Laporan Resmi Rl 4

8/20/2019 Laporan Resmi Rl 4

1/28

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia elektronika dikenal beberapa jenis analisa rangkaian yang

salah satunya adalah analisa transien. Analisa transien sendiri adalah analisa

rangkaian yang sedang dalam keadaan peralihan, gejala peralihan merupakan

salah satu peristiwa yang biasanya berlangsung hanya beberapa saat, ketika

input sebuah sistem berubah secara tiba-tiba maka output membutuhkan waktu

untuk merespon perubahan itu. Analisa trsansien juga memiliki apabila

menggunakan kapasitor ataupun induktor, pada kapasitor akan menyimpanenergi dalam bentuk medan listrik berupa tegangan, tegangan pada kapasitor

akan terus naik mendekati nilai tegangan sumber dan dalam selang waktu

tersebut arus yang mengalir semakin berkurang dan saat sudah mencapai level

nilai tegangan tinggi maka arus yang mengalir sama dengan nol.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum yang dilakukan yaitu:

1. ahasiswa dapat mengetahui dan memahami tentang analisis transien.

!. ahasiswa dapat mengetahui pengaruh kapasitansi dan induktansi

terhadap nilai teganngan dan arus dalam analis transien.


2/28

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Landasan Teor

1. Rangkaan R! Tan"a Su#$er

"ada saat t#$, didapatkan bahwa :

%ambar &&&-1 'angkaian '(

Tanpa )umber

Atau diperoleh suatu harga kontanta dimana tegangan pada

rangkaian sama dengan tegangan awal dibagi bilangan e *v*t+ #oeatau sama dengan /,0 tegagan awal+, sebesar :

Dengan demikian dapat pula persamaan tegangan dapat ditulis menjadi :

%ambar &&&-! memperlihatkan tegangan tersebut dari saat t # $

sampai t # dari rangkaian '(.

%ambar &&&-! Tegangan pada rangkaian '(


3/28

2. Rangkaan RL Tan"a Su#$er

Dengan menggunakan 2ukum 3hm dan 4irchho55, persamaan

pada rangkaian '6 tanpa sumber adalah sebagai berikut :

%ambar &&&- 'angkaian '6 Tanpa )umber

"ersamaan arus pada rangkaian '6 tersebut memiliki gra5ik

seperti %ambar &&&-7. )ama seperti pada rangkaian '(, pada rangkaian

'6 juga terdapat konstanta waktu yang besarnya :


4/28

Dengan demikian persamaan arus dapat pula ditulis dalam bentuk :

%ambar &&&-7 %ra5ik arus pada rangkaian '6 tanpa sumber

%. Rangkaan R! dengan Su#$er

8ika pada rangkaian '( terdapat sumber, maka nilai arus dan

tegangan selain ditentukan oleh karakteristik rangkaian sebagaimana

dibahas pada sub bagian rangkaian D( tanpa sumber, juga akan

ditentukan oleh amplitudo dan saat sumber tersebut diberikan pada

rangkaian.

%ambar &&&-9 'angkaian '( dengan )umber


5/28

8ika disederhanakan lagi, maka persamaan tersebut akan menjadi:

&. Rangkaan RL dengan Su#$er

%ambar &&&-/ 'angkaian '6

dengan sumber


6/28

'. Nla A(al Dan Nla Ak)r Persa#aan Orde Dua

'angkaian orde dua ditandai dengan adanya persamaan

di5erensial orde dua. 'angkaian orde dua akan berupa empat model

raangkaian, seperti diperlihatkan pada %ambar &&&-.

%ambar &&&- odel rangkaian 3rde dua

6angkah pertama unuk menyelesaikan rangkaian orde dua adalah

menentukan nilai awal dan nilai akhir dari rangkaian. (ara yang mudah

untuk maksud tersebut adalah dengan menentukan polaritas tegangan

dan arah arus secara seksama, serta menggunakannya untuk menentukan

nilai dengan asumsi bahwa tegangan dan arus selalu kontinyu atau D(.

(ontoh berikut merupakan cara penetuan nilai awal dan akhir

serta di5erensial arus dan tegangannya. %ambar &&&-0 adalah rangkaian

yang akan dicari nilai awal dan nilai akhir arus *i+ dan tegangannya *v+.

Dengan sumber D(, maka induktor diasumsikan sebagai rangkaian

hubung singkat, sedangkan kapasitor diasumsikan sebagai rangkaian

terbuka. 'angkaian ekuivalennya tampak pada gambar &&&-;.a. Dengan

berdasar rangkaian ini, maka dapat ditentukan arus dan tegangan seperti

persamaan *1+.

%ambar &&&-0 'angkaian contoh 1


7/28

a.


8/28

>ilai akhir arus dan tegangan pada rangkaian didapat dengan asumsi t

samaa dengan tak terhingga, dengan kondissi rangkaian

mendapat dc, sehingga induktor dianggap hubung singkat dankapasitor dianggap rangkaian terbuka, seperti tampak pada %ambar

&&&-;.c. Dengan demikian arus dan tegangannya adalah :

*&&&-1$+

*. Rangkaan RL! Ser Tan"a Su#$er

%ambar &&&-1$ memperlihatkan rangkaian '6( seri tanpa

sumber. 'angkaian tersebut memiliki persamaan 46 seperti prsamaan*&&&-11+. "ersamaan tersebut jika terus disederhanakan akan menjadi

persamaan *&&&-1!+, yang merupakan persamaan orde dua. 8ika

*&&&-11+

%ambar &&&-1$ 'angkaian '6( )eri Tanpa )umber


9/28

Dari persamaan *&&&-17+ dapat dinyatakan bahwa persamaan orde dua '6(

adalah:

s1 dan s2 disebut natural frequencies nepers per second *>ps+

)o adalah resonant frequency atau undamped natural frequency

*rads+

a adalah neper frequency atau the damping factor *>ps+

8ika dilihat pada bentuk respon yang didapatkan, dan dengan

membandingkan nilai 5rekuensi neper dan 5rekuensi resonansi, maka

akan didapatkan tiga keadaan, yaitu :

1. Teredam atau redaman lebih *overdamp), yaitu keadan a ? so

!. 'edaman 4ritis *critically damp), yaitu keadan a # so

. 4urang 'edam *underdamp), yaitu keadan a @ so


10/28

%ambar -7 memperlihatkan bentuk umum dari tiga keadaan

sebagai respon persamaan orde dua pada rangkaian '6(.

%ambar &&&-11 entuk umum tiga keadaan respon rangkaian orde

+. Rangkaan RL! Paralel Tan"a Su#$er

Dengan cara yang hampir sama, maka untuk rangkaian '6(

paralel tanpa sumber seperti pada %ambar &&&-1!, dapat disusun

persamaan di5erensial orde dua seperti persamaan *&&&-10+ atau *&&&-1;+.

)edangkan penyelesaian persamaan ini diperlihatkan pada persamaan

*&&&-!$+ atau *&&&-!1+.

%ambar &&&-1! 'angkaian '6( paralel tanpa sumber

*&&&-10+

*&&&-1;+

*&&&-!$+


11/28

dengan

,. Rangkaan RL! Ser dengan Su#$er

8ika rangkaian '6( seri mendapatkan sumber, seperti

dicontohkan pada %ambar -/, maka akan diperoleh persamaan *&&&-!1+.

)olusi persamaan ini akan memiliki bentuk umum sesuai keadaan

redaman, dengan nilai untuk 5rekuensi natural, resonan dan neper

ditentukan berdasarkan keadaan tanpa sumber, sebagaimana telah

diuraikan. entuk umum solusi tersebut diperlihatkan pada persamaan

*&&&-!!+. >ilai A1 dan A! umumnya ditentukan berdasarkan

persamaan- persamaan lain, yaitu dengan mensubstitusikan pada saat t#$

dan pada eliminasi variabel dengan di5erensial.

%ambar &&&-1 'angkaian '6( seri dengan sumber

*&&&-!1+


12/28

-. Rangkaan RL! Paralel dengan Su#$er

Bntuk '6( paralel dengan sumber seperti dicontohkan pada

%ambar &&&-17, didapatkan persamaan *-!+ dengan penyelesaian

bentuk umumnya ada pada persamaan *-!7+. )ama dengan pada '6(

seri dengan sumber, nilai untuk 5rekuensi natural, resonan dan neper

ditentukan berdasarkan keadaan tanpa sumber, dan nilai A1 dan A!

ditentukan berdasarkan persamaan-persamaan lain, yaitu dengan

mensubstitusikan pada saat t#$ dan pada eliminasi variabel dengan

di5erensial.

%ambar &&&-17 'angkaian '6( paralel dengan sumber

1. !onto) Analsa Rangkaan RL! Orde Dua

"ada rangkaian berikut, carilah v*t+ dan i*t+ untuk nilai '# 93hm.

%ambar &&&-19 'angkaian '6( untuk contoh analisis


13/28

Bntuk '#9 3hm, maka pada t @ $, akan didapatkan nilai arus awal

sebesar

:

sehingga tegangan awalnya adalah :

"ada saat saklar dibuka, maka resistor 1 3hm tidak terhubung

dan pada rangkaian yang tersisa akan didapatkan:

4arena a ? so maka kondisi redaman adalah teredam,

sehingga tegangannya memiliki persamaan :

atau

Bntuk mencari nilai konstanta A1 dan A!, maka pertama kali

akan digunakan nilai t#$, sehingga terbentuk persamaan:

)elanjutnya dengan asumsi bahwa tidak ada perubahan arus yang

tiba-tiba, maka arus pada rangkaian adalah:

>ilai tersebut akan digunakan pada bentuk di5erensial tegangan.

Di5erensial tegangan dan penggunaan nilai tersebut akan menghasilkan:


14/28

Dari dua persamaan penyelesaian untuk nilai A1 dan A! di atas,

diperoleh penyelesaian:

dan

Dengan demikian persamaan tegangan adalah:

Dan dengan mengacu pada persamaan

Diperoleh bahwa persamaan arus adalah


15/28

BAB III

/ETODOLO0I PRATIU/

%.1 Alat dan Ba)an

1. Power Supply $ C $ 1 buah

2. 'esistor 1$$ k 1 buah

3. 4apasitor 1$$u 1 buah

4. Avometer 1 buah

. !umper

". "( E Software ")&

%.2 0a#$ar Rangkaan

Bntuk "ercobaan transien pada orde satu, skema rangkaian ada dua,

yaitu untuk rangkaian '( dan rangkaian '6. 'angkaian '( dicoba dengan

menggunakan komponen yang telah disediakan, sedangkan untuk

rangkaian '6 percobaan dilakukan dengan simulasi menggunakan ")&.

'angkaian '6 dan master program ")& dapat diakses pada $ a # $a ngs

u j a na rko .( o r d" r e ss .2 o #.

)1 3> pada t#$ sd 1$$dt

)1

)! 3> pada t# 1$$ !d !$$ dt

)!

%ambar &&&-17 'angkaian '(


16/28

>ilai 6 bervariasi dari 1, 1$,

1$$ dan 1$$$ m2

%ambar &&&-19 'angkaian '6

Bntuk percobaan 'angkaian orde dua, skema rangkaian percobaan

diperlihatkan pada %ambar &&&-1/. "rogram Orde 2 yang dijalankan

dengan PSI/ ada pada web $a # $ an g s u j ana r ko. ( o r d" r e s s .2o #.

%ambar &&&-1/ 'angkaian percobaan 3rde dua

%ambar 1.1 )kema 'angkaian "ercobaan


17/28

%.% Prosedur Pero$aan

1. )ebelum praktikum, lakukan analisis rangkaian yang digunakan untuk

praktikum dan tuliskan hasilnya pada Le#$ar Analss *)ebaiknya

dilakukan di rumah dan diskusikan dengan anggota kelompok+.

"erhatikan nilai ( dan 6 yang nanti akan digunakan. Analisis tersebut

sebagai bentuk persiapan saudara dalam melakukan praktikum. Dengan

analisis tentukan pula nilai 6 yang sesuai untuk kondisi kritis dan kondisi

teredam pada rangkaian orde dua. Analisis tersebut sebagai bentuk

persiapan saudara dalam melakukan praktikum. 6embar analisis bisa

lebih dari satu halaman.

!. Asisten 6aboratorium akan menguji kesiapan saudara. 8ika anda tidak

menguasai, maka saudara tidak diperkenankan praktikum. 8ika

sudah diperkenankan praktikum, buat rangkaian seperti skema,

dan jangan menyalakan sumber tegangan sebelum mendapat

persetujuan Asisten "raktikum.

. )etelah sumber tegangan dinyalakan, lakukan pengukuraan untuk

parameter yang diminta pada Le#$ar Data. 8ika ada kesulitan, tanyakan

pada asisten. intakan persetujuan Asisten jika telah selesai.

7. 6akukan diskusi tentang perbandingan hasil analisis dengan hasil

pengukuran dengan kelompok saudara, termasuk gambar respon arus dan

tegangan rangkaian. Tuliskan hasil diskusi tersebut dalam Le#$ar

Pe#$a)asan. 6embar pembahasan bisa lebih dari satu halaman. Dari

hasil diskusi, tuliskan kesimpulannya pada Le#$ar es#"ulan.

"elajari prosdedur, hasil dan analisis praktikum untuk persiapan ujian.

9. awa semua berkas yang telah saudara susun pada kegiatan

praktikum berikutnya. )ebelum disetujui dan dinilai oleh Asisten, anda

akan diuji terlebih dahulu secara lisan oleh Asisten.


18/28

BAB I3

ANALISA DATA

&.1 Data )asl "ero$aan

Tabel 1./.1 "engukuran pada resistor !$ kF

!$ kF (harge Discharge

Gaktu *)+ Arus *mA+ Tegangan *+ Arus *mA+ Tegangan *+

$ $ $ 1$ ;.

9 9$ 0.; 0 1./

1$ 1; ;.9 $.19

19 17 ;.9 1 $.$

!$ 1! ;./ $ $.$!

!9 1! ;./ $ $.$1

$ 11 ;. $ $.$1

9 1$ ;. $ $.$1

7$ 1$ ;. $ $.$1

79 1$ ;. $ $

9$ 1$ ;. $ $

99 1$ ;. $ $

/$ 1$ ;. $ $


19/28

Tabel 1./.! "engukuran pada resistor 0!$ kF

0!$ kF (harge Discharge

Gaktu *)+ Arus *mA+ Tegangan *+ Arus *mA+ Tegangan *+

$ $ $ 0 .0

9 1! $./ 9 .9

1$ 1! 1.1 7 .!

19 1! 1.9 !.;

!$ 11 1.; !./

!9 1$ !.! ! !.

$ 1$ !.9 ! !.1

9 1$ !.0 ! 1.;

7$ 1$ .1 ! 1.

79 ; .; ! 1.9

9$ ; .9 1 1.7

99 0 . 1 1.!/$ 0 .0 1 1.1


20/28

&.2 Analsa Per)tungan

1. 'angkaian '( saat charge dan

discharge

# $harge :

' . (

a.+ "ada 4eadaan '0!$kF

b.+ "ada 4eadaan '!$kF


21/28

# %ischarge :

setelah charge

a.+ "ada 4eadaan '0!$kF

b.+ "ada 4eadaan '!$kF


22/28

'angkaian '6( *underdamp, critical damp, over damp)

a.) &nderdamp

'.) (verdamp

c.) $ritical damp

!. 'angkaian '6

a. "ada saat t # $ *H # 1$$m2+


23/28

b. "ada saat t ? $ *H # 1$$m2+

&nduktor di short


24/28

c. Dengan 6 # 1m2

)aat t#$

)aat t ? $

&nduktor di short

)ehingga

d. 'angkaian '6 dengan 6 # 1$m2

)aat t @ $


25/28

)aat t ? $

)ehingga :

e. 'angkaian '6 dengan 6 # 1$$m2

)ehingga :


26/28

&.& Pe#$a)asan

Analisis transien adalah analisis rangkaian yang sedang dalam

keadaan transien. %ejala transien atau gejala peralihan merupakan salah satu

peristiwa dalam rangkaian listrik yang perlu kita perhatikan peristiwa ini biasanya

berlangsung hanya beberapa saat, namun jika tidak ditangani secara baik dapat

menyebabkan terjadinya hal C hal yang sangat 5atal berupa kerusakan peralatan.

'angkaian '( tanpa sumber diperoleh suatu harga konstanta dimana tegangan

pada rangkaian sama dengan tegangan awal dibagi bilangan e *v *t++ sama dengan

o atau e atau sama dengan /,0 tegangan awal sebesar sama dengan '(.Ʈ

'angkaian '6 tanpa sumber, persamaan arus pada rangkaian '6 tersebut memiliki

gra5ik sama seperti pada rangkaian '( pada rangkaian '6 juga terdapat konstanta

waktu yang besarnya sama dengan 6 dibagi '. 'angkaian '( dengan sumber Ʈ

maka nilai arus dan tegangan selain ditentukan oleh karakteristik rangkaian

sebagai mana dibahas pada sub bagian rangkaian D( tanpa sumber juga akan

ditentukan oleh amplitudo dan saat sumber tersebut diberikan pada rangkaian. 8ika

dilihat pada bentuk respon yang didapatkan dan dengan membandingkan nilai

5rekuensi neper dan 5rekuensi resonansi, didapat tiga keadaan, yaitu 3verdamp,

(riticallydamp, dan Bnderdamp.Tujuan dari praktikum kali ini untuk dapat mengetahui dan memahami

tentang analisis transien juga untuk dapat mengetahui pengaruh kapatansi dan

induktansi terhadap nilai tegangan dan arus dalam analisis transien. )ebelum

melakukan praktikum ada beberapa alat dan bahan yang dibutuhkan diantaranya

ada power supply yang berguna mengatur tegangan dan arus, ada avometer

mengukur atau mengetahui tegangan, arus dan hambatan, project board

mempunyai 5ungsi sebagai tempat meletekkan komponen, resistor sebagai

hambtan, dan kapasitor menyimpan tegangan mengurai arus.

6angkah kerja pada, pertama siapkan alat dan bahan. 4edua, susun

komponen sesuai gambar rangkaian pada rangkaian '(. "ada rangkaian '(,

gunakan dua percobaan dengan tahanan sebesar 0!$ kF dan !$ kF. "ada setiap

percobaan tahanan, percobaan ada dua prosedur, yaitu pada keadaan saklar on dan

saklar o55. )etelah melakukan praktikum praktikum percobaan pada rangkaian '(

lakukan pengukuran pada setiap perubahan waktu sesuai dengan tabel data

percobaan. >ilai yang diukur berupa tegangan yang ada di kapasitor. "ada saklar


27/28

on, kapasitor akan mengisi muatan, selanjutnya pada keadaan saklar o55, kapasitor

akan membuang waktu muatan, lalu ukur arus, analisi rangkaian '6. Alat dan

bahan yang dibutuhkan adalah laptop atau "(, so5tware ")&, dan alat tulis. "ada

rangkaian '6, nilai tahanan yang digunakan sebesar 1 F. Bntuk nilai induktor

yang pertama sebesar 1$ m2, kedua sebesar 1$$ m2, dan yang ketiga sebesar 1

2. Dari percobaan ini analisis simulasi rangkaian ditemukan gra5ik tanggapan

sesuai laporan.

Bntuk rangkaian '6( percobaan disini menggunakan simulasi pada

so5tware ")& untuk nilai tahanan 1$ F , induktor sebesar $,$10 2 dan kapasitor

dicari pada saat keadaan under damp. (ritically damp kapsitor jika I sama dengan

J dibagi o, sedangkan untuk over damp jika kapasitor dalam keadaan I ? Jo.Dari keadaan under damp, ciritcally damp dan over damp nilai kapasitor

masing C masing yang diperoleh adalah under damp sebesar /,/$9 K 1$ -7 n,

critically damp dan over damp nilai kapasitor masing C masing yang diperoleh

adalah under damp /,/$9 K 1$-7 L critically damp ,! K 1$ -7 L pada nilai yang

sudah dicari diuji pada rangkaian simulasi dibuat pada so5tware ")&.

BAB 3

PENUTUP

'.1 es#"ulan

Dari praktikum yang telah dilakukan, maka dapat di simpulkan sebagai

berikut :


28/28

1. "ada saat keadaan charge , arus pada tahanan 0!$4 turun dengan stabil.

(ontohnya pada saat keadaan waktunya 9 sampai $ detik, arusnya turun

berturut-turut 1! mA, 1! mA, 1! mA, 11 mA, 1$ mA, 1$ mA.

!. "ada saat charge, arus pada tahanan !$4 mulai turun dengan stabil pada

saat waktunya !$ detik. )edangkan saat waktunya 9 sampai 19 detik, arus

turun dengan pesat. Maitu 9$ mA, 1; mA, dan 17 mA.

. "ada saat charge, tegangan pada !$4 tidak menunjukkan penurunan lagi

saat waktunya $ sampai /$ detik. >ilai tegangannya tetap, yaitu ;. olt.

7. "ada saat discharge, arus pada tahanan !$4 sudah mulai tidak ada saat

waktunya !$ sampai /$ detik.

9. )aat discharge, tegangan pada tahanan !$4 turun dengan sangat pesat

pada saat waktunya $ sampai 9 detik. Maitu ;. olt turun menjadi 1./olt.

/. >ilai tegangan saat keadaan discharge dengan '!$4F lebih cepat

mengalami pengosongan dikarenakan resistor yang digunakan lebih kecil

nilai resistansinya. isal, saat waktu $ detik bernilai 1$ olt saat 1$ detik

bernilai $,$$9 olt dan waktu /$ detik bernilai $ olt.

Laporan Resmi Rl 4

Documents

Transcript of Laporan Resmi Rl 4