5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 1/11

MENERAPKAN DASAR-DASAR KELISTRIKAN

Mata Pelajaran : Elektronika Dasar

Kelas : 1EI

A. Prinsip dasar rangkaian AC dan DC

Prinsip dasar rangkaian AC ( Alternating Current )

Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu

dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu (mempunyai

perioda waktu : T).

Gambar 1. Bentuk Gelombang Tegangan Listrik Bolak-Balik.

Pesamaan tegangan sesaat:

Frekuensi dalam listrik AC merupakan banyaknya gelombang yang terjadi dalam

satu detik. Jika waktu yang diperlukan oleh satu gelombang disebut periode (T)

maka.

jika generator mempunyai P kutub dan berputar sebanyak N kali dalam satu menit,

maka frekuensi mempunyi persamaan

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 2/11

Prinsip dasar rangkaian DC (Direct Current )

Arus searah (bahasa Inggris direct current atau DC) adalah aliran elektron dari

suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih

rendah. Sumber arus listrik searah biasanya adalah baterai (termasuk aki danElemen Volta) dan panel surya. Arus searah biasanya mengalir pada sebuah

konduktor , walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada semi-konduktor ,

isolator , dan ruang hampa udara.

Arus searah dulu dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung positif

sumber arus listrik ke ujung negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru

menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang

mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan

terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang "tampak" mengalir dari kutub positif

ke kutub negatif.

Penyaluran tenaga listrik komersil yang pertama (yang dibuat oleh Thomas

Edison di akhir abad ke 19) menggunakan listrik arus searah. Karena listrik arus

bolak-balik lebih mudah digunakan dibandingkan dengan listrik arus searah untuk

transmisi (penyaluran) dan pembagian tenaga listrik, di zaman sekarang hampir

semua transmisi tenaga listrik menggunakan listrik arus bolak-balik.

Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan

waktu, artinya diaman pun kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda akan

mendapatkan nilai yang sama.

Beberapa contoh listrik arus searah

B. Rangkaian RLC Seri

(1) Diberikan sebuah gambar rangkaian listrik arus bolak-balik yang terdiri

sebuah resistor (R), sebuah induktor (L), sebuah kapasitor (C) dan sebuah sumber

listrik arus bolak-balik.

Tentukan :

a) Nilai frekuensi sudut sumber listrik b) Nilai frekuensi sumber listrik

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 3/11

c) Nilai periode sumber listrik

d) Nilai tegangan maksimum sumber listrik

e) Nilai tegangan efektif sumber listrik

f) Nilai tegangan puncak ke puncaksumber listrik

g) Nilai reaktansi induktif dari induktor

h) Nilai reaktansi kapasitif darikapasitor

i) Nilai impedansi rangkaian

j) Nilai kuat arus maksimum rangkaian

k) Nilai kuat arus efektif rangkaian

l) Nilai tegangan antara titik d dan e

m) Nilai tegangan antara titik e dan f

n) Nilai tegangan antara titik f dan g

o) Nilai tegangan antara titik d dan f

p) Nilai tegangan antara titik e dan g

q) Nilai tegangan antara titik d dan g

r) Nilai faktor daya rangkaian

s) Nilai sudut fase antara tegangan danarus listrik

t) Nilai daya yang diserap rangkaian

u) Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif atau resistif)

v) Nilai tegangan sesaat sumber listriksaat t = (π/150) sekon

w) Persamaan kuat arus sumber listrik

x) Nilai kuat arus sesaat sumber listriksaat t = (0,016 π) sekon

y) Nilai tegangan rata-rata

z) Nilai kuat arus rata-rata

1) Lukis diagram fasor arus dantegangan dari rangkaian RLC di atas

2) Lukis diagram fasor hambatan,reaktansi dan impedansi dari

rangkaian RLC di atas

Pembahasan

a) Pola sinusoidal dari tegangan sumber listrik adalah sebagai berikut:

dimana V adalah nilai tegangan sesaat (saat waktu t), Vmax adalah nilai maksimum

tegangan, ω adalah frekuensi sudut sumber listrik. Sehingga nilai frekuensi sudut

sumber adalah ω = 125 rad/s

Catatan : Jika beberapa referensi lain atau di sekolah menggunakan lambang-

lambang yang berbeda disesuaikan saja.

b) Untuk mencari frekuensi sumber ambil dari frekuensi sudut dimana :

c) Periode merupakan kebalikan frekuensi :

d) Tegangan maksimum sumber lihat pola di atas :

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 4/11

e) Tegangan efektif cari dari hubungannya dengan tegangan maksimum :

f) Tegangan puncak ke puncak (Vpp) adalah dua kali tegangan maksimum :

g) Reaktansi Induktif :

h) Reaktansi Kapasitif :

i) Impedansi rangkaian :

j) Nilai kuat arus maksimum rangkaian :

k) Nilai kuat arus efektif rangkaian :

l) Nilai tegangan antara titik d dan e :

Karena yang ditanyakan tegangan saja, kita asumsikan bahwa yang diminta adalah

tegangan efektif (tegangan terukur), sehingga kuat arus yang dipakai adalah Ief

m) Nilai tegangan antara titik e dan f :

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 5/11

n) Nilai tegangan antara titik f dan g :

o) Nilai tegangan antara titik d dan f :

Secara umum untuk mencari tegangan antara dua titik katakanlah A dan B yang

mengandung komponen R, L dan C dengan tegangan masing-masing yang sudah

diketahui gunakan persamaan :

dimana VR , VL dan VC berturut- turut adalah tegangan pada masing-masing

komponen R, L dan C . Titik d dan f mengandung 2 komponen yaitu R dan L .

Berarti C nya tidak ada? Masukkan saja angka nol pada VC nya sehingga:

p) Nilai tegangan antara titik e dan g :

Titik e dan g mengandung L dan C sehingga sekarang R nya yang tidak ada,

sehingga

q) Nilai tegangan antara titik d dan g

Titik d dan g mengandung R, L dan C sekaligus sehingga :

Lha,..kok hasilnya bukan 120 volt kan sama saja dengan mencari tegangan

sumber ?! 120 volt adalah tegangan maksimum, sementara yang kita hitung

tegangan efektif, jadi jawabannya harus sama dengan jawaban pertanyaan e.

r) Nilai faktor daya rangkaian :

Faktor daya rangkaian (power factor = pf , in english) tidak lain adalah nilai cosinus

dari sudut fase dimana

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 6/11

Hasil keduanya haruslah sama,

s) Nilai sudut fase antara arus dan tegangan :

Sudut yang nilai cosinusnya 0,8 !?! Tentunya 37o . Jika mencarinya pakai kalkulator

akan dapat hasil yang sedikit berbeda, kita bulatin aja. Tetapi bukannya cos (−37o)

juga 0,8 !?? Kita coba cari sudutnya dari nilai tan nya :

( Kalau pakai bahasa kalkulator tekan Shift --> tan −1 --> − 0,75 --> = akan ketemu

angka − 36,8698xxxx ) t) Nilai daya yang diserap rangkaian :

u) Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif atau resistif)

Untuk sifat rangkaian gunakan ketentuan berikut :

Jika XL > XC → rangkaian bersifat induktif

Jika XC > XL → rangkaian bersifat kapasitif

Jika XL = XC → rangkaian bersifat resistif (resonansi seri)

Sehingga rangkaian di atas bersifat kapasitif ( arus mendahului tegangan)

v) Nilai tegangan sesaat sumber listrik saat t = ( π/150) sekon :

w) Persamaan kuat arus sumber :

Untuk mencari persamaan arus perhatikan ketentuan berikut :

Jika persamaan tegangan dinyatakan dalam V = Vmax sin ω t

maka persamaan kuat arusnya adalah:

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 7/11

Karena rangkaian kita bersifat kapasitif maka persamaan kuat arus adalah:

Lha,..kok jadi + 37o bukannya diatas tadi sudut fasenya −37o ?!! Sudut fase −37o diatas mengandung arti sudut fase tegangan terhadap arus adalah −37o. Jika dibalik

sudut fase arus terhadap tegangan adalah +37o.

x) Nilai kuat arus sumber listrik saat t = (0,016 π) sekon :

y) Tegangan rata-rata :

z) Kuat arus rata-rata :

1) Diagram fasor arus dan tegangan dari rangkaian RLC di atas

2) Diagram fasor hambatan, reaktansi dan impedansi dari rangkaian RLC di atas

(2) Suatu rangkaian seri R, L, dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik.Apabila induktansi 1/25π2 H dan kapasitas kapasitor 25 μF, maka resonansi

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 8/11

rangkaian terjadi pada frekuensi .....

A. 0,5 kHz

B. 1,0 kHz

C. 2,0 kHz

D. 2,5 kHz

E. 7,5 kHz

Pembahasan

Frekuensi resonansi untuk rangkaian RLC terjadi saat reaktansi induktif sama

besar dengan reaktansi kapasitif, dengan nilai frekuensi :

C. Oscilator

Osilator adalah suatu alat yang merupakan gabungan elemen-elemen aktif dan

pasif untuk menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal atau bentuk gelombang periodik

lainnya. Suatu osilator memberikan tegangan keluaran dari suatu bentuk gelombang

yang diketahui tanpa penggunaan sinyal masuk dari luar. Osilator mengubah daya arus

seaarh (dc) dari catu daya ke daya arus bolak-balik (ac) dalam beban. Dengan demikian

fungsi osilator berlawanan dengan penyearah yang mengubah daya searah ke daya

bolak-balik.

Suatu osilator dapat membangkitkan bentuk gelombang pada suatu frekuensi

dalam batas beberapa siklus tiap jam sampai beberapa ratus juta siklus tiap detik.

Osilator dapat hamper secara murni menghasikan gelombang sinusoidal dengan

frekuensi tetap, ataupun gelombang yang hanya dengan harmonic. Osilator umumnya

digunakan dalam pemancar dan penerima radio dan televise, dalam radar dan dalam

berbagai sistem komunikasi.

JENIS-JENIS OSILATOR

Osilator dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara. Tregantung kepada alambentuk gelombang yang dibangkitkan, osilator dapat dibagi menjadi dua kategori :

osilator sinusoidal atau osilator harmonic dan osilator relaksasi. Osilator sinusoidal

menghasilkan bentuk gelombang sinusoidal atau mendekati sinusoidal pada frekuensi

tertentu. Osilator relaksasi menghasilkan bentuk gelombang bukan sinusoidal seperti

gelombang segiempat dan gelombang gigi-gergaji.

Osilator dapat pula digolongkan pada alat-alat tertentu yang menghasilkan

osilasi. Pada penggolongan ini, osilator dapat merupakan jenis resistansi negatif atau

jenis umpan balik. Osilator resistansi negatif menggunakan alat aktif yang memproses

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 9/11

lengkung karakteristik arus tegangan dengan kemiringan negatif dalam daerah

operasinya. Dioda kanal merupakan alat resistansi negatif yang digunakan dalam

resistor. Osilator umpan-balik sebaliknya, mempunyai penguat umpan-balik regeneratif

(positif), dimana perolehan lingkar juga diatur sedemikian sehingga perolehan

keseluruhan menjadi tidak terhingga.

Baik osilator sinusoidal maupun osilator relaksaasi dapat merupakan jenis

resistansi negatif dan jenis umpan-balik. Osilator sinusoidal jenis umpan-balik dapat

digolongkan lebih lanjut menjadi osilator LC (indktor-kapasitor) dan RC (tahanan

kapasitor).

Osilator sinusoidal kadang-kadang digolongkan menurut frekuensi sinyal yang

dihasilkan. Jadi osilator yang membangkitkan sinyal dalam daerah frekuensi audio

dikenal sebagai osilator frekuensi audio. Demikian pula, osilator yang menghasilkan

sinyal-sinyal daerah frekuensi radio dinamakan osilator frekuensi radio, dan seterusnya.

Klasifikasi osilator didasarkan pada daerah frekuensi yang dihasilkan.

1. Osilator Frekuensi Audio (AF) beberapa hz -20 KHz

2. Osilator Frekuensi Radio (RF) 20 KHz - 30MHz

3. Osilator Frekuensi Sangat Tinggi (VHF) 30MHz - 300MHz

4. Osilator Frekuensi Ultra Tinggi (UHF) 300MHz - 3GHz

5. Osilator Gelombang Mikro 3 GHz - Beberapa GHz

PRINSIP DASAR OSILATOR

Dalam suatu osilator, suatu resistansi negatif diberikan untuk kompensasi

kehilangan-kehilangan (kebocoran) dalam rangkaian. Dalam osilator umpan-balik,umpan-balik positif dari luar cukup untuk membuat perolehan keseluruhan menjadi tidak

terhingga dan memberikan resistansi negatif yang diperlukanuntuk menanggulangi

peredaman alami dari osilator. Dalam osilator resistansi negatif terjadi umpan-balik

positif dalam dan berperan menghasilkan resistansi negatif yang diperlukan.

Dalam suatu osilator tidak ada sinyal yang diberikan dari luar. Sinyal awal untuk

menyulut (trigger) osilasi biasanya diberikan oleh tegangan derau. Tegangan derau

muncul sewaktu catu daya dihidupkan. Karena spektrum frekuensi derau sangat lebar,

osilator selalu memiliki tegangan komponen pada frekuensi yang benar untukbekerjanya osilator.

TUGAS !!! (dikerjakan di kertas double folio)

1. Sebutkan dan jelaskan perbedaan prinsip dasar rangkaian AC dan DC !

(point 15)

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 10/11

2. Perhatikan gambar rangkaian R-L-C seri yang dihubungkan dengan arus dan

tegangan listrik Bolak-balik. (R= Resistor=hambatan, L=inductor=kumparan,

C=Kapasitas kapasitor) (point 70)

Hitunglah :

a. Nilai reaktansi/hambatan induktif

(XL) dari induktor

b. Nilai reaktansi kapasitif/hambatan

kapasitif dari kapasitor (XC)

c.Nilai impedansi /hambatan total

rangkaian

d. Nilai tegangan maksimum sumber

listrik

e. Nilai tegangan efektif sumber listrik

f. Nilai kuat arus maksimum rangkaian

g. Nilai kuat arus efektif rangkaian

h. Nilai tegangan antara titik A dan B

i. Nilai tegangan antara titik B dan C

j. Nilai tegangan antara titik C dan D

k. Nilai tegangan antara titik A dan D

l. Nilai faktor daya rangkaian

m. Nilai sudut fase antara tegangan

dan arus listrik

n. Nilai daya yang diserap rangkaian

o. Sifat rangkaian ( kapasitif, induktif

atau resistif)

p. Nilai tegangan sesaat sumber listrik

saat t = (0,15) sekon

q. Persamaan kuat arus sumber listrik

r. Nilai kuat arus sesaat sumber listrik

saat t = (0,45) sekon

s. Nilai tegangan rata-rata

u. Nilai kuat arus rata-rata

v. Lukis diagram fasor arus dan

tegangan dari rangkaian RLC di

atas

3. Suatu rangkaian seri R, L, dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik.

Apabila induktansi 1/50 π2 H dan kapasitas kapasitor 75 μF, maka resonansi

rangkaian terjadi pada frekuensi ? (point 15)

Tugas wajib dikumpulkan setiap hari KAMIS di meja piket(secara kolektif) !!!

(Ditunggu Pukul 06.30-12.00 WIB)

50Ω 0,5 H 150 µF

V = 100 sin (300 t) volt

5/13/2018 Menerapkan Dasar-dasar Kelistrikan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/menerapkan-dasar-dasar-kelistrikan 11/11

NB : “SEMUA TUGAS YANG DIKUMPULKAN AKAN DISERAHKAN KEPADA

IBU FARIDA DAN BAPAK SUROTO”

“Selamat Mengerjakan” ^-^