Rangkaian Arus Bolak Balik. Rudi Susanto

Rangkaian Arus Bolak Balik Rudi Susanto

Arus Searah • Arahnya selalu sama setiap waktu • Besar arus bisa berubah

Arus Bolak-Balik • Arah arus berubah secara bergantian

Arus Bolak-Balik Sinusoidal

Arus Bolak-Balik Sinusoidal

Rangkaian Hambatan Murni V  Vm sin t i  im sin t

Rangkaian Hambatan Induktif Sebuah kumparan induktor mempunyai induktansi diri L dipasangkan tegangan bolakbalik V, maka pada ujung2 kumparan timbul di   L GGL induksi V  Vm sin t

dt

i  im sin(t  12  )

Hambatan induktif XL mempunyai harga : X L  .L  2f .L XL = hambatan induktif (Ohm)

Rangkaian Hambatan Kapasitif Sebuah kapasitor dengan kapasitas C dihubungkan dg tegangan bolak-balik V, maka pada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehingga pada plat2nya mempunyai beda potensial Q V sebesar C V  Vm sin t i  im sin(t  12  )

Besar hambatan kapasitif XC :

1 1 XC   .C 2f .C

Rangkaian R-L Seri Hambatan seri R dan XL dihubungkan dg teg. bolak-balik V. Hukum Ohm I : VR  iR VR = beda potensial antara ujung2 R VL = beda potensial antara ujung2 XL VL  iX L Besar tegangan total V ditulis secara vektor : V  VR  VL 2

2

Hambatan R dan XL juga dijumlahkan secara vektor : Z = impedansi (Ohm) 2 Z  R2  X L

Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah : V i  Z

V R2  X L

2

Rangkaian R-C Seri Hambatan seri R dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V. Hukum Ohm I : VR  iR VR = beda potensial antara ujung2 R VC = beda potensial antara ujung2 XC VC  iX C Besar tegangan total V ditulis secara vektor :

V  VR  VC 2

2

Hambatan R dan XC juga dijumlahkan secara vektor : Z = impedansi (Ohm) 2 2 Z  R  XC

Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah :

V i  Z

V R2  X C

2

Rangkaian R-L-C Seri Hambatan seri R, XL dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V. Hukum Ohm I : VR  iR VR = beda potensial antara ujung2 R VL  iX L VC = beda potensial antara ujung2 XC VC  iX C VL = beda potensial antara ujung2 XL Besar tegangan total V ditulis secara vektor :

V  VR  (VL  VC ) 2 2

Hambatan R, XL dan XC juga dijumlahkan secara vektor : Z = impedansi (Ohm) 2 2 Z  R  (X L  XC )

Kuat arus yg mengalir pada rangkaian ini adalah : i

V  Z

V R 2  ( X L  X C )2

Rangkaian Resonansi Jika dalam rangkaian RLC seri XL = XC maka Z  R2  0  R

Arus efektif pada rangkaian akan mencapai harga terbesar yaitu pada V i

R

Dikatakan rangkaian dalam keadaan resonansi. Dalam hal ini berlaku X L  XC 1 L  C

Jadi frekuensi resonansinya adalah f 

1 2 LC

Hubungan antara harga maksimum dan efektif •

Hubungan antara harga maksimum dan efektif Vef = tegangan efektif (V) im ief  Vm = tegangan maksimum (V) 2 ief = arus efektif (A) Vm im = arus maksimum (A) V  ef

•

2 Hubungan antara harga maksimum dan rata-rata Vr = tegangan rata-rata (V) Vm = tegangan maksimum (V) 2im ir  ir = arus rata-rata (A)  im = arus maksimum (A) 2Vm Vr  

Daya Arus Bolak-balik Daya dalam arus searah dirumuskan P = V.i, dengan V dan i harganya selalu tetap. Tetapi untuk arus bolak-balik daya listriknya dinyatakan sebagai : perkalian antara tegangan, kuat arus dan faktor daya.

P  Vi cos 

atau

Dengan : P = daya listrik bolak-balik (Watt) V = tegangan efektif (V) i = kuat arus efektif (A) Z = impedansi rangkaian (Ohm) Cos θ = faktor daya = R cos  

Z

P  i 2 Z cos 

Contoh

Rangkaian Filter

Grafik bermacam macam filter

Low Pass RC Filter • Low Pass RC Filter mengeblok frekuensi tinggi dan melewatkan frekuensi rendah.

Persamaan

Capacitive Reactance

Contoh soal • Low pass filter terdiri dari Resistor dengan nilai 4K7ohm dirangkai dengan kapasitor dengan nilai 47nF. Tegangan yang digunakan adalah 10 V. Hitung tegangan outputnya jika filter bekerja pada frekuensi 100Hz • Jawab

Simulasi dengan EWB

High Pass RC Filter • Memblok frekuensi rendah dan meloloskan frekuensi tinggi • Prinsip kerja dari filter high pass adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, • dimana C akan mudah melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah.

Persamaan

Simulasi dengan EWB

Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter C

Soal 1.

2.

3.

4.

Jala2 listrik di rumah mempunyai beda tegangan 220 V, berapakah harga tegangan maksimumnya ? Pada rangkaian RLC seri dengan R = 80 Ohm, XL = 100 Ohm, dan XC = 40 Ohm, disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan maksimum 120 V. Tentukan arus maksimum pada rangkaian. Pada frekuensi 100 Hz, reaktansi dari sebuah kapasitor adalah 4000 Ohm dan reaktansi dari sebuah induktor adalah 1000 Ohm. Jika kapasitor dan induktor itu dipasang pada sebuah rangkaian, maka pada frekuensi berapakah resonansi terjadi ? Pada rangkaian RLC seri dengan R = 40 Ohm, XL = 50 Ohm, dan XC = 20 Ohm, disambungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang mempunyai tegangan efektif 110 V. Tentukan daya yang digunakan oleh seluruh rangkaian.

Terima Kasih