Post on 08-Jan-2016
description
Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka
Analisis Rangkaian Listrik Sesi-8
1
3
Bagian pengukur hanya mampu menahan tegangan
mV 5001050
Alat ini harus mampu mengukur tegangan 750 V.
Untuk itu dipasang resistor seri Rs agar tegangan total yang diukur 750 V tetapi bagian pengkur tetap hanya dibebani tegangan 500 mV
Pengukur Tegangan Searah
50 mARs
10
+ v = 750 V
Kita harus menghitung berapa Rs yang harus dipasang.
14990101050
750
105010
750
3
3
s
s
R
R
4
Alat pengukur tidak bisa dibuat besar karena harus ringan agar dapat bereaksi dengan cepat. Alat ukur yang
kecil ini harus ditingkatkan kemampuannya, dengan mempertahankan massanya tetap kecil.
Alat Ukur
Pengukur Arus Searah
50 mA
Rsh
10
100 AIsh
005,01050100
105010
105010
1001050
3
3
3
3
sh
shsh
sh
R
RI
I
Bagian pengukur hanya mampu dialiri arus
mA 50
Alat ini harus mampu mengukur arus 100 A.
Untuk itu dipasang resistor paralel Rsh agar sebagian besar arus total yang diukur mengalir di Rsh sedangkan bagian pengkur tetap hanya dialiri arus 50 mAKita harus menghitung berapa Rsh yang harus dipasang.
5
Pengukuran Resistansi
Hubungan antara tegangan dan arus resistor adalah
R
RRR i
VRRiV atau
Dengan hubungan ini maka resistansi R dapat dihitung dengan mengukur tegangan dan arus resistor.
Ada dua kemungkinan rangkaian pengukuran yang dapat kita bangun seperti terlihat pada diagram rangkaian berikut.
6
+
A
V R +
A
V R
AIRVVR
IR
R RI
V
I
IRV
I
VR
A
VR
VIIR
)/( VR
R
RVI
V
I
VR
RI
I
RV : resistansi voltmeter
Rangkaian A Rangkaian B
I
RI
RA : resistansi ampermeter
7
Saluran Daya
Energi disalurkan ke beban melalui saluran. Pada umumnya saluran mengandung resistansi. Oleh karena itu sebagian dari energi yang dikirim oleh sumber akan berubah menjadi panas di saluran.
Daya yang diserap saluran adalah
ss RI 2
Is adalah arus saluran dan Rs adalah resistansi saluran
Berikut ini satu contoh penyaluran daya dari satu sumber ke dua beban
Is dan Rs ini pula yang menyebabkan terjadinya tegangan jatuh di saluran
8
40+20=60A 20A
0,4
0,03
0,8
0,06
Sumber+
550V
40A+V1
20A
+V2
V 2,524)03,04,0(605501 V
kW 1,89 W1892)06,08,0(20)03,04,0(60 22 saluranp
V 507)06,08,0(20 12 VV
Daya yang diserap saluran adalah
Tegangan di beban adalah
Contoh:
9
Diagram Satu Garis
0,43 0,86
550V40A 20A
GarduDistribusi
+550V
40A 20A
0,4
0,03
0,8
0,06
+V1
+V2
Dalam ketenagalistrikan, rangkaian listrik biasa dinyatakan dengan diagram yang lebih sederhana yaitu
diagram satu garis.Rangkaian dalam contoh sebelumnya dinyatakan dengan diagram satu garis sebagai berikut:
diagram satu garis
10
005,003,0
250180
03,0
1
05,0
1
B
CV
V
V 1,247
V 3,251
C
B
V
V
A 95180 A; 85100 ;A 18502,0
3,251255
BCDCABBC
AB
BAAB IIII
R
VVI
100A
0,01 0,025 0,015A DB C
180A
vD = 250 VvA = 255 V
0025,02
10001,02
CBAB VVVV
005,002,0
255100
05,0
1
02,0
1
C
BV
V
3,8153203,53 BC VV
126502070 CB VV
0015,02
180025,02
DCBC VVVV
CONTOH:
Hitung arus saluran
11
Contoh:
V 6,2476004,0250
V 248201,0250
V 5,2475005,0
C
B
XA
V
V
VV
W14404,0)60(
W401,0)20(
W12505,0)50(
2
2
2
XC
XB
XA
p
p
p
Daya yang diserap saluran
50A
20A
60A
0,05
0,1
0,04
250VX
A
B
C
Hitung daya yang diserap saluran
12
30954
1239
549
12500
270
013
C
B
A
V
V
V
004,015,0
6015,0
1
04,0
1
01,015,01,0
2015,0
1
1,0
1
1,0
1
005,01,0
501,0
1
05,0
1
XBC
XCAB
XBA
VVV
VVVV
VVV
062503
2060
3
95
025003
201020
3
80
05000105030
BC
CAB
BA
VV
VVV
VV
V 58,2473
75,247495 ; V 75,247
7
64,24721239 V; 63,247
ABC VVV
18570
7440
5049
95200
208030
01030
C
B
A
V
V
V
0,1
0,15
50A
20A
60A
0,05
0,1
0,04
250VX
A
B
C
Contoh:
CBAX VVVV ,, hitung V; 250
13
60
60
80
30
70
0
011000
001100
000110
000011
100001
01,00,0301,002,002,001,0
6
5
4
3
2
1
I
I
I
I
I
I
81
450
390
150
70
0
100000
730000
631000
431200
231220
131221
6
5
4
3
2
1
I
I
I
I
I
I
A 11 ;A 41 ;A 39 ;A 21 ;A 39 ;A 81 123456 IIIIII
A
B C
D
EF
0,01
0,02
0,02
0,010,03
0,01
70A
120A60A
60A
80A30A
I1
I2
I3
I4
I5
I6
Hitung arus di saluran
Contoh:
14
Rangkaian Dengan DiodaRangkaian Dengan OP AMP
15
Dioda Ideal
i
v0
i
v0
0 , 0 : konduksi tak Dioda
0 , 0 : konduksi Dioda
DD
DD
vi
vi
aD
aD
vvi
vvi
, 0 : konduksi tak Dioda
, 0 : konduksi Dioda
i
v0 va
+vD
iD
+va
+
v
+vD
iD
nyata
ideal
16
Rangkaian Dengan Dioda
Penyearah Setengah Gelombang
vi
Vm
Ias
20 t0
m
L
m
L
m
L
mas
I
R
Vt
R
V
tdR
tVtidI
0
2
0 0
cos2
1
0)(sin
2
1)(
2
1
Jika v = 220sint sedangkan R = 5k,
maka Ias = 220/5000 = 0,014 A
v+ vD
RL
+
i
+
17
Penyearah Gelombang Penuh
Rangkaian Jembatan
vi
Vm
Ias
t 200
i
v + RL
+
i
A
B
D1
D4D3
D2
C
D
m
L
mas
I
R
VI
22
Rangkaian Dengan Transformator ber-titik-tengah
v+
R
i1
i2
+
v1
v2
+
D1
D2
i
18
Filter Kapasitor
RC vv
dtRCv
dv
C
C 1
Waktu dioda konduksi, kapasitor terisi sampai vC = vmaks.
C
as
C
as
C
as
asasCC
vRf
V
vf
I
v
TIC
TITTIvCq
)( C yang
diperlukan
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 0.05 0.1 0.15
Vm
0
Vm
t
vC
T
vR=vC
iD iR
v+ vD+ RL
+vR
C
0dt
dvRCv C
C
dt
dvRCiRRiv C
CRR )(
iC
Waktu tegangan menurun, dioda tidak konduksi. Terjadi loop tertutup RC seri.
) /1(0
tRCCC evv
19
Pemotong Gelombang+ V
+vD
+vR
i+v1
_
Dioda i vR
01
R
Vvi VviRvR 1 konduksi
tak konduksi 0 0
v
V
v1
vR = v1 –V, dengan bagian negatif ditiadakan oleh dioda
t0
20
vD
+
+
2 VR+vs
+v2
iD
A
v1
v2
8
8
2
Dioda vs v2
V 2
V 2A
sv
vV 2 2 vkonduksi
tak konduksi Avvs svv 2
CONTOH:
-10
-5
0
5
10
0 wt
v2=v1
v2
v1
[V]
v2
21
0,7 V
iB= ?
+ 4,7 V
+vA
iA
P
1k
+
+0,7 V
D1 D2
vA= 1 V
D1 D2 vP iB
konduksi tak konduksi7,0
1,7
P
P
v
vtak mungkin
tak konduksi konduksi7,0
7,1
P
P
v
vmungkin
konduksi konduksi
mA 1
7,07,4 Bi
7,0
7,1
P
P
v
vtak mungkin
tak konduksi tak konduksi
CONTOH:
22
Penguat Operasional (OP AMP)
+
catu daya positif
catu daya negatif
keluaran
masukan non-inversi
masukan inversi
+
vP +
iP
vN +iN
+ vo
io
7
2
6
3
5
4
8
1
+
vN vP VCC
+VCC vo
Top
+VCC : catu daya positifVCC : catu daya negatif
vP = tegangan masukan non-inversi;vN = tegangan masukan inversi; vo = tegangan keluaran;
Diagram disederhanakan
iP = arus masukan non-inversi;iN = arus masukan inversi;io = arus keluaran;
23
Rangkaian Dengan Op Amp
Karakteristik Alih OpAmp
vP vN
vo
+VCC
VCC
NP vvv o
m disebut gain loop terbuka
(open loop gain)
Nilai sangat besar, biasanya lebih dari 105. Selama nilai netto (vP vN ) cukup kecil, vo akan proporsional terhadap masukan. Akan tetapi jika (vP vN ) > VCC OP AMP akan jenuh; tegangan keluaran tidak akan melebihi tegangan catu VCC
Parameter Rentang nilai Nilai ideal
105 108
Ri 106 1013
Ro 10 100 0
VCC 12 24 V
24
Model Ideal OP AMP
+Ri
Ro
+ vo
iP
iN
vP +
vN +
+
io
(vP vN )
CCVv o
CCNPCCNP
VvvVvv
atau
0
NP
NP
ii
vv
Karena sangat besar, dapat dianggap = , sedangkan VCC tidak lebih dari 24 Volt, maka (VCC / ) = 0 sehingga vP = vN . Ri dapat dianggap sehingga arus masuk di kedua terminal masukan dapat dianggap nol, iP = iN = 0. Jadi untuk OP AMP ideal :
25
Penguat Non-Inversi
+
+
iP
iN
vP
vs
vN
R1
R2
vo
umpan balik
o21
2 vRR
RvN
sNP vvRR
Rvv
o
21
2
svR
RRv
2
21o
2
21
R
RRK
26
+
+
2kiB
5V 2k
1k
+vB
RB =1k
vo
o3
1vvN
mW. 225 ;mA 15 ; V 15o BBBB
BBB ivp
R
vivv
0 karena 5
in Pininin
in iiii
vR
Resistansi masukan :
vB = ? iB = ? pB = ?
Np vv
NPP
P vvv
i
V 52000
50
V 153o Nvv
CONTOH:
27
o21
1
54
5
vRR
Rv
vRR
RVv
N
sTP
o21
1
54
5 vRR
Rv
RR
Rs
Resistansi masukan
54 RRi
vR
in
sin
R2+
+ +
vo
R1
R3vs
Aiin
R4
R5
B
R2+
+ +
vo
R1
R3VT
A
RT
B
?o sv
v
54
54
54
5 ; RR
RRRv
RR
RV TsT
1
21
54
5o
R
RR
RR
R
v
v
s
CONTOH:
28
Rangkaian Penguat Inversi
R2
+
+
i1
iN
vP
vs vN
R1 vo
i2
umpan balik
A
011
2
o
121
R
v
R
vi
RRv s
NN
ss v
R
Rv
R
v
R
v
1
2o
2
o
1
sehingga 0
29
30
++
iP
iN
vP
vs
vN
R
vo
io
Rangkaian Penyangga (buffer)
R2
+
+
+vo
R1
R3
vs
Aiin
011
2
o
121
R
v
R
vi
RRv s
NN
1
2o
2
o
1
0R
R
v
v
R
v
R
v
s
s
11/
RRvs
v
i
vR s
in
inin
)/()( 21 RRvv
v
i
vR
os
s
in
inin
)/()()/()/1(
1
)/()/1( 2121
1
211221 RRRR
R
RRRRRRvvv
vR
sos
sin
CONTOH:
31
541
22o
|| RRR
R
R
R
V
v
TT
51
51514
514
)(
||
RR
RRRRR
RRRi
vR
in
sin
54154
5 || ; RRRRvRR
RV TsT
)(
||
544151
52
54
5
541
2oo
RRRRRR
RR
RR
R
RRR
R
v
V
V
v
v
v
s
T
Ts
R2
+
+
+vo
R1
R3
vs
Aiin
R4
R5
B
R2
+
+
+vo
R3
VT
ART
CONTOH:
32
Penjumlah
RF
+
+
i2
iN
vP
v2 vN
R1
vo
iFA
+v1
i1
R2
0111 o
2
2
1
1
21
FN
FN R
v
R
v
R
vi
RRRv
221122
112
2
1
1o vKvKv
R
Rv
R
R
R
v
R
vRv FF
F
n n
nnno dengan R
RKvKv F
0 o
2
2
1
1 FR
v
R
v
R
v
33
+v2
vo
v1
R
R
R
2121o vvvR
Rv
R
Rv
+
v2
vo
v1
R
R
R
R
A
2
011
21
21
vvv
R
v
R
vi
RRv
P
PP
2ov
vN
21oo21
22vvv
vvv
CONTOH:
34
Pengurang (Penguat Diferensial)
11
2o1 v
R
Rv
221121
21
43
41
1
2o2o1o vKvKv
R
RR
RR
Rv
R
Rvvv
R3+
+
i2
iN
v2
R1+vo
iP
+
v1
i1
R2
R4 o221
1 vRR
RvN
243
4 vRR
RvP
21
21
43
4o22
43
4o2
21
1 atau vR
RR
RR
Rvv
RR
Rv
RR
R
Jika kita buat R1 = R2 = R3 = R4 maka vo = v2 v1
Jika v2 dimatikan:
Jika v1 dimatikan:
35
Integrator
C
+
iR
iN
vP
+vs
vN
R +vo
iCA 01
o
R
vvv
dt
dC
Rv s
NN
t
s
tvs dtv
RCvdv
dt
dC
R
v
0
)(
)0(voo
1)(atau
o
o
t
s dtvRC
vv0
oo1
)0( t
s dtvRC
v0
o1
ttv
vs dtv
RCvdv
dt
dC
R
v s
s 0o
)(
)0(s
o 1)(atau
0os
R
vvv
dt
dC
R
vN
N
t
s
dt
dvRCvdtv
RCv
0oos atau
1
Diferensiator
C
+
iC
iN
vP
+vs
vN
R +vo
iRA
36
Diagram Blok
Kv1
vo
2
21
R
RRK
+
R1
R2
vo v1
Penguat Non-Inversi
Kv1
vo
22 R
RK F
R2_+
v1
R1
vo
Penguat Inversi
11 R
RK F
22 R
RK F
RF
+
v2
R1 vov1
R2
Penjumlah
K1
v1
vo
v2
+
+K2
1
21 R
RK
43
4
1
212 RR
R
R
RRK
K1
v1
vo
v2
+
+K2
R3+v2
R1 vo
v1
R2
R4
Pengurang37
Hubungan Bertingkat
+
v1 v2 vo
+
v3
+
v1 v2 v3 voK1
K1 K2 K3
112322333o vKKKvKKvKv
38
Kuliah Terbuka
Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu
Sesi 8
Sudaryatno Sudirham
39