RL Analisa Gelombang
description
Transcript of RL Analisa Gelombang
LOGO
Rangkaian Listrik 2By. Asepta Surya Wardhana, ST, MT
AKAMIGAS – STEM 2011
LOGO
Contents
Rencana Materi Kuliah1
2
Analisa gelombang3
Latihan soal4
Pendahuluan
LOGO
Rencana Materi Kuliah
1. Analisis tanggapan kondisi tunak sinusoida• Karakteristik gelombang - gelombang sinusoida• Tanggapan rangkaian untuk fungsi pemaksa sinusoida• Fungsi pemaksa kompleks• Fasor
LOGOPengertian Arus Bolak Balik (AC)
Arus bolak-balik (alternating current – AC) adalah arus listrik yang arah dan besarnya arus selalu berubah-ubah secara periodik
Dari grafik terlihat bahwa tegangan & arus AC merupakan grafik sinusoida. Ini berarti bahwa nilai tegangan & arus AC besarnya berubah-ubah secara periodik.
LOGO
LOGO
Gambaran awal bahwa elemen induktor dan kapasitor dapat menyimpan energi listrik dari baterei yang terhubung padanya. Bila baterei tersebut dilepas maka energi tersimpan tadi dapat dilepas kembali ke rangkaian. Hal ini tidak tejadi bila baterei dikenakan pada resistor.
Resistor dalam Rangkaian Sumber Tegangan Searah
Berlaku hukum Ohm, yaitu
(a) Resistor R dihubungkan dengan baterei ε (b) Sesuai hukum Ohm, Arus I konstan terhadap waktu.
V = IR
LOGO
Simbol untuk sumber tegangan bolak balik dinyatakan dalam Gambar berikut yang secara matermatis dinyatakan dalam
Grafik sumber tegangan sinusoida dengan amplitudo V0.
tegangan tersebut memenuhi fungsi sinus maka nilai tegangan pada saat t dan saat t + T adalah tepat sama T disebut periode.
satuan s–1 atau hertz (Hz).
Frekuensi f frekuensi sudut
Satuan : rad/s
1/T
LOGO
Apabila sumber tegangan dihubungkan dengan rangkaian RLC maka energi yang diberikan akan habis dalam resistor. Setelah bekerja selama rentang waktu peralihan, arus AC akan mengalir dalam rangkaian dan memberikan tanggapan kepada sumber tegangan. Arus dalam rangkaian inilah yang dirumuskan sebagai
Sebelum meninjau rangkaian R, L, dan C dalam berbagai variasi sambungan rumit berikut akan ditinjau lebih dahulu yakni:
rangkaian tunggal : •resistor
•induktor
•kapasitor
Yang dihubungkan dengan sumber tegangan sinusoida.
arus sesaat pada resistor adalah arus maksimum pada resistor
i(t) = Im sin (t - )
LOGO
Nilai Root–Means–Squared (rms) untuk Tegangan dan Arus Bolak Balik
DAN
DAYA PADA RESISTOR
LOGOInduktor dalam Rangkaian Arus bolak balik
Suatu rangkaian induktor murni dengan induktansi L dihubungkan seri dengan sumber tegangan bolak balik, yaitu
sedangkan tegangan pada induktor adalah
Induktor dalam rangkaian arus bolak balik.
Dari hukum kedua Kirchhoff, didapat
JADI!!
LOGO
XL = ωL adalah reaktansi induktif satuan SI adalah ohm (Ω), seperti resistansi
Bedanya dengan resistansi pada resistor, reaktansi induktif bergantung secara linear pada frekuensi, semakin besar frekuensi semakin besar pula nilai ohm reaktansi induktif. Sedangkan pada frekuensi rendah, nilai XL mendekati nol pula. Arus sesaat pada induktor adalah
LOGO
(b) Diagram fasor untuk induktor dan tegangan sumber bolak balik.
untuk ILm = VLm/XL adalah arus maksimum pada induktor. Bandingkan sudut fase arus pada induktor tersebut terhadap sudut fase tegangan sumber tegangan bolak balik v(t) dan terhadap tegangan sesaat pada induktor vL(t). Ternyata fase arus pada induktor iL(t) tertinggal π/2 terhadap fase sumber tegangan bolak balik v(t) maupun terhadap tegangan sesaat pada induktor vL(t). Grafik arus pada induktor dan tegangan sumber bolak balik beserta diagram fasornya ditunjukkan pada Gambar berikut
(a) Grafik arus dan tegangan sesaat pada induktor dalam tegangan sumber bolak balik terhadap waktu.
LOGOKapasitor dalam rangkaian arus bolak balik
suatu rangkaian listrik memiliki kapasitansi tak berhingga dan resistansinya adalah nol, rangkaian yang memenuhi kondisi demikian disebut rangkaian kapasitif murni.
yaitu suatu rangkaian kapasitor murni dengan kapasitasi C dihubungkan seri dengan sumber tegangan bolak balik, yaitu
• tegangan sesaat pada kapasitor adalah
LOGO
Kapasitor dalam rangkaian arus bolak balik.
artinya, tegangan sesaat pada kapasitor sama besar dan sefase dengan tegangan sumber Muatan pada kapasitor adalah
LOGO
adalah reaktansi kapasitif dengan satuan SI adalah ohm (Ω) dan menyatakan resistansi efektif untuk rangkaian kapasitif murni. Nilai XC berbanding terbalik dengan C dan ω, artinya XC menjadi sangat besar bila ω sangat kecil.
adalah arus maksimum pada kapasitor. Ternyata, fase arus pada kapasitor mendahului sebesar π/2 terhadap fase tegangan sumber bolak balik.
LOGO
(a) Arus dan tegangan pada kapasitor dalam rangkaian arus bolak balik
(b) Diagram fasor untuk kapasitor dalam rangkaian arus bolak balik
LOGO
LOGO
LOGO Rangkaian RLC–seri
(a) Rangkaian RLC–seri dalam sumber tegangan bolak balik
(b) Contoh rangkaian RLC–seri, Lampu sebagai resistor R.
suatu pembangkit pulsa (function generator) dihubungkan dengan resistor yang berupa lampu, induktor dan kapasitor.
LOGO
Sesuai dengan hukum kedua Kirchhoff untuk rangkaian seri
yang dapat ditulis sebagai berikut :
Dari rumusan tegangan untuk sumber tegangan bolak balik v(t), menyatakan bahwa tegangan pada masing masing elemen R, L, dan C memiliki beda fase secara bertutut–turut adalah nol, –π/2 dan π/2 terhadap tegangan sumber.
LOGO
(a)Diagram fasor untuk rangkaian RLC–seri, bila XL > XC
(b) Hubungan antar tegangan dalam rangkaian RLC–seri
Impedansi Impedansi merupakan nilai efektif terhadap total nilai resistansi yang berasal dari seluruh elemen RLC suatu rangkaian, sehingga hukum Ohm untuk arus bolak balik
impedansi total rangkaian, dengan satuan SI ohm (Ω).
LOGO
Dapat dipadankan sebagai berikut bahwa resistor merupakan bagian real karena arus pada resistor tidak memiliki beda fase dengan tegangan sumber. Tetapi impedansi induktor ZL
merupakan bagian imajiner positif karena tegangan pada induktor memiliki beda fase π/2 mendahului fase tegangan sumber. Sedangkan impedansi kapasitor ZC merupakan bagian imajiner negatif, karena tegangan pada kapasitor memiliki beda fase π/2 tertinggal terhadap fase tegangan sumber. Besar tegangan maksimum pada elemen R, L, dan C secara bertutut–turut dapat ditulis sebagai berikut :
(a) Diagram fasor untuk impedansi rangkaian RLC–seri, bila XL > XC
(b) Hubungan antar tegangan dalam rangkaian RLC–seri, bila XL > XC
LOGO
Dari gambar dengan menggunakan sifat vektor dari fasor impedansi Z maka adalah merupakan resultan antara R dan selisih antara XL dan XC atau gunakan kaidah sisi miring segitiga siku pitagoras, sehingga impedansi untuk RLC–seri dapat dinyatakan sebagai berikut
Berangkat dari kenyataan bahwa dalam sambungan seri semua elemen memiliki arus yang sama. maka bila semua suku pada ruas kiri maupun kanan dikalikan dengan Im didapat persamaan yang mirip, namun sangat membantu pemahaman,
Dari diagram fasor impedansi masing masing elemen R, L, dan C didapat hubungan sebagai berikut
Sedangkan dari diagram fasor tegangan pada masing masing R, L, dan C didapat hubungan sebagai berikut
LOGO Perumusan Impedansi Rangkaian RLC–seri
Besar impedansi RLC-seri adalah
Bila diasumsikan XL > XC sehingga XL − XC > 0 (positif, seperti pada diagram fasor) Sudut fase rangkaian RLC-seri adalah
LOGO
Contoh soal :
Cari XC dan XL ?
LOGO
XL lebih besar dari XC maka rangkaian ini adalah rangkaian bersifat induktif
Selanjutnya cari X total
Selanjutnya cari impedansi
Sudut (+) menunjukkan rangkaian bersifat induktif
Jawaban :
LOGO
ANALISA RANGKAIAN RLC- SERI
CONTOH SOAL :
DITANYA : SUDUT FASE ?? DENGAN FREKUENSI 1 KHZ!!!
LOGO
JAWAB :
SUDUT FASE NEGATIF BERARTI RANGKAIAN BERSIFAT KAPASITIF
LOGO
Contoh soal :
Cari Impedansi, tegangan R, L, C
LOGO
Ingat hukum OHM!!!
Jawaban :
LOGO
Terjadinya Resonansi pada rangkaian seri RLC
Dapat diikustrasikan sebagai berikut
Kondisi resonansi terjadi apabila :
• Contoh Soal
LOGO Resonansi jika XL dan XC saling meniadakan
LOGO
Frekuensi pada seri resonansi
•
•
•
•
•Contoh Soal Lagi ya!!
Resonansi frekuensinya adalah
LOGO ARUS DAN TEGANGAN DI RANGKAIAN RLC- SERIARUS DAN TEGANGAN DI RANGKAIAN RLC- SERI
• Pada resonansi seri,
•Arus turun bila impedansi naik
•Arus max sama dengan VS pada saat resonansi dan 0 pada saat f= 0 & ∞
•Bentuk secara umum VC dan VL diperlihatkan pada c dan d
•VC = VL ketika f=0 dan capasitor dalam kondisi terbuka
•Dan VL mendekati VS jika f menuju ∞ sebab indikator dalam kondisi terbuka
•Kombinasi C dal L turun dan dan f naiak di bawahresonansi mencapai 0 pada resonansi dan kemudian naik sampai di atas resonansi
LOGO
LOGO
Soal lagi-lagi!!
•
•
LOGO
o Mencari impedansi pada rangkaian rlc-seri
• Soal maning-soal maning!!
1.
2.
Ditanya : fr dan 1000 HZ dibawah fr ?
LOGO SUDUT FASE PADA RANGKAIAN RLC-SERI
LOGO
Impedansi pada rangkaian RLC-pararelImpedansi pada rangkaian RLC-pararel
Contoh Soal !!!
LOGO
LOGO
Konduktansi,suseptansi dan admittansi
G = KONDUKTANSI
BC=SUSEPTANSI KAPASITIF
BL=SUSEPTANSI INDUKTIF
Y=ADMITTANSI
LOGOContoh Soal :
Dari YTOT kita bisa mendapatkan Z
LOGO• Analisa RANGKAIAN RLC-Pararel
LOGOCONTOH SOAL YAH ! ! !
LOGO • Pararel Resonansi
LOGO
LOGO
JIKA
MAKA
INI SERING DIGUNAKAN
JARANG DIGUNAKAN
LOGOProblem Lagi
Karena Q > dari 10 maka
Dapat Digunakan
LOGO Analisa rangkaian RLC-Seri Pararel
Contoh
LOGO
• R2 dan XC2 di seri
LOGO •Setelah itu kita gabung Z2 dan R1 pararel
Simple rangkaian
Mudah bukan???Kemudian XC1 dan ZA menjadi seri
LOGO Tegangan di A adalah
Tegangan di B adalah
LOGO Mengubah seri- pararel ke pararel
•Induktansi ekuivalent dan pararel resistansi ekuivalent
LOGO Contoh Soal
1.
2. Q > 10
3.
LOGO
LOGO •Resonansi pararel di rangkaian yang tidak ideal
•
•
•
Resonansi Pararel
•
LOGOContoh Soal
LOGO
LOGOBandwith
• Rangkaian resonansi seri
CONTOH
Tentukansesonansi rangkaian seri yang mempunyai aru maksimum 100 Ma padaResonansi frekuensi. Berapakah arus pada frekuensi kritis??
LOGO•Resonansi pada rangkaian Pararel
- Formula untuk bandwith
Suatu rangkaian memiliki frekuensi critis paling rendah dan paling tinggi adalah 8 kHZ & 12 Khz. Berapakah BW dan pusat frekuensinya??
LOGO
Hubungan Q pada BW
Aplikasinya
•Aplikasi tuning pada amplifier
Dapat menyeleksi & mengindikasikan hasil masukan frekuensi
LOGO
Variabel kapasitor memungkinkan tuning melalui berbagai masukan frekuensi sehingga frekuensi yang dikehendaki dapat se - lected,
Rangkaian paralel resonansi yang digunakan dalam hubungannya dengan amplifier untuk mencapai selektivitas.
LOGO•Penerapan pada Antena
Untuk mendapatkan satu frekuensi yang hanya dapat di extract
LOGO
• Penerimaan dan pemisahan signal pada tv penerima
LOGO
Mixer dan Local oscillator ini sendiri merupakan suatu alat yang di dalamnya terdapat rangkaian resonansi dimana berguna untuk meningkatkan frekuensi menjadi level yang lebih tinggi
LOGO
LOGO
FASORBy. Asepta Surya Wardhana, ST, MT
AKAMIGAS – STEM 2011
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Fasor
LOGO
Contoh
LOGO
Contoh
LOGO
Praktis
LOGO
Contoh
LOGO
Praktis
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Hubungan2 fasor untukelemen2 rangkaian
LOGO
Contoh
LOGO
Praktis
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Impedans dan admitans
LOGO
Contoh
LOGO
Contoh
LOGO
Praktis
LOGO
Kirchhoff’s Law dalam domainfrekuensi
LOGO
Kirchhoff’s Law dalam domainfrekuensi
LOGO
Kirchhoff’s Law dalam domainfrekuensi
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Kombinasi impedans
LOGO
Contoh
LOGO
Contoh
LOGO
Contoh
LOGO
Praktis
LOGO
Aplikasi
LOGO
Aplikasi
LOGO
Aplikasi
LOGO
Ringkasan
LOGO
Ringkasan
LOGO
Ringkasan
LOGO
Ringkasan
LOGO