340 likes | 563 Views
Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Analisis Rangkaian Listrik Sesi-4. Disajikan oleh Sudaryatno Sudirham melalui www.darpublic.com. Di sesi-4 ini kita akan membahas Model Piranti. Piranti Listrik dikelompokkan ke dalam 2 katagori. PIRANTI. PASIF menyerap daya. AKTIF memberi daya.
E N D
SelamatDatangDalamKuliah Terbuka AnalisisRangkaianListrikSesi-4
Di sesi-4 inikitaakanmembahas Model Piranti
PirantiListrikdikelompokkankedalam 2 katagori PIRANTI PASIF menyerap daya AKTIF memberi daya
piranti + i v Model PirantiPasif Perilaku suatu piranti dinyatakan oleh karakteristiki-v yang dimilikinya, yaitu hubungan antara arus yang melalui piranti dengan tegangan yang ada di antara terminalnya. Hubungantersebutmungkin linier mungkin pula tidak linier tegangan diukur antaradua ujung piranti linier tidak linier arus melewati piranti
R Simbol Resistor Karakteristik kenyataan i batasdaerah linier model v Kurvai terhadap vtidak linier benarnamunadabagian yang sangatmendekati linier, sehinggadapatdianggap linier. Di bagianinilahkitabekerjadaninilahkarakteristik model resistor. JikavRadalahteganganpada resistor daniRadalaharus yang mengalirpadanya, maka
V A W t [detik] CONTOH Resistor: pR vR iR Bentukgelombangarussamadenganbentukgelombangtegangan
iC C C 1 simbol dvC/dt Kapasitor Karakteristik Konstantaproporsionalitas C disebutkapasitansi Dayaadalahturunanterhadapwaktudarienergi. Makaapa yang adadalamtandakurungadalahenergi Energiawal
CONTOH Kapasitor: 200 vC V mA W iC 100 pC 0 t [detik] 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 -100 -200 BentukgelombangarussamadenganbentukgelombangtegangannamuniCmuncullebihduludarivC.Arus 90omendahuluitegangan
L simbol diL dt Induktor Karakteristik 1/L 1 vL Konstantaproporsionalitas L disebutinduktansi Dayaadalahturunanterhadapwaktudarienergi. Makaapa yang adadalamtandakurungadalahenergi Energiawal
CONTOH Induktor : vL = 200sin400t Volt L = 2,5 H V mA W iL vL pL t [detik] BentukgelombangarussamadenganbentukgelombangtegangannamuniLmuncullebihbelakangdarivL.Arus 90o di belakangtegangan
Resistansi, kapasitansi, daninduktansi, dalamanalisisrangkaianlistrikmerupakansuatukonstantaproporsionalitas Secarafisik, merekamerupakanbesarandimensional
Resistor Kapasitor Induktor konstantaproporsionalitas SecaraFisik konstanta konstanta dielektrik resistivitas A: luas penampang elektroda L: panjangkonduktor N: jumlahlilitan A: luas penampang d: jarak elektroda
i1 i2 v1 v1 v2 Induktansi Bersama PadasebuahkumparandenganinduktansiL1 terdapathubunganarus – tegangansebagaiberikut: i1 Jikaduakumparanterkopelsecaramagnetik, akanterjadisalingpengaruhantarakeduanya. Hubunganarus – tegangan di masing-masingkumparanakandipengaruhioleharus yang mengalir di kumparan yang lain. Salingpengaruhsepertiinitidakterbatashanyaantaraduakumparan. Namundalampelajaraninikitaakanhanyamelihatduakumparansaja.
i1 i2 v1 v2 Jikamedium magnet linier : k12 = k21 = kM Duakumparanterkopelsecaramagnetik Induktansisendiri kumparan-1 Induktansisendiri kumparan-2 Koplingmagnetikantarkeduakumparandinyatakandengan: M Koplingpada kumparan-1 oleh kumparan-2 Koplingpada kumparan-2 oleh kumparan-1 Persamaantegangan di kumparan-1 Persamaantegangan di kumparan-2 Tanda tergantungdariapakahfluksi magnet yang ditimbulkanolehkeduakumparansalingmembantuatausalingberlawanan
1 i1 1 i2 i1 i2 2 2 aditif substraktif Jikafluksimagnetiksalingmembantu (aditif) makapersamaantegangan – arus di kumparanmasing-masingadalah Jikafluksimagnetiksalingberlawanan (substraktif) makapersamaantegangan – arus di kumparanmasing-masingadalah
1 i1 i2 2 aditif i1 i2 v1 v2 Untukmenyatakanpengaruhkoplingmagnetikpadarelasitegangan – aruskitamengikutiKonvensi Titik, yaitu: Arus i yang masukke ujung yang bertanda titikdisalah satukumparan, membangkitkan teganganberpolaritas positifpada ujungkumparan lainyang jugabertanda titik. Besarnyategangan yangterbangkit adalahM di/dt. Tambahanteganganolehpengaruhi2 Tambahanteganganolehpengaruhi1
i1 1 i2 2 substraktif i1 i2 v1 v2 Untukkopling yang substraktif Tambahanteganganolehpengaruhi2 Tambahanteganganolehpengaruhi1
Transformator Ideal Koplingmagnetikantaraduakumparankitatemuisecaranyatapadatransformator, yaitupiranti yang digunakanuntukmenikkanataumenurunkantegangansinusiodal. Koplingmagnetikjugaterjadiantaraduapenghantarlistrik yang berdekatan. Namunkitahanyaakanmempelajaritransformator. Transformator yang akankitapelajariadalahtransformator ideal, yaitutransformator yang tidakmemilikirugi-rugidaya, dankoplingmagnetikterjadisecarasempurna. Fluksimagnityang timbul di kumparanpertamasecarakeseluruhanjugadilingkupiolehkumparan yang lain, tanpaterjadikebocoran.
i1 i2 v1 v2 Jikasusutdayajuganolmaka: transformator Jika kopling magnet terjadisecarasempurna, artinyafluksimagnitmelingkupikeduakumparantanpaterjadikebocoran, maka k1 = k2 = k12 = k21 = kM Sehingga dan Inilahkarakteristiktransformator ideal dan
+ v2 _ + v1 _ 50 CONTOH N1/N2 = 0,1 v1 = 120sin400t V
i i simbol simbol v v Saklar saklar tertutup saklar terbuka Karakteristik: i = 0 , v = sembarang Karakteristik: v = 0 , i = sembarang
Model PirantiAktif Pirantiaktifadalahpiranti yang mampumemberikandaya Kita akanmempelajarikarakteristikempqtmacampirantiaktifyaitu SumberTeganganBebas Ideal SumberArusBebas Ideal SumberTeganganTakBebas SumberArusTakBebas
+ i + Vo i vs i v Vo _ Sumber Tegangan Bebas Ideal Sumberteganganbebasmemilikitegangan yang ditentukanolehdirinyasendiri, tidakterpengaruholehbagian lain darirangkaian. v = vs (tertentu)dani = sesuai yang dibutuhkanolehrangkaian Karakteristik i - v sumber tegangan idealkonstan Simbol sumber tegangan ideal yangbervariasi terhadap waktu Simbol sumber tegangan ideal konstan
i i Is v + Is , is v Simbol sumber arus ideal Karakteristik sumber arus ideal Sumber Arus Bebas Ideal Sumberarusbebasmemilikikemampuanmemberikanarus yang ditentukanolehdirinyasendiri, tidakterpengaruholehbagian lain darirangkaian. i = is (tertentu) dan v = sesuai yang dibutuhkanrangkaian
beban 5A beban 40V + CONTOH: Sumber Tegangan Sumber Arus ibeban = isumber= 5 A vbeban = vsumber= 40 V pbeban= 100 W v = 20 V pbeban= 100 W i = 2,5 A pbeban= 200 W v = 40 A pbeban= 200 W i = 5 A Arus sumber tetap, tegangan sumber berubahsesuaikebutuhanrangkaian Tegangan sumber tetap, arus sumber berubahsesuaikebutuhanrangkaian
i i v + ip + v Rs is + vs _ Rp Sumber Praktis Sumberpraktismemilikikarakteristik yang miripdengankeadaandalampraktik. Sumberinidigambarkandenganmenggunakansumber ideal tetapiteganganataupunarussumbertergantungdaribesarpembebanan. Sumber tegangan praktis terdiri dari sumber idealvs dan resistansi seri Rs sedangkan tegangan keluarannya adalah v. vs tertentu, akan tetapi tegangan keluarannya adalah v = vs iR Sumber arus praktis terdiri dari sumber idealis dan resistansi paralel Rp sedangkan tegangan keluarannya adalah v. is tertentu, akan tetapi arus keluarannya adalah i = is ip
CCVS VCVS + v1 _ + _ + _ i1 r i1 v1 CCCS VCCS + v1 _ i1 i1 g v1 Sumber Tak-Bebas (Dependent Sources) Sumbertak-bebasmemilikikarakteristik yang ditentukanolehbesaran di bagian lain darirangkaian. Ada empatmacamsumbertak-bebas, yaitu: Sumbertegangandikendalikanolehtegangan Sumbertegangandikendalikanoleharus Sumberarusdikendalikanoleharus Sumberarusdikendalikanolehtegangan
+ +VCC vo io 8 1 7 2 6 3 5 4 catu daya positif iP Ro masukan non-inversi vP + + vo Top + + keluaran (vPvN ) Ri masukan inversi vN + vN vP VCC catu daya negatif iN + SumbertakbebasdigunakanuntukmemodelkanPenguat Operasional (OP AMP) vP = tegangan masukan non-inversi; vN = tegangan masukan inversi; vo = tegangan keluaran; +VCC : catu daya positif VCC : catu daya negatif Model Sumber Tak Bebas OP AMP Diagram rangkaian
OP AMP Ideal Suatu OPAMP ideal digambarkandengan diagram rangkaian yang disederhanakan: ip vp vo masukannon-inversi keluaran + masukan inversi vn in JikaOpAmpdianggap ideal makaterdapatrelasi yang mudahpadasisimasukan
iP io vP vo + vN vs R iN + Contoh:RangkaianPenyangga(buffer)
iP vP vo + vN vs R1 iN R2 umpan balik + Contoh:RangkaianPenguat Non-Inversi
2k iB vo + + vB 5V 2k RB =1k 1k + CONTOH: vo= ? iB = ? pB = ? Rangkaiandengan OP AMP yang lain akankitapelajaridalampembahasantentangrangkaianpemrosessinyal
Kuliah Terbuka AnalisisRangkaianListrik di KawasanWaktu Sesi-4 SudaryatnoSudirham