmisi, akan terjadi rugi-rugi termal akibat resistansi kabel (mengikuti hukum Joule: rugi-rugi termal berbanding lurus dengan kuadrat arus). Jika rugi-rugi termal tidak terkendali, sejumlah besar listrik akan terbuang selama transmisi, yang menyebabkan lonjakan biaya pasokan listrik.

Nilai kunci AC terletak pada kemampuannya untuk dengan mudah mencapai “kenaikan dan penurunan tegangan” melalui transformator (perangkat dengan struktur sederhana, biaya rendah, dan tanpa bagian yang bergerak):

• Peningkatan pembangkit listrik: Tegangan AC yang dihasilkan oleh pembangkit listrik sekitar 12000V, yang pertama-tama dinaikkan ke tegangan tinggi 115kV, 230kV, atau bahkan 765kV melalui transformator penguat. Berdasarkan rumus daya, pada kondisi daya total konstan, peningkatan tegangan akan mengurangi arus secara signifikan, sehingga mengurangi rugi panas pada saluran transmisi (misalnya, jika tegangan dinaikkan 10 kali lipat dan arus dikurangi menjadi 1/10, rugi panasnya hanya 1/100 dari semula), dan rugi transmisi akhir dapat dikontrol hingga 5%.

• Pengurangan tegangan sebelum memasuki rumah tangga: Setelah listrik tiba di kota, tegangan listrik tersebut pertama-tama dikurangi menjadi sekitar 12kV oleh transformator penurun tegangan di gardu induk, yang digunakan untuk distribusi lokal di dalam kota; Akhirnya, tegangan listrik selanjutnya dikurangi ke standar rumah tangga yang aman (seperti 120V di Amerika Utara dan 230V di Tiongkok/Eropa) melalui transformator kecil yang terletak di area perumahan atau jalan, untuk menghindari bahaya tegangan tinggi terhadap kesehatan manusia dan peralatan rumah tangga.

Di sisi lainArus DC, karena tegangan dan arah arusnya yang konstan, tidak dapat menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah – dan prinsip kerja transformator bergantung pada "perubahan medan magnet yang menginduksi tegangan", sehingga arus DC tidak dapat mencapai kenaikan dan penurunan tegangan melalui transformator konvensional. Jika transmisi DC digunakan secara paksa, transmisi tersebut hanya dapat dilakukan pada tegangan rendah dan arus tinggi, yang mengakibatkan rugi-rugi saluran yang sangat tinggi (misalnya, rugi-rugi saluran DC sepanjang 100 kilometer dapat melebihi 50%), sehingga memaksa pembangkit listrik dibangun di dekat pengguna (biasanya dalam radius 1 mil), yang tidak dapat memenuhi kebutuhan pasokan listrik perkotaan dalam skala besar.

2. Kompatibilitas alami antara AC dan peralatan rumah tangga.

Dalam kehidupan sehari-hari, peralatan rumah tangga (dari peralatan besar hingga perangkat kecil) sebagian besar mengandalkan penggerak AC atau lebih cocok menggunakan daya AC. Kompatibilitas ini berasal dari karakteristik dan keunggulan biaya produksi AC:

• Cocok untuk jenis motor umum: Kulkas, mesin cuci, AC, cooker hood, dan peralatan rumah tangga besar lainnya menggunakan motor induksi AC sebagai komponen daya inti. Motor jenis ini memiliki struktur sederhana (tanpa memerlukan komponen yang rentan seperti komutator), tingkat kegagalan rendah, biaya terkendali, dan dapat langsung memanfaatkan karakteristik AC bolak-balik untuk mencapai self-starting tanpa memerlukan komponen kontrol elektronik tambahan. Motor DC (seperti motor DC brushed generasi awal) memerlukan komutator mekanis untuk mengubah arah arus, yang rentan terhadap keausan dan memiliki masa pakai yang pendek; bahkan motor DC brushless modern pun memerlukan pengontrol yang kompleks agar dapat berfungsi, dan secara historis diproduksi dengan biaya yang jauh lebih tinggi daripada motor AC.

• Kompatibel dengan peralatan pemanas dan pencahayaan: Peralatan pemanas resistansi seperti oven listrik, pemanas air, dan pemanas listrik, meskipun secara teoritis kompatibel dengan AC dan DC (arus yang melewati resistor akan menghasilkan panas), karena AC merupakan standar terpadu untuk jaringan listrik, peralatan tersebut tidak memerlukan konverter "AC ke DC" tambahan, yang secara signifikan dapat mengurangi biaya produksi dan tingkat kegagalan. Lampu pijar awal dan lampu fluoresen selanjutnya juga dapat dihubungkan langsung ke jaringan listrik AC untuk beroperasi; Meskipun lampu LED modern pada dasarnya digerakkan oleh arus DC, mereka hanya perlu mengintegrasikan penyearah kecil (dengan biaya yang sangat rendah) secara internal untuk beradaptasi dengan AC rumah tangga tanpa mengubah arsitektur jaringan listrik.

3. “Perang Arus Listrik” menetapkan posisi dominan AC pada akhir abad ke-19, yang secara langsung menentukan bahwa AC menjadi standar global untuk listrik rumah tangga.

Di baliknya terdapat kompetisi praktis dari dua rute teknologi:

• Keterbatasan solusi DC Edison: Penemu Edison awalnya mempromosikan sistem catu daya DC dan membangun pembangkit listrik DC awal di New York. Namun, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, DC tidak dapat disalurkan dalam jarak jauh, dan jangkauan catu dayanya terbatas hingga 1 mil di sekitar pembangkit listrik. Untuk menghindari kerugian, diperlukan kabel tebal (yang mahal) dan tidak dapat memenuhi kebutuhan perluasan kota.

• Terobosan solusi AC Tesla: Fisikawan Tesla menemukan sistem AC multifase dan motor induksi AC, yang memecahkan masalah inti transmisi dan aplikasi AC. Pengusaha Westinghouse Electric mengadopsi rencana ini dan berhasil menggunakan AC untuk menyalakan Pameran Dunia Chicago tahun 1893 (menyalakan puluhan ribu lampu), diikuti dengan pembangunan sistem transmisi AC untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air Niagara (menghantarkan listrik ke Buffalo, 35 kilometer jauhnya). Kasus-kasus ini menunjukkan skalabilitas AC, yang sepenuhnya mengalahkan solusi DC dan mengukuhkan posisi AC dalam listrik rumah tangga global.

4. Batasan penerapan DC modern: masih mengandalkan jaringan listrik AC.

Saat ini, DC banyak digunakan dalam pembangkit listrik tenaga surya, penyimpanan energi baterai, dan perangkat elektronik, tetapi belum menggantikan posisi inti AC dalam penggunaan rumah tangga.

• Konversi DC ke AC energi terbarukan: Panel surya secara langsung menghasilkan arus DC, dan baterai penyimpanan energi rumah tangga juga menyimpan arus DC, namun listrik ini perlu diubah menjadi arus AC melalui “inverter” sebelum dapat dihubungkan ke jaringan listrik rumah tangga untuk memasok peralatan rumah tangga – pada dasarnya masih bergantung pada standar arus AC yang terpadu.

• Suplemen Arus Searah Tegangan Tinggi (HVDC): Transmisi jarak sangat jauh modern (seperti jaringan listrik lintas batas, ladang angin lepas pantai ke daratan) menggunakan HVDC (dengan kerugian lebih rendah daripada AC), tetapi setelah listrik mencapai jaringan distribusi perkotaan, listrik masih perlu diubah ke AC sebelum dapat digunakan di rumah tangga.

Singkatnya, penerapan DC modern merupakan pelengkap jaringan listrik AC, bukan penggantinya – kebutuhan inti listrik rumah tangga (jarak jauh, berbiaya rendah, kompatibel dengan banyak perangkat) masih terpenuhi dengan sempurna oleh AC.