Nama : Taufik Ramuli NIM :

Transkripsi

1 Nama : Taufik Ramuli NIM : Rangkaian RLC merupakan rangkaian baik yang dihubungkan dengan paralel pun secara seri, namun rangkaian tersebut harus terdiri dari kapasitor; Induktor; dan resistor. Penamaan RLC sendiri juga memiliki alasan tersendiri, yaitu disebabkan nama yang menjadi symbol listrik biasanya pada kapasitansi; induktansi dan ketahanannya masing-masing. Rangkaian ini akan beresonansi dengan suatu cara yang sama yaitu-sebagai Rangkaian LC, bersamaan dengan terbentuknya osilator harmonik. Pada tiap-tiap osilasi akan menyebabkan sirkuit menjadi mati dari waktu-kewaktu apabila tidak seterusnya dijalani dgn sumber, hal inilah yang menjadi perbedaan dan terlihat pada resistor. Reakasi ini yang disebut sebagai redaman. Reaksi lainnya berupa resistensi pada sejumlah resistor tidak bisa kita hindari disirkuit yg nyata, hal sama tetap akan terjadi walaupun tidak dengan kekhususan tertentu kita memasukkannya sbg komponen. Jadi, kenyataannya bahwa sirkuit LC murni itu merupakan sesuatu yang hanya ideal apabila diterapkan secara teoritis. Pada penggunaan arus AC untuk sebuah rangkaian RLC yang seri, akan menyebabkan arus listrik dapat hambatan dr R; L & C. Impedansi (Z) adalah nama dari hambatan yang terjadi tersebut. Bila ditelaah lebih lanjut, penggabungan dengan cara vektor antara R, XL dan XC itu yang disebut dengan impedansi dan besarannya diketahui dengan satuan Z tersebut. Untuk sirkuit ini terdapat berbagai macam jenis dari RLC. Hal ini menyebabkan rangkaian RLC adalah jenis yang paling banyak dipakai diantara banyaknya jenis rangkaian osilator. Pada televisi pun radio, terdapat alat penerima yang disebut tuning. Rangkaian tuning ini sangat penting, karena penggunaannya yang untuk memilih rentang dari frekuensi sempit pada gelombang radio embien. Sirkuti yang disetel adalah nama lain yang sering disebut sebagai rangkaian RLC. Penggunaan rangkaian ini bisa dipakai untuk band stop filter pun pada band pass filter. Contoh dari band pass filter adalah tuning aplikasi. Penggambaran dari filter RLC sendiri adalah sebagai sirkuti kedua order, artinya bahwa tiap-tiap arus maupun tegangan di rangkaian bisa digambarkan dgn persamaan diferensial orde ke-2 dlm analysis rangkaian.

2 Dalam Rangkaian RLC terdapat 3 elemen penting yang bisa dikombinasi dlm beberapa topologi yg beda-beda. Kombinasi ketiga elemen tersebut bisa dengan cara paralel pun seri, karenanya disebut sebagai rangkaian yang sederhana dlm konsepnya serta mudah sekali untuk melakukan analisa terhadapnya.namun bisa diatur sedemikian rupa untuk keperluan yang praktis dalam sirkuit yg nyata. A. Rangkaian RLC Seri Pada gambar diatas kita hitung arus yang mengalir. Arus I = Vs/Z dengan Vs adalah tegangan rms kompleks sumber. Impedansi = Z maka I = Vs / Z, Vs(t) adalah suatu sumber tegangan tetap artinya nilai rms Vs tak bergantung kepada arus yang mengalir dalam rangkaian.rangkaian RLC seri dapat kita pandang sebagai suatu tapis meenyekat satu daerah frekuensi dan meneruskan frekuensi yang lain. Tapis semacam ini disebut tapis sekat pita. B. Rangkaian RLC Parallel Pada gambar diatas untuk menghitung impedansi rangkaian kita hitung admitansi Y. Oleh karena kita berhadapan dengan rangkaian parallel maka Vo = I/Y. Impedansi rangkaian RLC parallel mempunyai nilai maksimum. Dalam bentuk lengkung resonasi tampak rangkaian RLC parallel bersifat sebagai tapis yang meneruskan isyarat dengan frekuensi disekitar o. Tapis semacam ini disebut tapis lolos pita. Sedangkan Seri Parallel RLC adalah gabungan keduanya. Contoh Soal 1. Rangkaian Resistansi Murni Hitung kuat arus (rms) dan gambarkan tegangan, arus dan daya terhadap waktu dari

3 rangkaian resistansi berikut Jawab: Impedansi dari rangkaian ini hanya mencakup resistansi. ditulis sebagai 60W pada sudut 0 o (arus dan tegangan berada pada fase yang sama). Perlu diingat bahwa E adalah nilai rms, sehingga demikian arusnya dapat dihitung sebagai: Karena tegangan dan arus pada satu fase (selalu sama tanda) sehingga daya sesaat yang dihasilkan adalah selalu positif. Hal ini berarti resistansi R mengkonsumsi energi. Contoh Soal 2. Rangkaian Induktansi Murni Hitung kuat arus (rms) dan gambarkan tegangan, arus dan daya dari rangkaian berikut3 Jawab: Impedansi dari rangkaian ini hanya mencakup reaktansi. ditulis sebagai W pada sudut 90 o (tegangan dan arus berbeda fase 90 o ). Dengan

4 demikian arusnya dapat dihitung sebagai: Karena tegangan dan arus pada fase yang berbeda sehingga daya sesaat yang dihasilkan adalah bernilai positif dan negatif secara bergantian. Daya yang bernilai negatif menunjukkan bahwa daya dilepas kembali oleh induktor ke rangkaian. Karena perbedaan positip dan negatip besarnya sama dan dalam waktu yang sama maka resultannya adalah nol. Oleh karena itu kalau sumbernya adalah generator maka daya akan dikembalikan ke sumber sehingga tidak perlu energi mekanis untuk menggerakkan generator dan induktor tidak menjadi panas (sebagaimana yang terjadi pada beban resistif). Contoh Soal 3. Rangkaian Seri pada RLC Hitung impedansi total dan tegangan pada masing-masing resistor, induktor dan kapastior dari rangkaian SERI resistansi-induktansi-kapasitor berikut. Jawab: Impedansi dari rangkaian ini hanya mencakup resitansi, reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif. oleh karena itu pada 0 o pada 90 o pada 90 o pada sudut o

5 Dengan tegangan total adalah pada sudut 0 o Sehingga arusnya adalah: pada sudut (0-(-80.68)) o = o, dalam bilangan kompleks ditulis sebagai: Karena rangkaian seri, maka besarnya arus pada ketiga komponen adalah sama sehingga masing-masing tegangan adalah V pada sudut o V pada sudut o V pada sudut o Contoh Soal 4. Rangkaian Paralel pada RLC Hitunglah impedansi total dan kuat arus dari masing-masing resistor, induktor dan kapasitor dari rangkaian PARALEL resistansi-induktansi-kapasitor berikut. Jawab: Karena rangkaiannya adalah paralel, maka tegangan pada masing-masing komponen R, L dan C adalah sama dengan tegangan total pada sudut 0 o. Karena tahanan masing-masing adalah pada 0 o pada 90 o pada 90 o maka kuat arus pada masing-masing R, L dan C adalah pada sudut 0 o pada sudut =-90 o

6 pada sudut =90 o Sedangkan I total adalah Atau pada sudut o FAKTOR DAYA Terdapat tiga jenis daya sehubungan dengan resistance (tahanan, R), reaktansi X dan impedance, Z yang masing-masing adalah True Power (P), Reactive Power (Q) danapparent Power (S). Formula dari ketiga jenis daya tersebut adalah: Hubungan antara ketiga jenis daya dapat dilihat pada Gambar Faktor daya didefinisikan sebagai: Dapat dilihat bahwa sebenarnya faktor daya adalah cosinus dari sudut fase impedansi. Faktor daya sangat penting untuk diketahui karena ketika faktor daya kurang dari 1 (rangkaian resistance reaktansi) maka kebutuhan arusnya harus melebihi dari jika rangkaiannya adalah resitance murni. Jika faktor daya = 0.7 maka daya yang dibutuhkan adalah = 1 / 0.7 = 1.43 kali dari jika rangkaiannya adalah murni resitance dengan nilai resistansi yang sama. Faktor daya penting untuk diketahui sehubungan dengan keefisienan dari rangkaian. Faktor daya yang terlalu rendah membuat kebutuhan konduktor yang tinggi, padahal daya

7 (true power) yang dibutuhkan tidak memerlukan konduktor dengan spesifikasi tersebut. Faktor daya dapat ditingkatkan dengan membuat kompensasi pada rangkaian. Contoh Soal 5. Kompensasi reaktansi induktif dengan reaktansi kapasitif Hitunglah kapasitor yang diperlukan untuk membuat faktor daya dari rangkaian berikut ini menjadi 1. Jawab: Impedansi induktif dari rangkaian tersebut adalah ditulis sebagai pada sudut 90 o (tegangan dan arus berbeda fase 90 o ). Sedangkan impedansi resistansi dari rangkaian tersebut adalah ditulis sebagai 60 pada sudut 0 o (tegangan dan arus pada fase yang sama). Dengan demikian impedansi total dari rangkaian tersebut adalah pada sudut fase o. dan kuat arusnya menjadi sehingga reactive powernya adalah untuk mengkompensasi Q tersebut maka dibutuhkan rangkaian (Gambar ) dengan kapasitor yang memiliki reaktansi sehingga

8 Dengan pembulatan nilai maka pembuktian terbalik memberikan: pada sudut fase o pada sudut fase -90 o. Sehingga pada o. Dan dengan demikian Dapat dilihat bahwa faktor daya telah ditingkatkan sampai kira-kira satu, yaitu: Terlihat juga bahwa arus total yang melalui konduktor menjadi lebih rendah yaitu ma.