Analisis Ajeg dari Sinusoidal

dokumen-dokumen yang mirip
Phasor dan Impedans. Slide-09. Ir. Agus Arif, MT. Semester Gasal 2016/2017

Daya Rangkaian AC [2]

Daya Rangkaian AC [1]

Rangkaian RL dan RC Dengan Sumber

Rangkaian AC Tiga-Fase [1]

Rangkaian Listrik Arus dan Tegangan AC Sinusoidal dan Phasor

Analisis Sinusoida. Dibuat Oleh : Danny Kurnianto Diedit oleh : Risa Farrid Christianti Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto

Teknik-teknik Analisis Rangkaian

Untai Elektrik I. Waveforms & Signals. Dr. Iwan Setyawan. Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana. Untai 1. I. Setyawan.

Kapasitor dan Induktor

TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK

Fungsi dan Sinyal. Slide : Tri Harsono PENS - ITS. 1 Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) - ITS

ARUS BOLAK-BALIK Pertemuan 13/14 Fisika 2

KONVERTER AC-DC (PENYEARAH)

Gelombang FIS 3 A. PENDAHULUAN C. GELOMBANG BERJALAN B. ISTILAH GELOMBANG. θ = 2π ( t T + x λ ) Δφ = x GELOMBANG. materi78.co.nr

DAYA ELEKTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC)

FASOR DAN impedansi pada ELEMEN-elemen DASAR RANGKAIAN LISTRIK

MODUL 1 PENDAHULUAN, FENOMENA TRANSIEN & FUNGSI PEMAKSA TANGGA SATUAN

Setelah mempelajari bab ini mahasiswa mampu dan kompeten, mengenai : Bilangan kompleks Operasi bilangan kompleks Aplikasi bilangan kompleks dalam

GETARAN DAN GELOMBANG

Fungsi dan Grafik Diferensial dan Integral

Catatan Kuliah FI1101 Fisika Dasar IA Pekan #8: Osilasi

Refleksi dan Transmisi

Analisis Simpul dan Jala

The Forced Oscillator

Pengantar Rangkaian Listrik

Gambar 1. Bentuk sebuah tali yang direnggangkan (a) pada t = 0 (b) pada x=vt.

BENTUK GELOMBANG AC SINUSOIDAL

GETARAN DAN GELOMBANG

Arus & Tegangan bolak balik(ac)

Analisis Rangkaian Listrik

Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan Peserta mampu menganalisis rangkaian listrik arus bolak balik I fasa dan 3 fasa.

Tujuan Mempelajari pengertian impedansi Mempelajari hubungan antara impedansi, resistansi, dan reaktansi pada rangkaian seri RC dan RL Mempelajari hub

Gambar 3. (a) Diagram fasor arus (b) Diagram fasor tegangan

Arus Bolak Balik. Arus Bolak Balik. Agus Suroso Fisika Teoretik Energi Tinggi dan Instrumentasi, Institut Teknologi Bandung

OPTIMISASI Minimisasi Rugi-rugi Daya pada Saluran

SINYAL SISTEM SEMESTER GENAP S1 SISTEM KOMPUTER BY : MUSAYYANAH, MT

Osilasi Harmonis Sederhana: Beban Massa pada Pegas

3.11 Menganalisis besaran-besaran fisis gelombang stasioner dan gelombang berjalan pada berbagai kasus nyata. Persamaan Gelombang.

MATERI 2 MATEMATIKA TEKNIK 1 PERSAMAAN DIFERENSIAL ORDE SATU

Karakteristik Gerak Harmonik Sederhana

KARAKTERISTIK GERAK HARMONIK SEDERHANA

Tanggapan Alih (Transient Respond) dan Kestabilan System

1. Jarak dua rapatan yang berdekatan pada gelombang longitudinal sebesar 40m. Jika periodenya 2 sekon, tentukan cepat rambat gelombang itu.

Berikut ini rumus untuk menghitung reaktansi kapasitif dan raktansi induktif

INTERFERENSI GELOMBANG

SASARAN PEMBELAJARAN

EL2005 Elektronika PR#03

RANGKAIAN AC. 5.1 Isyarat AC Isyarat AC merupakan bentuk gelombang yang sangat penting dalam bidang elektronika. Isyarat AC biasa ditulis sebagai

Pembahasan soal latihan dari buku fisika 3A Bab 1 untuk SMA, karangan Mikrajuddin Abdullah. 1. perhatikan gambar gelombang pada disamping.

Superposisi & Interferensi

Hukum Tegangan dan Arus Listrik

Materi 1: Pendekatan Sistem Elektronika

Menganalisis rangkaian listrik. Mendeskripsikan konsep rangkaian listrik

Fisika Dasar I (FI-321)

matematika LIMIT TRIGONOMETRI K e l a s Kurikulum 2006/2013 Tujuan Pembelajaran

Darpublic Nopember 2013

FISIKA. Sesi GELOMBANG BERJALAN DAN STASIONER A. GELOMBANG BERJALAN

GERAK HARMONIK. Pembahasan Persamaan Gerak. untuk Osilator Harmonik Sederhana

Rangkaian Arus Bolak-Balik. Balik (Rangkaian AC) Pendahuluan. Surya Darma, M.Sc Departemen Fisika Universitas Indonesia

Untai Elektrik I. Untai Orde Tinggi & Frekuensi Kompleks. Dr. Iwan Setyawan. Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana. Untai 1. I.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

20 kv TRAFO DISTRIBUSI

HAND OUT FISIKA DASAR I/GELOMBANG/GERAK HARMONIK SEDERHANA

FUNGSI DAN GRAFIK FUNGSI

MATERI 4 MATEMATIKA TEKNIK 1 DERET FOURIER

RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK.

ANALISIS RANGKAIAN RLC

Bab I. Bilangan Kompleks

Kondisi seperti tersebut dapat dikatakan bahwa antara flux (Ф) dan tegangan (e) terdapat geseran fasa sebesar π / 2 radian atau 90 o.

Mata Kuliah GELOMBANG OPTIK TOPIK I OSILASI. andhysetiawan

MODUL FISIKA. TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK (AC) DISUSUN OLEH : NENIH, S.Pd SMA ISLAM PB. SOEDIRMAN

GERAK HARMONIK SEDERHANA

PEMBENTUKAN MODEL RANGKAIAN LISTRIK

Prinsip superposisi Jika dua atau lebih gelombang merambat dalam satu medium yang sama, gelombang resultan-nya sama dengan jumlahan aljabar dari

Gejala Gelombang. gejala gelombang. Sumber:

HAND OUT FISIKA DASAR 2/GELOMBANG : Gelombang Tali, Gelombang berdiri, superposisi

Kestabilan. Kuliah 6 Kontrol Digital Bab 13 buku-ajar. Agus Arif 1

BAB II PENGANTAR SOLUSI PERSOALAN FISIKA MENURUT PENDEKATAN ANALITIK DAN NUMERIK

C.1 OSILASI GANDENG PEGAS

KELAS XII FISIKA SMA KOLESE LOYOLA SEMARANG SMA KOLESE LOYOLA M1-1

Materi 4: Rangkaian Dioda

BAB II HARMONISA PADA GENERATOR. Generator sinkron disebut juga alternator dan merupakan mesin sinkron yang

Hendra Gunawan. 26 Februari 2014

Arus dan Tegangan Listrik Bolak-balik

Deret Fourier. Slide: Tri Harsono PENS ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) - ITS

dy dx B. Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini adalah

OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK

DERET FOURIER. n = bilangan asli (1,2,3,4,5,.) L = pertemuan titik. Bilangan-bilangan untuk,,,, disebut koefisien fourier dari f(x) dalam (-L,L)

Pertemuan 8 Aljabar Linear & Matriks

MA1201 MATEMATIKA 2A Hendra Gunawan

ANALISIS SIMULASI GEJALA CHAOS PADA GERAK PENDULUM NONLINIER. Oleh: Supardi. Jurusan Pendidikan Fisika Universitas Negeri Yogyakarta

BILANGAN KOMPLEKS. Dimana cara penyelesaiannya dengan menggunakan rumus abc, yang menghasilkan dua akar sekaligus ..(4)

Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan s

BAB 1. RANGKAIAN LISTRIK

Penerapan Bilangan Kompleks pada Rangkaian RLC

Gelombang Stasioner Gelombang Stasioner Atau Gelombang Diam. gelombang stasioner. (

BAB II PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA(PDB) ORDE SATU

KAPASITOR DAN INDUKTOR

PENGUAT DAYA KELAS A

Transkripsi:

Analisis Ajeg dari Sinusoidal Slide-08 Ir. Agus Arif, MT Semester Gasal 2016/2017 1 / 23

Materi Kuliah 1 Karakteristik Sinusoid Bentuk Umum Pergeseran Fase Sinus Kosinus 2 Tanggapan Paksaan thdp Sinusoid Tanggapan Ajeg Tanggapan Rangkaian RL 3 Fungsi Pemaksa Exponensial Sinusoid dan Exponensial Sumber Real dan Imajiner Sumber Komplex Alternatif Aljabar 2 / 23

Bentuk Umum Sinusoid Tegangan yg berubah scr sinusoidal: v(t) = V m sin ωt V m : amplitudo dr gelombang sinus ωt : argumen dr fungsi sinus ω : frekuensi radian atau frekuensi sudut fungsi berulang (periodik) stp 2π radian periode = 2π radian 3 / 23

Periode dan Frekuensi Dlm lingkup waktu, gelombang sinus yg berperiode T sekon akan merambat 1/T siklus pd stp detik frekuensi-nya = 1/T hertz (Hz atau s 1 ) f = 1 T Krn pd satu siklus: ωt = 2π maka ω = 2πf 4 / 23

Pergeseran Fase Bentuk umum yg lebih lengkap v(t) = V m sin(ωt + θ) θ : sudut fase = besar sudut dr penggeseran gelombang sinus asli ke sebelah kiri atau ke waktu yg lebih awal V m sin(ωt + θ) memimpin (leading) V m sin ωt sebanyak θ rad V m sin ωt terlambat dr (lagging) V m sin(ωt + θ) sejauh θ rad 5 / 23

Leading dan Lagging Di antara 2 sinusoid, leading dan lagging tidak sefase (out of phase) dgn sudut fase yg sama sefase (in phase) Dlm teknik listrik, sudut fase dinyatakan dgn satuan derajat (θ 180 ), shg alih-alih ( v = 100 sin 2π 1000t π ) 6 biasanya ditulis v = 100 sin(2π 1000t 30 ) Perbandingan fase dua sinusoid seharusnya setelah 1 keduanya ditulis sbg gelombang sinus atau kosinus 2 keduanya ditulis dgn amplitudo yg positif 3 keduanya memiliki frekuensi yg sama 6 / 23

Sinus Kosinus Camkanlah: sin ωt = sin(ωt ± 180 ) cos ωt = cos(ωt ± 180 ) sin ωt = cos(ωt ± 90 ) ± cos ωt = sin(ωt ± 90 ) Contoh: v 1 =V m1 cos(5t + 10 ) =V m1 sin(5t + 90 + 10 ) =V m1 sin(5t + 100 ) memimpin v 2 =V m2 sin(5t 30 ) sebanyak 130 atau v 1 tertinggal dari v 2 sebesar 230 v 1 = V m1 sin(5t 260 ) 7 / 23

Tanggapan Ajeg Tanggapan keadaan-ajeg = tanggapan paksaan (forced response): tanggapan paksaan dicapai ktk tanggapan alamiah (natural response) tlh lenyap tanggapan alamiah terjadi hanya sebentar diabaikan fungsi pemaksa bersifat dc tanggapan ajeg menuju nilai yg tetap fungsi pemaksa sinusoidal tanggapan ajeg dpt berubah-ubah thdp waktu Rangkaian RL dgn fungsi pemaksa berupa sinusoid: 8 / 23

Tanggapan Rangkaian RL [1] Penerapan KVL menghasilkan tanggapan ajeg dr rangkaian RL: L di dt + R i = V m cos ωt Bilamana derivatif = 0 arus berbentuk i cos ωt Bilamana arus = 0 derivatif sebanding dgn cos ωt yg berarti i sin ωt Alhasil, bentuk umum dr tanggapan paksaan dianggap: i(t) = I 1 cos ωt + I 2 sin ωt dgn I 1 dan I 2 gayut pd V m, R, L dan ω Penyulihan anggapan tsb ke dlm persamaan diferensial: L ( I 1 ω sin ωt + I 2 ω cos ωt) + R (I 1 cos ωt + I 2 sin ωt) = V m cos ωt 9 / 23

Tanggapan Rangkaian RL [2] Pengelompokkan suku-suku yg sama: ( L I 1 ω + R I 2 ) sin ωt + (L I 2 ω + R I 1 V m ) cos ωt = 0 Persamaan ini harus berlaku benar utk semua nilai t shg ωl I 1 + R I 2 = 0 dan ωl I 2 + R I 1 V m = 0 Solusi scr serempak bagi I 1 dan I 2 : I 1 = R V m R 2 + ω 2 L 2 dan I 2 = ωl V m R 2 + ω 2 L 2 Dgn demikian, tanggapan ajeg dr rangkaian RL: i(t) = V m R V m R 2 + ω 2 cos ωt + ωl L2 R 2 + ω 2 L 2 sin ωt 10 / 23

Cara yg Lebih Ringkas Penjabaran yg lebih ringkas dpt diperoleh dgn menganggap bentuk umum tanggapan berupa fungsi sinus atau kosinus saja, spt i(t) = A cos(ωt θ) Bentuk tanggapan ini disamakan dgn bentuk sebelumnya R V m A cos θ cos ωt+a sin θ sin ωt = R 2 + ω 2 cos ωt+ ωl V m L2 R 2 + ω 2 sin ωt L2 Pengumpulan suku-suku yg sama dan penerapan beberapa kiat aljabar menghasilkan: 1 ωl θ = tan R dan A = V m R 2 + ω 2 L 2 Dgn demikian, bentuk alternatif dr tanggapan paksaan sinusoidal: ( ) V m i(t) = R 2 + ω 2 L cos 1 ωl ωt tan 2 R 11 / 23

Contoh 1 [1] Tentukan arus i L pd rangkaian di sebelah kiri jikalau semua gejala transien telah lenyap Jawab: Agar mnjd rangkaian RL yg baku harus ditentukan ekivalen Thévenin spt rangkaian di sebelah kanan Tegangan Thévenin: V T = V oc = 100 25 + 100 (10 cos 103 t) = 8 cos 10 3 t V 12 / 23

Contoh 1 [2] Resistans Thévenin ditentukan dgn melenyapkan semua sumber independen dan mencari resistans ekivalen dr semua resistor: 25 100 R T = 25 100 = 25 + 100 = 20 Ω Kini, rangkaian semula berubah mnjd rangkaian RL yg baku: Dgn menerapkan rumus tanggapan paksaan sinusoidal diperoleh: ( ) 8 i L = cos 10 20 3 1 30 t tan 2 + (10 3 30 10 3 ) 2 20 = 222 cos(10 3 t 56.3 ) ma 13 / 23

Contoh 1 [3] Bentuk gelombang tegangan Thévenin dan arus induktor: 14 / 23

Sinusoid dan Exponensial Cara lainnya utk menentukan tanggapan paksaan sinusoidal adl dgn memanfaatkan hubungan yg ada di antara sinusoid dan exponensial yakni bilangan komplex identitas Euler: e jθ = cos θ + j sin θ dgn j = 1 Jk derivatif kosinus = (negatif) sinus, mk derivatif exponensial = versi terskala dr exponensial yg sama Penambahan sumber imajiner menimbulkan sumber komplex dlm rangkaian namun menghasilkan proses analisis yg lebih sederhana Superposisi menjamin bhw sumber imajiner tanggapan imajiner, dan sumber real tanggapan real Oleh krn itu, kedua besaran (real & imajiner) dpt kapan sj dipisah dgn mengambil bagian real dr stp tegangan atau arus yg komplex, yakni dgn operator real Re{} 15 / 23

Sumber Real Sumber tegangan sinusoidal real terhubung pd rangkaian linear (spt N yg tersusun oleh komponen 2 pasif sj) akan menghasilkan tanggapan-ajeg arus yg bersifat sinusoidal real juga dgn frekuensi yg sama (namun sudut fase yg berbeda) Jk kini rujukan waktu (t = 0) digeser shg fungsi pemaksa mnjd V m cos(ωt + θ 90 ) = V m sin(ωt + θ) dan dikenakan pd rangkaian N yg sama mk tanggapannya mnjd I m cos(ωt + φ 90 ) = I m sin(ωt + φ) Berikutnya, pd rangkaian N akan diterapkan sumber imajiner 16 / 23

Sumber Imajiner Sumber tegangan sinusoidal imajiner dpt dibuat dgn mengalikan operator imajiner j: j V m sin(ωt + θ) Krn perkalian dgn konstanta tdk mengubah hubungan yg linear mk tanggapan arus thdp sumber sinusoidal imajiner adl j I m sin(ωt + φ) Berikutnya, teorema superposisi memungkinkan utk membentuk fungsi pemaksa komplex = jumlah dr fungsi pemaksa real dan fungsi pemaksa imajiner 17 / 23

Sumber Komplex Jumlah fungsi pemaksa yg real dan imajiner: V m cos(ωt + θ) + j V m sin(ωt + θ) seharusnya menghasilkan tanggapan komplex: I m cos(ωt + φ) + j I m sin(ωt + φ) Sumber dan tanggapan komplex ditulis dgn identitas Euler: V m e j(ωt+θ) I m e j(ωt+φ) Sumber real sumber komplex respon komplex respon real krn persamaan integrodiferensial mnjd persamaan aljabar 18 / 23

Alternatif Aljabar utk Pers Diferensial [1] Rangkaian RL: Sumber real terpasang tanggapan real, namun V m cos ωt = Re{V m cos ωt + j V m sin ωt} = Re{V m e j(ωt) } Sumber komplex akan menghasilkan tanggapan komplex: V m e j(ωt) I m e j(ωt+φ) Dgn menerapkan KVL dpt dijabarkan persamaan diferensial: Ri + L di dt = v s 19 / 23

Alternatif Aljabar utk Pers Diferensial [2] Penyulihan tegangan & arus komplex menghasilkan pers aljabar: R I m e j(ωt+φ) + jωl I m e j(ωt+φ) = V m e j(ωt) Pembagian dgn faktor-bersama e jωt menghasilkan: sehingga R I m e jφ + jωl I m e jφ = V m atau I m e jφ (R + jωl) = V m I m e jφ = V m R + jωl Jk sisi kanan dinyatakan dlm bentuk exponensial mk diperoleh I m e jφ = V m R 2 + ω 2 L 2 ej[ tan 1 (ωl/r)] 20 / 23

Alternatif Aljabar utk Pers Diferensial [3] Dgn demikian, komponen 2 dr arus tanggapan komplex: ( ) V m ωl I m = dan φ = tan 1 R 2 + ω 2 L 2 R Utk mendapatkan tanggapan yg real, kedua sisi persamaan arus tanggapan komplex dikalikan dgn e jωt I m e jφ e jωt = I m e j[ωt+φ] = V m R 2 + ω 2 L 2 ej[ tan 1 (ωl/r)] e jωt V m R 2 + ω 2 L 2 ej[ωt tan 1 (ωl/r)] Pengambilan bagian real dari persamaan terakhir menghasilkan arus tanggapan real: ( ) V m i(t) = I m cos(ωt + φ) = R 2 + ω 2 L cos 1 ωl ωt tan 2 R 21 / 23

Contoh 2 [1] Utk rangkaian RC di sebelah kiri, sulihkan sumber komplex yg tepat dan gunakan sumber ini utk menentukan tegangan kapasitor yg ajeg Jawab: Sumber tegangan real 3 cos 5t V dpt digantikan oleh sumber tegangan komplex 3 e j5t V dan rangkaian berubah mnjd yg di sebelah kanan Dgn menerapkan KVL, persamaan diferensial dpt diperoleh 3 e j5t + 1 i C 2 + v C 2 = 0 3 e j5t + 2 dv C 2 dt + v C 2 = 0 22 / 23

Contoh 2 [2] Dianggap tanggapan ajeg memiliki bentuk yg sama seperti sumber: v C 2 = V m e j5t Penyulihan tanggapan ini ke dlm persamaan diferensial menghasilkan: j10v m e j5t + V m e j5t = 3 e j5t Pelenyapan eksponensil e j5t menghasilkan: ( ) 3 V m = 1 + j10 = 3 10 1 + 10 2 tan 1 V 1 Alhasil, tegangan kapasitor dlm keadaan-ajeg adalah v C = Re{v C 2 } = Re{298.5 e j84.3 e j5t mv} = 298.5 cos(5t 84.3 ) mv 23 / 23