Makalah Jembatan Arus Bolak - Balik

19
JEMBATAN ARUS BOLAK - BALIK (MAKALAH) DISUSUN OLEH: KELOMPOK 3 1. ADAM RABBANI ADNAN (1415031004) 2. ANGGI SANTOSO (1415031018) 3. ARGA YULIANTO (1415031023) 4. BAGUS PRASOJO (1415031028) 5. BUNGA NURMALA (1415031033) 6. GUSTI ROBIATUL (1515031036) 7. M. ADNAN (1515031051) JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG i

description

Jembatan Arus Bolak Balik

Transcript of Makalah Jembatan Arus Bolak - Balik

JEMBATAN ARUS BOLAK - BALIK (MAKALAH)

DISUSUN OLEH:KELOMPOK 31. ADAM RABBANI ADNAN(1415031004)2. ANGGI SANTOSO (1415031018)3. ARGA YULIANTO(1415031023)4. BAGUS PRASOJO(1415031028)5. BUNGA NURMALA(1415031033)6. GUSTI ROBIATUL(1515031036)7. M. ADNAN(1515031051)

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG2015

DAFTAR ISI

HalamanDAFTAR ISI.......................................................................................................iiKATA PENGANTAR...iii

BAB I.PENGERTIAN....................................................................................1I.1 Bentuk Umum Jembatan arus bolak balik ..1I.2 Jembatan Pengganti.I.3 Jembatan Maxwell dan aplikasi..DAFTAR PUSTAKA

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, kami kelompok dua mengucapkan syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah Jembatan Arus Bolak-Balik dan Kami sangat berterimakasih atas bimbingan dosen Instrumentasi dan Pengukuran.Makalah ini masih memiliki beberapa kekurangan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan ke depan sangant diharapkan. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 04 Mei 2015Penulis

Kelompok 3

2

8

BAB I. PENGERTIANI.1. Bentuk Umum jembatan arus bolak-balik

Jembatan AC atau Jembatan Arus Bolak-Balik

Sebuah jembatan AC bentuk dasarnya terdiri dari empat lengan, sumber eksitasi dan menyeimbangkan detektor. Setiap lengan terdiri dari impedansi. Sumber AC adalah pasokan persediaan tegangan AC pada frekuensi yang diperlukan. (Sumber: Electrical and Electronic Measurements and Instrumentation, A. K. Sawhney, Dhanpatrai and Sons, New Delhi ).

Jala-jala yang diperlihatkan pada Gambar. 1 yang didapatkan dengan menggantikan tahanan-tahanan yang terdapat pada empat cabang dari suatu jembatan arus searah dengan impedansi-impedansi disebut jembatan bolak-balik. Karena hukum Ohm juga berlaku untuk arus bolak-balik, maka kondisi untuk keseimbangan didapat sebagai berikut:

(1.1)

Persamaan ini adalah sama dengan dua persamaan di bawah ini: (1.2)

(1.3)

Bila kondisi keseimbangan tersebut ditulis dengan suatu persamaan yang memperlihatkan hubungan-hubungan antara bagian-bagian nyata dan bagian-bagian imajinernya, maka didapat hubungan keseimbangan sebagai berikut:

(1.4)

(1.5)

Dari persamaan di atas maka dapat dilihat bahwa kondisi keseimbangan dinyatakan dalam dua persamaan. Hal ini adalah merupakan perbedaan pokok dengan persamaan keseimbangan dalam jembatan arus searah. Jadi dengan demikian, maka berbeda dengan jembatan arus searah, dimana keseimbangan bisa dicapai dengan pengaturan satu cabang, maka untuk jembatan arus bolak-balik, keseimbangan hanya didapat dengan pengaturan dua komponen dari jembatan.

Gambar 1.1. Jembatan arus bolak-balik

Jembatan arus bolak-balik beraneka macam ragamnya. Kondisi-kondisi keseimbangan pada arus bolak-balik pada umumnya tergantung dari frekuensi sumber energinya, akan tetapi untuk pengukuran impedansi adalah sangat memudahkan bila kondisi-kondisi keseimbangan dibuat tidak tergantung pada frekuensi. Jembatan arus bolak-balik yang kondisi keseimbangannya tergantung dari frekuensi disebut jembatan-jembatan frekuensi dan jembatan ini mendapatkan penggunaannya untuk pengukuran frekuensi sederhana atau dalam osilator dan filter.

(Soedjana Sapiie, Osamu Nishino, 1976 : 123 124)

Syarat-syarat kesetimbangan jembatanJembatan arus bolak-balik merupakan perluasan wajar dari jembatan arus searah dan dalam bentuk dasarnya terdiri dari empat lengan jembatan, sumber eksitasi, dan sebuah detektor nol. Sumber daya menyalurkan suatu tegangan bolak-balik ke jembatan pada frekuensi yang diinginkan. Untuk pengukuran pada frekuensi rendah, antaran sumber daya (power line) dapat berfungsi sebagai sumber eksitasi, pada frekuensi yang lebih tinggi, sebuah osilator umumnya menyalurkan tegangan eksitasi. Detektor nol harus memberi tanggapan terhadap ketidakseimbangan arus-arus bolak-balik dan dalam bentuk yang paling sederhana (tetapi sangat efektif) terdiri dari sepasang telepon kepala (head phones). Dalam pemakaiaan lain, detektor nol dapat terdiri dari sebuah penguat arus bolak-balik bersama sebuah alat pencatat keluaran atau sebuah indikator tabung sinar elektron (tuning eye).Bentuk umum sebuah jembatan bolak-balik ditunjukkan pada gambar 1.1. Keempat lengan jembatan Z1, Z2, Z3, dan Z4 ditunjukkan sebagai impedansi yang nilainya tidak ditetapkan dan detektor dinyatakan oleh telepon kepala.

Gambar 1.1 Bentuk umum jembatan arus bolak-balik

Persyaratan kesetimbangan jembatan memerlukan bahwa beda potensial dari A ke C adalah nol. Ini akan terjadi bila penurunan tegangan dari B ke A sama dengan penurunan tegangan dari B ke C untuk besar (magnitude) dan fasa. Dalam notasi kompleks dapat dituliskan :EBA = EBC atau I1 Z1 = I2 Z2 . (1.6)Agar arus detektor nol (kondisi setimbang), arus-arus adalah

. (1.7)

. (1.8)

Substitusi pers (1.7) dan (1.8) ke dalam persamaan (1.6) memberikan

. (1.9)

. (2.0)

I.2. Jembatan-jembatan pembandingI.2.1 Jembatan pembanding kapasitansiDalam bentuk dasarnya jembatan arus bolak-balik dapat digunakan untuk pengukuran induktansi atau kapasitansi yang tidak diketahui dengan membandingkannya terhadap sebuah induktansi atau kapasitansi yang diketahui. Sebuah jembatan pembanding kapasitansi dasar ditunjukkan pada gambar 1.2.

Gambar 1.2 Jembatan pembanding kapasitansi Kedua lengan perbandingan adalah resistif dan dinyatakan oleh R1 dan R2. lengan standar terdiri dari kapasotor Cs seri dengan tahanan Rs, di mana Cs adalah kapasitor standar kualitas tinggi dan Rs adalah tahanan variabel. Cx menyatakan kapasitansi yang tidak diketahui dan Rx adalah tahanan kebocoran kapasitor. Dua bilangan komplek adalah sama bila bagian-bagian nyata dan bagian-bagian khayalnya adalah sama. Dengan menyamakan bagian-bagian nyata diperoleh

atau . (2.1)

samakan bagian-bagian khayal diperoleh

atau . (2.2)Agar memenuhi kedua syarat setimbang dalam konfigurasinya, jembatan harus mengandung dua elemen variable. Setiap dua dari empat elemen yang tersedia dapat dipilih walaupun dalam praktek kapasitor Cs merupakan kapasitor standar presisi tinggi dengan nilai yang tetap dan tidak dapat diatur. Pemeriksaan terhadap persamaan-persamaan setimbang menunjukkan bahwa Rs tidak muncul dalam bentuk Cx. jadi untuk menghilangkan setiap interaksi antara kedua pengontrol kesetimbanga, Rs merupakan pilihan yang tepat sevagai elemen variabel kedua seperti ditunjukkan pada gambar 1.2.Karena kita mengukur kapasitor yang tidak diketahui yang efek tahanannya bisa kecil sekali, pengaturan pertama sebaiknya dilakukan pada bagian kapasitif yang berarti mengatur R1 agar menghasilkan suara paling kecil dalam telepon kepala. Dalam kebanyakan hal suara tersebut tidak akan hilang seluruhnya, sebab syarat setimbang kedua belum dipenuhi. Maka Rs diatur untuk kesetimbangan bagian resistif dan suara dibuat agar semakin mengecil. Ternyata bahwa pengaturan kedua tahanan secara bergantian adalah perlu untuk menghasilkan keluaran nol dalam telepon kepala dan untuk mencapai kondisi setimbang yang sebenarnya. Perlunya pengaturan secara bergantian menjadi jelas bila kita sadari bahwa setiap perubahan dalam R1 bukan hanya mempengaruhi persamaan setimbang kapasitif, tetapi juga mempengaruhi persamaan setimbang resistif, sebab R1 muncul dalam kedua bentuk persamaan tersebut.

I.2.2 Jembatan pembanding induktansiKonfigurasi umum jembatan pembanding induktansi mirip dengan jembatan pembanding kapasitansi. Induktansi yang tidak diketahui ditentukan dengan membandingkan terhadap sebuah induktor standar yang diketahui seperti ditunjukkan pada diagram gambar 1.3.

Gambar 1.3 Jembatan pembanding induktansi

Penurunan persamaan setimbang pada dasarnya mengikuti langkah-langkah yang sama seperti pada jembatan pembanding kapasistansi dan tidak akan dikemukakan secara lengkap.Dapat ditunjukkan bahwa persamaan setimbang induktansi memberikan

.(2.3)dan persamaaan setimbang resistif memberikan :

.(2.4)Dalam jembatan ini, R2 dipilih sebagai pengontrol kesetimbangan induktif, dan Rs adalah pengontrol kesetimbangan resistif.

I.3. Jembatan Maxwell dan aplikasinyaJembatan Maxwell dapat digunakan untuk mengukur induktansi dengan perbandingan baik dengan variabel standar dari induktansi atau dengan variabel kapasitansi standar. Kedua pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan jembatan Maxwell dalam dua bentuk yang berbeda, pengukuran listrik dan elektronik.Jembatan Maxwell, yang diagram skemanya ditunjukkan pada gambar 1.4

Gambar 1.4 Jembatan MaxwellSalah satu lengan perbandingan mempunyai sebuah tahanan dan sebuah kapasistansi dalam hubungan pararel, dan untuk hal ini adalah lebih mudah untuk menuliskan persamaan kesetimbangan dengan menggunakan admitansi lengan 1 sebagai pengganti impedansi.Dengan menyusun kembali persamaan umum kesetimbangan jembatan, diperolehZx = Z2Z3Y1 .(2.5)Di mana Y1 adalah admitansi lengan 1. Dengan melihat kembali ke gambar 1.4 ditunjukkan bahwaZx = R2;Z3 = R3;dan

.(2.6)

Substitusi harga-harga ini ke dalam persamaan (2.6) memberikan

.(2.7)Pemisahan bagian nyata dan bagian khayal memberikan

.(2.8)Jembatan Maxwell terbatas pada pengukuran kumparan dengan Q menengah (1