Gambar 2.44 Diagram arus, tegangan dan daya komponen resistif

Transkripsi

1 84 Jadi daya rara-rata adalah perkalian arus searah (D) dan tegangan searah (D) atau disebut juga daya konstan tidak lagi tergantung oleh perubahan periodik waktu. Gabar.44 Diagra arus, tegangan dan daya koponen resistif Terlihat seperti Gabar.44, bahwa daya sesaat erupakan hasil perkalian setiap perubahan waktu tegangan (v) dan arus (i). ada saat kondisi t=t/ arus dan tegangan saa dengan, oleh karena daya sesaat erupakan perkalian antara arus dan tegangan, aka hasilnya adalah. Daya aksiu pada arus bolak-balik adalah (.8) ak vak.i ak ak v ak.i ak (.9) vak.i ak..i. (.) ehingga didapatkan daya rata-rata pada arus bolak-balik.i (.) Tegangan bolak-balik pada koponen resistor (t) sin t (.) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

2 85 Arus bolak-balik elalui koponen resistor t i t sin t (.3) R R diana /R = I, aka, sehingga i t I sin t (.4) t (t).i(t).i sin t (.5) t.i - cos t (.6) Daya rata-rata koponen resistif T T (t) dt.i - cos t t dt 4.I - cos t dt Terbukti 4.I t - sin t BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG. I (.7) 4. I (.8) I.I RM. IRM (.9) Daya rata-rata koponen induktif Dari diagra pada Gabar.44 tersebut dapat diabil kesipulan : Ketika tegangan dan arus positif aka dayanya positif berarti energi engalir dari suber ke induktor, deikian juga ketika tegangan dan arus negatif.tetapi pada saat tegangan dan arusnya bertanda berlawanan aka dayanya negatif berarti energi engalir dari induktor ke suber tegangan.

3 86 Gabar.45 Diagra arus, tegangan dan daya pada induktor Fungsi tegangan asukan t sin t (.3) Arus yang engalir elalui induktor adalah i(t) t dt sin t dt (.3) L L i(t) - cos L t sin L t - diana nilai / L, aka didapatkan persaaan arus; i(t) i sin t - (.3) sehingga didapatkan persaaan daya (t) (t). i(t). i - sin. i Daya rata rata : T. i t. cos sin (t) dt sin t t t. sin t - (.33) -.I sin t dt (.34) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

4 87 4.I sin t dt 4.I sin T tdt 4.I sin tdt 4.I coc t aka daya rata-rata pada koponen L saadengan nol. Daya rata-rata koponen kapasitif (.35) Gabar.46 Diagra arus, tegangan dan daya pada kapasitor Fungsi tegangan asukan (t) sin t (.36) Arus yang elalui kapasitor adalah i(t) d dt i(t) sin. t d dt sin t. cos i(t). sin t (.37) t BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

5 88 diana nilai = I, aka didapatkan persaaan arus; i(t) I sin t (.38) sehingga; (t) Daya rata-rata : T (t). i(t). i. i sin (t) dt. i t.cos sin t sin t. sin.i sin t t dt (.39) 4.I sin tdt 4.I coc t aka daya rata-rata pada koponen () saa dengan nol. (.4).4.. Daya Koplek, Daya seu Daya Nyata (); Daya yang diberikan ke beban efektif resistif yang erupakan daya yang dipakai atau diserap oleh koponen resistor. Tegangan yang dikeluarkan dari LN dan disalurkan ke ruah-ruah, daya yang tercatat pada alat ukur kwh eter adalah daya rata-rata atau sering disebut juga sebagai daya nyata yang akan dibayarkan oleh pelanggan. ibol : atuan : Watt (W) ecara ateatis daya rata-rata atau daya nyata erupakan perkalian antara tegangan efektif, arus efektif, dan koefisien faktor dayanya. Daya nyata dapat dinyatakan seperti persaaan berikut; = eff. I eff cos (.4) Daya Reaktif (); daya ini adalah daya yang uncul akibat dari koponen pasif diluar resistor, daya reaktif dapat diwujudkan dala rugirugi atau daya yang tidak dikehendai. Daya ini seinial ungkin dihindari kalaupun bisa diperkecil, yaitu dengan eperkecil faktor daya (). Meskipun cara ini tidak bisa hilang saa sekali. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

6 89 ibol : atuan : olt Apere Reaktif (AR) ecara ateatis daya reaktif erupakan perkalian antara tegangan efektif, arus efektif, dan nilai sin. ehingga daya reaktif secara ateatis dapat dinyatakan sebagai berikut: = eff I eff sin (.4) Daya seu (); daya sesungguhnya yang berasal dari jala-jala LN, erupakan resultan daya antara daya rata-rata () dan daya reaktif (). ibol : atuan : olt Apere (A) ecara ateatis daya seu erupakan perkalian antara tegangan dan arus efektifnya = eff I eff (.43) Daya koplek; daya gabungan antara daya rata-rata (nyata) dan daya reaktif dengan sibol (). j j eff.ieff cos jeff Ieff sin eff. Ieff (.44).4.3. ektor Daya Gabar.47 eperlihatkan vektor daya nyata (), daya seu () dan daya reaktif () pada koponen induktor (L). ektor daya sangat penting untuk engetahui besarnya daya rata-rata, daya reaktif dan daya aktif. udut ipedansi ( ) enyatakan besarnya daya reaktif dan daya aktif. Gabar.47 ektor daya, tegangan dan arus Daya nyata eff.ieff cos dala (Watt) (.45) Daya seu eff.ieff (.46) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

7 9 Daya reaktif eff. I eff sin dala (olt Apere Reaktif-AR) (.47) Arus (I) tertinggal terhadap tegangan () diana nilai arus tertinggal dengan perbedaan fasa ( ) dibandingkan dengan tegangan. Gabar.48 eperlihatkan diagra segitiga daya. eakin besar daya reaktif () seakin besar sudut ipedansi daya ( ) dan daya seu (). Dengan deikian seakin enurun faktor daya (pf). Gabar.48 Diagra segitiga daya Gabar.49 eperlihatkan vektor daya dari koponen kapasitif, diana arus (i) endahului tegangan (v) sejauh sudut ( ). Daya nyata Daya seu Daya reaktif Gabar.49 ektor daya, tegangan dan arus eff. I eff cos dala (Watt) (.48) eff. I eff (.49) eff. I eff sin Arus (I) endahului terhadap tegangan () diana nilai arus endahului dengan perbedaan fasa ( ) dibandingkan dengan tegangan. Gabar.5 eperlihatkan segitiga daya dari koponen kapasitif. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

8 9 Ruus uu: Gabar.5 egitiga daya eff -R. I eff cos I eff -R R eff (.5) R eff. I eff sin I eff - X X eff - X X eff -. I eff I eff - eff (.5).4.4. Faktor Daya Faktor daya atau power factor (pf) erupakan perbandingan daya ratarata terhadap daya seu. Faktor daya dikatakan ideal, bilaana besarnya cos =. Nilai riil faktor daya yang baik adalah lebih besar,95. pf eff. I eff cos. I eff eff cos.4.5. Kopensasi Resistansi eu (.5) Kopensasi diperlukan untuk enaikan faktor daya atau power factor (pf). rinsip dasar dari kopensasi resistansi seu adalah engurangi daya reaktif (). Dengan deikian daya seu juga enjadi seakin kecil. Faktor daya akan ebesar atau eningkat bilaana nilai (cos ) endekati saa dengan, atau besarnya sudut ipedansi ( ) akan endekati sudut. Ini enunjukan bahwa pada rangkaian bersifat resistif urni. Gabar.5 eperlihatkan contoh vektor daya yang sudah terkopensasi, diana segitiga daya untuk arus tertinggal terhadap tegangan. Daya seu ( ) dan daya reaktif ( ) erupakan vektor daya yang sudah dikoreksi dengan daya nyata tetap konstan. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

9 9 Gabar.5 ektor daya kopensasi resistansi seu Telah dijelaskan bahwa daya reaktif () dapat enyebabkan faktor daya (pf) enjadi enurun, dan agar supaya faktor daya enjadi naik, aka daya reaktif harus dikecilkan. Konsep dasar kopensasi resistansi seu adalah daya rata-rata tetap, daya reaktif diperkecil, sehingga daya daya seu secara keseluruhan enjadi kecil. Nilai daya () tidak berubah, yang perlu diubah adalah nilai nilai daya reaktif () karena () berkaitan dengan koponen induktor (L) atau kapasitor (). Gabar.5 Rangkaian R-L terhubung seri Daya efektif pada rangkaian R-L seri I eff -R eff. R Ieff -R (.53) R jω L Gabar.53 eperlihatkan rangkaian R-L seri yang engandung unsur induktif, sehingga pada rangkaian tersebut akan uncul daya daya reaktif. Guna eningkatkan faktor daya (pf), untuk diperlukan koponen kapasitor (). Untuk eperkecil daya reaktif (), kita coba dengan easang kopenen () secara seri seperti terlihat pada Gabar.53. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

10 93 Gabar.53 Kopensasi dengan kapasitor terhubung seri Dengan enabah kapasitor seri didapatkan persaaan daya rata-rata seperti berikut; I eff -R eff. R Ieff -R (.54) R j L - Dari persaaan di atas terlihat, bahwa nilai daya rata-rata () berubah tergantung koponen reaktif dari koponen kapasitor (). Kopensasi resistansi seu nilai daya rata-rata () harus konstan. Gabar.54 eperlihatkan uji coba rangkaian kopensator dengan kapasitor () terpasang paralel. Gabar.54 Kopensasi kapasitor terhubung paralel Dengan enabah kapasitor paralel didapatkan persaaan daya ratarata seperti berikut; I I eff -R eff -R. R eff R j L (.55) Dari persaaan diatas terlihat, bahwa nilai daya rata-rata () tidak lagi berubah dan tergantung koponen reaktif dari koponen kapasitor (). Kopensasi resistansi seu dengan easang kapasitor () secara paralel terbukti dapat eperkecil daya reaktif dengan nilai daya ratarata () tetap. Gabar.55 eperlihatkan vektor daya kopensator resistansi seu dengan enggunakan kapasitor () terpasang paralel. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

11 94 Gabar.55 ektor daya kopensator kapasitor () paralel Gabar.55 eperlihatkan vektor daya untuk rangkaian bersifat reaktif induktif. Untuk eningkatkan faktor daya (pf) suatu rangkaian dengan arus (i) tertinggal dapat dengan cara enghubungkan koponen () secara paralel. Gabar.56 egitiga daya dengan kopensasi (koreksi) kapasitif Gabar.56 erupakan segitiga daya arus endahului. Untuk eningkatkan faktor daya (pf) suatu rangkaian dengan arus (i) endahului dapat dengan cara enghubungkan koponen induktor (L) terpasang secara paralel. Gabar.57 ektor daya terkopensasi induktif BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

12 95 ecara grafik segitiga daya : Gabar.58 ektor daya kopensator induktor (L) paralel Gabar.58 eperlihatkan vektor daya untuk rangkaian bersifat reaktif kapasitif. Untuk eningkatkan faktor daya (pf) suatu rangkaian dengan arus (i) endahului dapat dengan cara enghubungkan koponen (L) secara paralel. Gabar.59 egitiga daya koreksi induktif ehingga untuk eningkatkan (pf) suatu rangkaian arus endahului dilakukan dengan enabahkan atau epararelkan koponen (L). ontoh : Faktor daya suatu beban telah dikoreksi adalah,9 tertinggal dengan cara penabahan kar kapasitor parallel. Jika daya akhir adalah 85 ka. Tentukan segitiga daya sebelu diperbaiki atau dikoreksi! enyelesaian: udut daya seu () setelah dikoreksi ' 85kA cos ',9 ' 6 ' cos ' 85kAcos 6 66,5kW BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

13 96 ' sin ' 85kAsin 6 egitiga daya sebelu dikoreksi 8kAR(tertinggal) ' 8kAR kar kar (tertinggal) 66,5 94,6kA Gabar segitiga daya ontoh : Gabar.6 ektor daya untuk contoh soal ebuah suber 6 Hz dengan eff =4 olt dipakai untuk kebutuhan beban sebesar 45 A dengan faktor daya,75 tertinggal. Tentukan nilai paralel kapasitor untuk eningkatkan faktor daya sebesar,9 tertinggal dan,9 endahului. enyelesaian: udut power faktor pf cos ',75 4,4 cos ' 45A., W sin ' 45Asin 4,4 976AR tertinggal ' sin ' 85kAsin 6 8kAR Daya reaktif tann ' 3375tan 6 646ARtertinggal -' AR endahului BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

14 97 Menentukan nilai Kapasitor () eff X eff ,3 X X.π. f X.π. 6 43,3 Dipilih Deret E = 68 F Gabar segitiga daya 6,3 F ontoh 3: Gabar.6 ektor daya untuk contoh soal ebuah suber 6 Hz dengan eff =4 olt dipakai untuk kebutuhan beban sebesar,5 kw dengan arus 9,65 Ap-RM. Tentukan besarnya nilai kapasitor koreksi dan daya reaktif total. enyelesaian: Gabar.6 eperlihatkan etode pengukuran daya dan arus efektif rangkaian beban Gabar.6 engukuran daya dan arus beban Alat ukur daya ebaca kebutuhan daya beban nyata =,5kW dengan arus efektif I = 9,65A. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

15 98 Dari data diatas dapat ditentukan besarnya daya seu total () dari rangkaian sebelu dikoreksi dala satuan (ka) yang diserap oleh beban. Daya seu sebelu dikoreksi() eff. I eff 9,65 A.4,38kA Faktor daya sebelu dikoreksi(pf) pf,5kw,38 ka,65 Gabar.63 egitiga daya untuk contoh soal 3 Dari segitga daya dapat ditentukan nilai daya reaktif sebelu dikoreksi () -,38kA,754kAR Kapasitor koreksi () -,5kW eff X X eff 4,754 kar 3,845 f X 6Hz 3,845 8,76 F BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

16 99 Gabar.64 Rangkaian kopensasi resistansi seu beban Kapasitor () yang terpasang paralel berfungsi sebagai kopensasi beban reaktif induktif yang banyak digunakan pada peralatan ruah tangga seperti isalnya otor listrik, esin cuci, kulkas dll. Kapasitor berfungsi untuk elawan beban induktif sehingga arus rata-rata yang dibutuhkan beban enjadi turun. Daya reaktif total () kar total = kar induktif kar kapasitif L -,754kAR -,737kAR 6,59AR Dengan enabah kapasitor () yang terpasang secara paralel daya reaktif induktif () enjadi turun. Daya seu setelah dikoreksi ( ) ' ' 6,59AR,5kW,9kA Gabar.65 ektor daya untuk contoh soal 3 Dengan enabah kapasitor () yang terpasang secara paralel daya seu ( ) juga enjadi turun. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

17 Faktor daya setelah dikoreksi (pf) pf ',5kW,59 ka Arus total setelah dikoreksi i ' ef f,59ka 4, ,5A Besarnya arus sebelu dikoreksi adalah sebesar 9,65A dan setelah dikoreksi dengan kapasitor () sebesar 8,76 F, aka arus yang engalir ke beban turun enjadi 6,5A. Faktor daya sebelu dikoreksi adalah sebesar,65 dan setelah dikoreksi naik enjadi, ontoh 4: Reaktansi induktif (X L ) Gabar.66 Beban resistif dan induktif seri X L f L 6Hz Ipedansi () rangkaian H 6,39 R X L 6 6, ,38 738,38 738,38 85,6 Arus total (I) yang engalir pada beban RL I 85,6,4A Daya rata-rata (), daya reaktif () dan daya seu () BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

18 I R,4A 6 9,365W I I XL,4A,4A 6,39 85,6 9,998AR 69,99AR Faktor daya (pf) pf Gabar.67 egitiga daya untuk contoh soal 4 9,365W 69,99AR udut fasa ipedansi ( ),75 cos,75 Kapasitor koreksi () o 45,5 eff X X eff 9,998 AR, f X 6Hz,,5 F Gabar.68 Beban resistif dan induktif seri BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

19 Ipedansi total setelah dikoreksi kapasitor () total // L - R o o o total, - 9 // 6, total,64 j573,58 atau,64,74 Daya rata-rata () o I R,4A 6 9,365W I,4A 6,44 9,366AR Faktor daya dari rangkaian setelah dikoreksi dengan easang kapasitor () secara paralel arus efektif total (I total ) yang dapat diserap oleh beban R-L engalai penurunan dari,4a enjadi 994,7A (dala contoh soal tidak dihitung), karena rugi daya pada resistor tidak berubah, yaitu 9,365watt. Faktor daya (pf) setelah dikoreksi dengan kapasitor () pf 9,365W 9,366AR, udut fasa ipedansi ( ) setelah dikoreksi dengan kapasitor () cos, o,7.5. Transforator Transforator adalah suatu alat listrik yang dapat eindahkan dan engubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, elalui suatu gandengan agnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektroagnet. Transforator digunakan secara luas, baik dala bidang tenaga listrik aupun elektronika. enggunaan transforator dala siste tenaga eungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan ekonois untuk tiap-tiap keperluan isalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dala pengirian daya listrik jarak jauh. Dala bidang elektronika, transforator digunakan antara lain sebagai gandengan ipedansi antara suber dan beban; untuk eisahkan satu rangkain dari rangkaian yang lain; dan untuk enghabat arus searah elalukan atau engalirkan arus bolak-balik. Berdasarkan frekuensi, transforator dapat dikelopokkan enjadi: Frekuensi daya, 5 sapai 6Hz Frekuensi pendengaran, 5Hz sapai khz Frekuensi radio, diatas 3kHz. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

20 3 Dala bidang tenaga listrik peakaian transforator dikelopokkan enjadi: Transforatror daya Transforatror distribusi Transforatror pengukuran, yang terdiri dari atas transforator arus dan Transforator tegangan..5.. rinsip Dasar dan Terinologi rinsip dasar transforator dapat dijelaskan berdasarkan induksi elektroagnetik, diana antara sisi prier dan sisi sekunder terdapat penghubung agnetik. Gandengan agnet ini berupa inti besi tepat elakukan fluks bersaa. Medan agnet berperan sangat penting sebagai rangkaian proses konversi energi. Melalui ediu edan agnet, bentuk energi ekanik dapat diubah enjadi energi listrik, alat konversi ini disebut generator atau sebaliknya dari bentuk energi listrik enjadi energi ekanik, sebagai alat konversi disebut otor. ada transforator, gandengan edan agnet berfungsi untuk eindahkan dan engubah energi listrik dari rangkaian prier ke sekunder elalui prinsip induksi elektroagnetik. Dari sisi pandangan elektris, edan agnet apu untuk enginduksikan tegangan pada konduktor sedangkan dari sisi pandangan ekanis edan agnet sanggup untuk enghasilkan gaya dan kopel (penggandeng). Kelebihan edan agnet sebagai perangkai proses konversi energi disebabkan terjadinya bahan-bahan agnetik yang eungkinkan diperolehnya kerapatan energi yang tinggi; kerapatan energi yang tinggi ini akan enghasilkan kapasitas tenaga per unit volue esin yang tinggi pula. Jelaslah bahwa pengertian kuantitatif tentang edan agnet dan rangkaian agnet erupakan bagian penting untuk eahai proses konversi energi listrik. Induktansi, tegangan pada kuparan didefinisikan sebagai perubahan arus terhadap waktu yang elewati kuparan tersebut. dil vl L (.56) dt Atau ketika terjadi perubahan arus pada kuparan aka terjadi perubahan fluk agnetik yang enyebabkan tejadinya perubahan induksi tegangan. diana: d v L N (.57) dt N = julah lilitan kuparan = fluk agnet BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

21 4.5.. Konstruksi Transforator Gabar.69 eperlihatkan bentuk fisis daripada transforator, diana tegangan asukan ( ) berbentuk sinusioda dihubungan pada gulungan prier (N ). Arus arus asukan (I ) engakibatkan aliran fluk ( ) pada gulungan (N ) aupun gulungan (N ). Fluk pada gulungan sekunder (N ) enyebabkan aliran arus (I ) dan tegangan ( ). Gabar.69 Konstruksi transforator.5.3. Transforator Ideal Tanpa beban ebuah transforator dikatakan endekati ideal apabila transforator tersebut eiliki nilai koefisien kopling (penggandeng) hapir endekati satu dan kedua reaktansi antara induktif prier dan sekunder adalah luar biasa besarnya (tak hingga) dibandingkan dengan ipedansi yang diberikan pada terinal. Atau transforator ideal adalah pasangan transforator yang tidak ada rugi-rugi diana nilai induktansi sendiri dari prier dan sekunder tidak terbatas, akan tetapi secara riil perbandingan antara keduanya adalah terbatas (riil). Gabar.7 Transforator ideal Dengan perbandingan lilitan diruuskan a=n /N, aka dapat dinyatakan kedala persaaan seperti berikut: BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

22 5 L N a (.58) L N Gabar.7 eperlihatkan prinsip induksi sendiri dari sebuah transforator tunggal tanpa gandengan elektroanetis. Karena hanya ada satu gulungan, aka induksi disekiutar transforator disebut induktansi sendiri. Besarnya fluksi yang dapat dibangkitkan oleh transforator tergantung oleh banyaknya gulungan, besarnya arus yang engalir dan waktu seperti dinyatakan pada persaaan berikut ini; di d L N (.59) dt dt d L N (.6) di L Gabar.7 Induksi sendiri Induktansi bersaa () adalah suber induksi berasal dari gulungan transforator (L ) digandeng secara induktif ke gulungan transforator (L ). roses induksi ini dinaakan induksi elektroagnetis dari (L ). Gabar.7 eperlihatkan dua gulungan transforator (L ) dan (L ) ebentuk rangkaian induksi bersaa (kopling induktif). Ketika terjadi perubahan arus (i L ), aka fluk agnet di kuparan () berubah ( ). Bagian fluks agnetik yang hanya elingkupi kuparan () disebut fluk bocor ( L ) Fluk (). isa fluk agnetik yang elingkupi kuparan () dan kuparan () disebut fluks bersaa ( ) Fluk () Gabar.7 Induksi bersaa dari gulungan L. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

23 6 ehingga secara uu dikatakan bahwa fluk agnetik yang disebabkan oleh arus (i L ) adalah : L Tegangan induksi di kuparan : ehingga : N (.6) d (.6) dt N M i (.63) d dt N di M (.64) dt d M N (.65) di (M ) disebut sebagai induktansi bersaa Induktansi bersaa () adalah suber induksi berasal dari gulungan transforator (L ) digandeng secara induktif ke gulungan transforator (L ). roses induksi ini dinaakan induksi elektroagnetis dari (L ). Gabar.73 eperlihatkan dua gulungan transforator (L ) dan (L ) ebentuk rangkaian induksi bersaa (kopling induktif). Gabar.73 Induksi bersaa dari gulungan L Ketika terjadi perubahan arus (i L ), aka fluk agnet di kuparan () berubah ( ). Bagian fluk agnetik yang hanya elingkupi kuparan () disebut fluk bocor ( L ) Fluk (). isa fluk agnetik yang elingkupi kuparan () dan kuparan () disebut fluks bersaa ( ) Fluk (). ehingga secara uu dikatakan bahwa fluk agnetik yang disebabkan oleh arus (i L ) adalah : L (.66) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

24 7 Tegangan induksi di kuparan : ehingga : d N (.67) dt N M i (.68) d dt N di M (.69) dt d M N (.7) di (M ) disebut sebagai induktansi bersaa dari kuparan (L ) Gabar.74 Induksi bersaa Dari Gabar.74 didapatkan fluk agnetik pada kuparan : L (.7) Tegangan dikuparan : d d d N N N (.7) dt dt dt diana, N L i (.73) N M i (.74) sehingga di di L M (.75) dt dt Fluks agnetik pada kuparan : L (.76) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

25 8 Tegangan dikuparan : diana, sehingga : d d d N N N (.77) dt dt dt N L i (.78) N M i (.79) di di L M (.8) dt dt Gabar.75 eperlihatkan tanda dot dan arah arus pada gulungan transforator. eberian tanda dot diaksudkan untuk eudahkan dala penggabaran asing-asing kuparan secara fisis. Tanda dot enunjukkan arah arus asuk pada terinal kuparan yang enghasilkan arah fluk agnetik yang saa. sehingga dari pengertian ini uncul aturan tanda dot. Aturan tanda dot, digunakan ketika kedua arus diasusikan yang asuk atau yang keluar dari pasangan kuparan terinal yang diberi tanda dot, aka tanda induktansi bersaa (M) akan saa dengan tanda (L). Gabar.75 Tanda dot dan arah arus Jika salah satu arus asuk terinal dot dan arus yang lainnya keluar di terinal bertanda dot, aka tanda (M) akan berlawanan dengan tanda (L) seperti yang diperlihatkan Gabar.76. Gabar.76 Tanda dot dan arah arus yang berbeda BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

26 9 ontoh soal : Tentukan nilai tegangan ( ) dan ( ) dari Gabar.77 berikut ini: Gabar.77 Rangkaian transforator Koefisien kopling (k) didefinisikan sebagai perbandingan antara fluk dengan fluk agnetik total di satu kuparan. ehingga dapat dinyatakan seperti persaaan berikut: diana, k (.8) M N i (.8) sehingga, sehingga, M N i (.83) M k L L (.84) M k (.85) L L Transforator dikatakan ideal adalah transforator diana nilai koefisisen kopling (k) hapir satu ( )dan kedua reaktansi induktif prier dan sekunder adalah luar biasa besar (tak hingga) dibandingkan dengan ipedansi yang diberikan pada terinal. Atau transforator ideal adalah pasangan transforator yang tidak ada rugi-rugi diana nilai induktansi sendiri (M) dari prier dan sekunder tidak terbatas tetapi perbandingan keduanya terbatas. ehingga perbandingan antara kuparan prier dan sekunder dapat dituliskan seperti persaaan berikut, N N n (.86) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

27 diana: n adalah faktor perbandingan prier sekunder N adalah banyaknya gulungan pada sisi prier N adalah banyaknya gulungan pada sisi sekunder Gabar.78 epelihatkan transforator yang dihubungkan dengan beban ( ), diana resistansi sekunder (R ) dianggap kecil. Gabar.78 Transforator dengan beban ersaaan tegangan ( ) - j sehingga (.87) j L i - j M i M i i j L - j L i (.88) j M i (.89) substitusi persaaan arus (i ) j L i - j M j M i j L M j L i j L (.9) i j L M j L (.9) erbandingan antara tegangan ( ) dan ( ): i i i i BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

28 j M j L j L M jω L jω L jω M jω L ω M (.9) Transforator dikatakan ideal, diana koefisien kopling (k) =, sehingga didapatkan persaaan seperti berikut: L L n (.93) dan i (.94) i n n (.95).5.4. Transforator Riil Tanpa Dan Dengan Beban Transforator tanpa beban, bilaana kuparan prier transforator dihubungkan dengan suber tegangan sinusioda ( ), aka akan terjadi aliran arus prier (I O ) dan dengan engannggap gulungan (N ) sebagai koponen reaktansi induktif urni, aka arus (I O ) tertinggalsejauh 9 o dari tegangan ( ) seperti yang diperlihatkan pada Gabar.79. Arus prier (I O ) engakibatkan terjadinya fluk ( ) berbentuk sinusioda dengan sudut fasa derajad (sefasa). Gabar.79 Hubungan arus, fluk dan tegangan prier-sekunder Besarnya fluk ( ) dengan tegangan asukan sinusioda adalah = aks sin wt (.96) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

29 Berdasarkan huku Faraday, diana fluk ini akan enghasilkan tegangan induksi (e ) pada gulungan prier seperti persaaan berikut: d - N (.97) dt e e - N d ak sin dt t e - N ak cos t (.98) tegangan (e) tertinggal 9 o dari fluk ( ) Tegangan induksi efektif (E ) pada sisi gulungan sekunder N f ak E (.99) E 4,44 N f (.) ak Fluk ( ) bersaa engakibatkan terjadi tegangan induksi (e ) pada sisi gulungan sekunder. d - N (.) dt e e - N d ak sin dt t e - N ak cos t (.) Tegangan induksi efektif (E ) pada sisi gulungan sekunder N f ak E (.3) E 4,44 N f (.4) ak sehingga berlaku hubungan perbandingan transforasi antara tegangan efektif prier (E ) dengan tegangan efektif sekunder (E ) saa dengan banyaknya gulungan prier (N ) terhadap gulungan sekunder (N ), dan berlaku, E E N N Dengan engabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor, E E N N a (.5) (.6) BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

30 3 diana, a adalah perbandingan transforasi dan dala hai ini tegangan (E ) epunyai besaran yang saa tetapi berlawanan arah dengan tegangan suber ( ). Gabar.8 ektor rugi arus tebaga dan rangkaian pengganti Arus penguat adalah arus prier (I O ) yang engalir pada saat kuparan sekunder tidak dibebani dinaakan arus penguat. Dala kenyataannya arus prier (I O ) bukanlah erupakan arus induktif urni, akan tetapi terdiri atas dua koponen (Gabar.8): Koponen arus peagnetan (I M ), yang enghasilkan fluk ( ). Karena sifat besi yang tidak linier dilihat dari bentuk kurva B-H, aka arus peagnetan (I M ) dan juga fluk ( ) dala kenyataannya tidak berbentuk sinusoid. Koponen arus rugi tebaga (I ), enyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeris dan arus eddy. (I ) sefasa dengan ( ), dengan deikian hasil perkaliannya (I ) erupakan daya yang hilang dala (watt). Transforator dengan beban, apabila kuparan sekunder dihubungkan dengan beban ( L, I ) engalir pada kuparan sekunder, di ana (I = / L ) dengan ( ) = faktor kerja beban Gabar.8 Transforator berbeban BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

31 4 Arus beban (I ) ini akan enibulkan gaya gerak agnet (gg) N I yang cenderung enentang fluks ( ) bersaa yang telah ada akibat arus peagnetan (I M ). Agar fluks bersaa itu tidak berubah nilainya, pada kuparan prier harus engalir arus (I ), yang enentang fluk yang dibangkitkan oleh arus beban (I ), hingga keseluruhan arus yang engalir pada prier enjadi, I = Io + I (.7) Bila rugi besi diabaikan, aka arus (I O = I M ), sehingga berlaku arus: I = I M + I (.8) Untuk enjaga agar fluk tetap tidak berubah sebesar gaya gerak agnetik yang dihasilkan oleh arus peagnetan (I M ) saja, berlaku hubungan : N I M = N I N I (.9) N I M = N (I M + I ) N I (.) ehingga didapatkan perbandingan N I = N I (.) Karena nilai (I M ) dianggap kecil aka (I = I ) Jadi, N I = N I atau I /I = N /N (.).5.5. Transforator Khusus Transforasi sinyal, seperti telah dijelaskan diatas, bahwa transforator terasuk koponen induktor. Besarnya induktansi dari induktor dan frekuensi berbading langsung dengan reaktansi induktif dari induktor tersebut. Oleh karena itu transforasi sinyal dengan enggunakan transforator sebagai penggandeng elektroagnetis seperti yang digunakan pada penguat audio atau penguat IF berbeda dengan transforator yang digunakan untuk penyearah jala-jala dengan frekuensi 5Hz. Gabar.8 Rangkaian pengganti transforator BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG

32 5 Transforator audio epunyai sinyal kerapatan fluk agnetis lebih kecil bila dibandingkan dengan jenis transorator yang lainnya. Hal ini untuk enghindari faktor cacat akibat transisi tidak linier yang berlebihan pada saat pengirian sinyal audio. Gabar.8 eperlihatkan rangkaian pengganti transforator secara uu edangkan untuk Gabar.83 eperlihatkan rangkaian pengganti transforator yang bekerja pada (a) frekuensi rendah, dan (b) bekerja untuk frekuensi tinggi. Gabar.83 Rangkaian pengganti transforator frekuensi rendah dan tinggi ada daerah frekuensi rendah penyebaran induktansi ( L ), ( L ) dan resistansi seri (R vfe ) dala keadaan rangkaian hubung singkat. edangkan pada daerah frekuensi tinggi induktansi (L ) sangat besar atau dapat dialogikan sebagai rangkaian terbuka, sehingga rangkaian pengganti untuk frekuensi tinggi enjadi lebih sederhana seperti Gabar.83(a) bila dibandingkan dengan rangkaian pengganti untuk frekuensi rendah Gabar.83(b). Frekuensi batas rendah (f L ) ditentukan oleh persaaan berikut: Ri R u R RL fl (.3) f L Ri R u R R Frekuensi batas tinggi (f H ) ditentukan oleh persaaan berikut: BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG L f H Ri R u R RL (.4) f L diana Ri adalah resistansi dala ( ) R, R adalah resistansi urni gulungan induktor ( ) L adalah induktansi liar (haburan) satuan (H) f L adalah batas untuk daerah frekuensi rendah ketika reaktansi induktif (X L = R) satuan (Hz)

33 6 f H adalah batas untuk daerah frekuensi tinggi ketika reaktansi induktif (X L = R) satuan (Hz) R L adalah beban resistif ( ) u adalah faktor transisi L adalah induktor elintang (paralel) satuan (H) Transforator pengaan, transforator yang berfungsi sebagai pengaan apabila terjadi kenaikan tegangan aupun penurunan tegangan pada jala-jala. Transforator pengaan terdiri dari dua aca gulungan, yaitu gulungan seri dan gulungan paralel yang dihubungkan saling bersinggungan satu saa lain. Gulungan paralel berfungsi pada saat tegangan jala-jala terjadi penurunan tegangan, sedangkan gulungan seri berfungsi sebagai pengaan pada saat terjadi kenaikan tegangan jala-jala bersaa dengan gulungan paralel. Gabar.84 eperlihatkan rangkaian transforator pengaan tegangan jala-jala. Gabar.84 Rangkaian transforator pengaan jala-jala.6 EMIKONDUKTOR.6. engantar eikonduktor erupakan eleen dasar dari koponen elektronika seperti dioda, transistor bipolar (Bipolar Junction Transistor/BJT), transistor unipolar (Uni Junction Transistor/UJT), thyristor dan piranti terintegrasi seperti I (integrated circuit). Dinaakan sei atau setengah konduktor (penghantar), karena bahan ini eang bukan konduktor urni. Tidak seperti bahan-bahan loga seperti tebaga, besi, tiah disebut sebagai konduktor yang baik sebab loga eiliki susunan ato yang sedeikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. Gabar.85. eperlihatkan karakteristik dari bahan konduktor, seikonduktor dan isolator. BUKU TEKNIK ELEKTRONIKA TERBITAN TK/ED MALANG