BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Sebelumnya kita telah mengetahui bagaimana pengaruh resistor , induktor,dan kapasitor yang dihubungkan
secara terpisah dengan sumber
tegangan bolak-balik terhadap arus yang mengalir dalam rangkaian. Sekarang kita akan meninjau apabila ketiga elemen tersebut dirangkai secara seri,yang sering disebut sebagai rangkaian seri RLC dan dihubungkan dengan sumber arus bolakbalik. Komponen-komponen hambatan listrik suatu penghantar dapat disusun secara seri,paralel atau gabungan seri dan paralel. Pada hambatan-hambatan yang dipasang secara seri, kuat arus listrik yang mengalir pada tiap-tiap hambatan adalah sama. Fungsi penyusunan hambatan secara seri paralel adalah untuk mendapatkan hambatan pengganti yang lebih besar. Pada setiap hambatan yang dipasang secara paralel , beda potensial listriknya pada tiap-tiap hambatan adalah sama. Fungsi penyusunan hambatan secara paralel dalam sebuah rangkaian listrik adalah untuk mendapatkan hambatan pengganti yang harganya lebih kecil daripada harga tiap-tiap hambatan rangkaian tersebut.
1.2. TUJUAN PERCOBAAN Tujuan ditulisnya makalah ini adalah
untuk memberikan pemahaman
pada mahasiswa tentang prinsip kerja sebuah rangkaian yang terdiri dari hambatan,induktor dan kapasitor ketika dialiri oleh arus bolak-balik. Diharapkan kepada mahasiswa agar dapat membedakan respons komponen-komponen elektronika (reaktansi) ketika dialiri oleh arus bolak-balik.
1
BAB II DASAR TEORI Resonansi terjadi bila reaktansi induktif sama dengan reaktansi kapasitif, X = Xc. Arus pada rangkaian dapat dibagi dua bagian yaitu arus transien dan arus dalam keadaan tunak. Arus transien bergantung pada keadaan awal, seperti fase awal generator dan muatan awal pada kapasitor. Arus keadaan tunak tidak bergantung
pada keadaan awal. Arus transien turun secara
exponensial terhadap waktu dan akhirnya bergantung pada keadaan tunak. Jika kapasitor diisi melalui indikator, muatan dan tegangan pada kapsitor yang berosilasi dengan frekuensi sudut.
ω₀ = Arus dalam indikator berosilasi dengan frekuensi yang sama, tetapi berbeda fase dengan muatansebesar 90⁰. Energi berosilasi antara energi listrik dalam kapasitor dan energi magnetik dalam induktor. Jika rangkaian ini juga memiliki tahanan, osilasi diredam karena energi didisipasikan dalam tahanan tersebut. Jika tahanan kecil, muatan dan arus berosilasi dengan frekuensi yang sangat kecil dengan hampir mendekati 1/
tetapi osilasinya teredam ;
dengan kata lain, nilai maksimum muatan dan arus berkurang pada setiap osilasi.
IL =
+I
+ I²R = 0
Suku pertama dalam persamaan ini merupakan arus kali tegangan pada induktor. Ini merupakan laju energi dialirkan kedalam induktor atau dikeluarkan darinya; dengan kata lain, ini merupakan laju perubahan mangnetik.
2
BAB III ISI
3.1. Pengertian Rangkaian Seri Sebuah induktor dengan induktansi L dan sebuah resistor dengan hambatan R
disambungkan
seri
ke
terminal-terminal
sebuah
kapasitor
bermuatan,
membentuk sebuah rangkaian RLC seri. Tiap-tiap induktor yang riil selalu mempunyai hambatan dan lilitannya, dan juga ada hambatan dalam kawat-kawat penyambungnya. Karena hambatan ini, maka energi elektromagnetik dalam rangkaian itu didipasikan dan dikonversikan ke dalam bentuk lain seperti interval dari material rangkaian tersebut. Hambatan dalam sebuah rangkaian listrik adalah analog dengan gesekan dalam sebuah sistem mekanik. Metoda yang paling mudah untuk menganalisis rangkaian listrik (untuk melihat tanggapan waktu dari rangkaian listrik) adalah metoda transformasi laplace. Sebetulnya metoda ini adalah kelanjutan dari metoda persamaan differensial. Kelebihan dari metoda laplace diantaranya adalah kesederhanaan dalam penghitungannya.
Rangkaian listrik secara umum terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu rangkaian DC serta rangkaian AC. Metoda laplace dapat digunakan untuk kedua jenis rangkaian listrik. Ketika metoda Laplace digunakan untuk menganalisis rangkaian listrik, maka langkah sederhana yang dilakukan adalah dengan mengubah (mentransformasi) variabel domain waktu ke domain s. Kapasitor mulai mengosongkan muatannya segera setelah rangkaian itu 2
dilengkapkan. Tetapi karena kehilangan i R dalam resistor, maka energi magnetik yang di dapat oleh induktor itu ketika kapasitor telah dikosongkan seluruhnya adalah kurang dari energi medan listrik awal dari kapasitor tersebut. Dengan cara
3
yang sama energi kapasitor ketika medan magnetik telah berkurang ke nol adalah masih lebih kecil, dan demikian seterusnya. 3.2 Pembagian RLC berdasarkan resonansi
Resonansi adalah suatu gejala yang terjadi pada arus bolak balik yang mengan dung elemen induktor L dan kapasitor C. Resonansi dibagi menjadi 2 bagian yaitu:
1. Resonansi pada rangkaian seri(resonansi seri)
Resonansi terjadi bila reaktansi induktif sama dengan reaktansi kapasitif, X = Xc. Arus pada rangkaian dapat dibagi dua bagian yaitu arus transien dan arus dalam keadaan tunak. Arus transien bergantung pada keadaan awal, seperti fase awal generator dan muatan awal pada kapasitor. Arus keadaan tunak tidak bergantung pada keadaan awal. Arus transien turun secara exponensial terhadap waktu dan akhirnya bergantung pada keadaan tunak.
Rangkaian resonansi inilah yang kemudian digunakan untuk mengatasi fenomena merugikan tersebut. Apabila dirancang dengan benar, maka rangkaian resonansi dapat dimanfaatkan untuk operasi transisi penyakelaran pada saat piranti penyakelar bertegangan rendah atau berarus rendah atau malah keduaduanya. Maka dari itu, aksi penyakelaran dengan metoda resonansi ini sering disebut dibanyak tulisan sebagai metoda penyakelaran lembut (Soft Switching).
2. Resonansi pada rangkaian paralel(antiresonansi)
Resonansi paralel terjadi bila suseptansi induktansi pada suatu cabang sama dengan suseptansi kapasitif pada cabang lainnya, B = Bc. RLC yang dihubungkan paralel pada generator ac. Arus total I dari generator terbagi menjadi tiga arus, arus Ir dalam tahanan, arus Ic dalam ka[asitor, Il dam
4
induktor. Tegangan sesaat V sama untuk semua elemen ini. Arus dalam tahan sefase dengan tegangan dan memiliki amplitudo VIR. Karena beda tegangan pada induktor mendahului arus dalam induktor sebesar 90 dan memiliki amplitudo V/Xl. Pada saat resonansi, frekuensi generator w sama dengan frekuensi alami w = 1/ LC dan reaktansi induktif dan kapasitif sama. Arus menyeluruh persis sama dengan arus dalam keadaan tunak untuk resonansi parallel.
3.3
Aplikasi Pada Rangkaian RLC 1. Rangkaian Penghambat. Rangkaian ini hanya memperlihatkan sebuah rangkaian yang hanya
mengandung sebuah penghambat yang bekerja dengan tegangan gerak elektrik bolak-balik. Dari teorema simpal dan dari definisi resistans maka dapat ditulis :
VR = єm sin ωt (teorema simpal) VR = i R R
iR =
sin ωt
Ketika arus searah mengalir didalam sebuah resistor, respons yang timbul berupa reaktansi yang sama dengan responsnya terhadap arus searah. Besarnya reaktansi dalam resistor adalah :
XR =
=R
5
2. Rangkain Kapasitif Rangkain ini memperlihatkan rangkaian yang hanya mengandung sebuah elemen kapasitif yang bekerja dengan sebuah tegangan
gerak
elektrik. Dari
teorema sipal dan dari definisi kapasitans maka dapat ditulis : Vc = єmsin ωt (teorema simpal) VC = q/C (definisi C)
Dari hubungan-hubungan ini, maka dapat diperoleh :
q = єmC sin ωt atau iC
=
= ωCє m cos ωt
(
sebuah kapasitor akan memberikan reaktansi kapasitif ketika dialiri dengan arus bolak-balik berupa :
XC = Dimana C adalah kapasitansi dari kapasitor. Ketika resistor, induktor dan kapasitor disambung seri, dalam rangkaian timbul impedansi yang dapat dituliskan sebagai : 2
2
2
Z = R + R + ( X L - XC) 3. Rangkain Induksi
Rangkaian ini memperlihatkan sebuah rangkaian yang hanya mengandung sebuah elemen induktif yang bekerja dengan sebuah tegangan gerak elektrik bolak-balik. Dari teorema simpal dan definisi induktans maka dapat ditulis : VL = єm sin ωt (teorema simpal)
6
VL = L(di/dt) (definisi L) Dari hubungan-hubungan ini maka kita melihat bahwa
di = (єm/L) sin ωt dt
iL =
= - (єm/ωL) cos ωt
Sebuah induktor akan memberikan respons terhadap arus listrik bolakbalik berupa reaktansi induksi yang dapat ditulis sebagai : XL = ωL
Dengan besar ω =
7
BAB IV KESIMPULAN
1. Frekuensi Resonansi, sudut fase sama dengan nol, faktor daya sama dengan I, reaktansi induktif dan kapasitif sama, dan impedansi Z sama dengan R. 2. Resonansi dibagi menjadi dua bagian yaitu Resonansi pada rangkaian seri(resonansi seri) dan Resonansi pada rangkaian paralel(antiresonansi) 3. Resonansi terjadi bila reaktansi induktif sama dengan reaktansi kapasitif, X = Xc. 4. Arus transien bergantung pada keadaan awal, sedangkan arus keadaan tunak tidak bergantung pada keadaan awal. Arus transien turun secara exponensial terhadap waktu dan akhirnya bergantung tunak.
8
pada keadaan
