RANGKAIAN RESONANSI RLC SERI

 

NAMA KELOMPOK :

1.     HAEKAL SIDIK PURNAMA (2003321091)

2.     MUHAMMAD RIFYALDI MU’AFI SUSANTO (2003321006)

3.     YUSRINA SEPTIYANI (2003321077)

RANGKAIAN RESONANSI RLC SERI

 Resonansi adalah suatu keadaan dimana nilai V_m tetap (konstan), I_m mencapai nilai maksimal dan impedansi Z mencapai nilai minimal. Resonansi dapat terjadi  pada rangkaian seri ketika frekuensi supply menyebabkan tegangan di L dan C menjadi sama dan berlawanan dalam fasa.

Rangkaian RLC Seri

Reaktansi Induktif   : X_L = 2πfL=ωL

Reaktansi Kapasitif  : X_c=1/2πfC=1/ωC

          Jika X_L > X_c , maka Rangkaian tersebut Induktif

          Jika X_C > X_L , maka Rangkaian tersebut Kapasitif

Impedansi    

          Z² = R² + (X_L-X_C)²

Reaktansi induktif terhadap frekuensi

Nilai reaktansi induktif sebuah induktor akan meningkat secara linear seiring dengan meningkatnya frekuensi yang melintasi induktor. Dalam kata lain reaktansi induktif berbanding lurus dengan frekuensi.

Reaktansi Kapasitif terhadap Frekuensi

Kapasitor memiliki nilai reaktansi yang tinggi ketika frekuensi rendah, akan tetapi ketika frekuensi semakin meningkat maka nilai reaktansi semakin menurun. Dengan kata lain reaktansi berbanding terbalik dengan frekuensi pada rangkaian kapasitif.

Frekuensi Resonansi Seri

Resonansi listrik terjadi dalam rangkaian AC ketika dua reaktansi yang berlawanan dan sama-sama membatalkan satu sama lain sebagai X_L = X_C dan titik pada grafik di mana ini terjadi adalah dua kurva reaktansi saling bersilangan. Dalam sebuah rangkaian resonanai seri, frekuensi resonansi, ƒ_r titik dapat dihitung sebagai berikut.

XL = XC  à  22πfL=1/ 2πfC

F2 = 1/ 2πL x2πC=1/4π^(2 ) LC

f=√(1/(〖4π〗^2  LC))

Jadi, f_r=1/(2π√LC    ) (Hz) atau

ω_r=1/√LC  (rads)

Impedansi dalam Rangkaian Resonansi Seri

Ketika reaktansi kapasitif mendominasi rangkaian kurva impedansi memiliki bentuk hiperbolik untuk dirinya sendiri, tetapi ketika reaktansi induktif mendominasi rangkaian kurva adalah non-simetris karena respon linear dari XL.

 jika impedansi rangkaian pada resonansi minimum maka , penerimaan rangkaian harus pada maksimum dan salah satu karakteristik dari rangkaian resonansi seri adalah admitansi sangat tinggi. Lalu jika di resonansi dua reaktansi adalah sama dan membatalkan, dua tegangan yang mewakili VL dan VC juga harus berlawanan dan sama nilainya dengan begitu membatalkan satu sama lain karena dengan komponen murni tegangan fasor diambil pada 90° dan -90° masing-masing.

 

Kemudian dalam rangkaian resonansi seri sebagai VL = -VC tegangan reaktif yang dihasilkan adalah nol dan semua tegangan supply melewati resistor. jadi , VR = Vsupply dan untuk alasan inilah rangkaian resonansi seri dikenal sebagai rangkaian resonansi tegangan, (berlawanan dengan rangkaian resonansi paralel yang merupakan rangkaian resonansi arus).

Rangkaian RLC Seri pada Resonansi

Arus yang mengalir melalui rangkaian resonansi seri adalah hasil tegangan dibagi dengan impedansi, pada resonansi impedansi, Z adalah pada nilai minimumnya, ( =R ). Oleh karena itu, arus rangkaian pada frekuensi ini akan berada pada nilai maksimum V/R seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

 

 

 

 

 

 

 

Arus Rangkaian pada Resonansi Seri

 

Kurva respons frekuensi dari rangkaian resonansi seri menunjukkan bahwa besarnya arus adalah fungsi frekuensi dan memplotnya ke grafik menunjukkan kepada kita bahwa respons dimulai dari mendekati nol, mencapai nilai maksimum pada frekuensi resonansi ketika I_MAX = I_R dan kemudian turun lagi ke hampir nol ketika ƒ menjadi tidak terbatas.

Sudut Fasa dari Rangkaian Resonansi Seri

Perlu diperhatikan, jika frekuensi di atas f_r maka sudut fasa positif, dan sebaliknya, jika frekuensi di bawah f_r maka sudut fasa negatif. Hal ini dapat diketahui kebenarannya melalui cara, sebagai berikut:

         

          Arctan = (X_L-X_C)/(R )=0^°

 

Bandwidth dari Rangkaian Resonansi Seri

Apabila frekuensi variabel untuk menggerakan rangkaian RLC ada pada tegangan konstan, maka arus, I dan impedansi, Z, akan imbang. Maka rangkaian harus menyerap resonansi daya pada nilai maksimalnya, yaitu P = I2Z. Saat dikurangi atau ditambahkan sampai setengah dari nilai maksimalnya, akan didapatkan dua titik frekuensi yang dikenal dengan titik setengah daya, yakni -3dB turun dari maksimal, mengambil 0dB menjadi referensi arus maksimal.

 

Titik-titik 3dB memberikan nilai arus 70,7% dari nilai resonansi maksimal. Sehingga titik yang serasi dengan frekuensi lebih kecil pada setengah daya disebut “lower frequency cut-off”, dan label ƒL dengan titik yang serasi dengan frekuensi lebih besar pada setengah daya yang disebut “upper frequency cut-off”, berlabel ƒH. Jarak kedua titik ini (ƒH - ƒL) dikenal dengan Bandwidth (BW).

 

 

 

 

 

 

 

Bandwidth dari Rangkaian Resonansi Seri

Tanggapan frekuensi dari besaran arus rangkaian di atas memiliki kaitan dengan “ketajaman” dalam rangkaian resonansi seri. Untuk mengukur ketajaman puncak dapat dilakukan secara kuantitatif atau disebut quality factor, Q dari rangkaian. Faktor ini mengaitkan energi puncak (maksimal) yang tersimpan pada rangkaian (reaktansi) dengan energi yang dihamburkan (resistansi) pada setiap siklus osilasi. Ini menandakan bahwa hal tersebut merupakan rasio frekuensi resonansi terhadap bandwidth. Semakin besar rangkaian Q, maka semakin kecil bandwidth, Q = ƒr/BW.

          Karena bandwidth diambil antara dua -3dB point, selektivitas rangkaian adalah ukuran kemampuannya untuk menolak frekuensi di kedua sisi dari titik-titik ini. Bandwidth yang lebih sempit dimiliki oleh rangkaian yang lebih selektif, sedangkan Bandwidth yang luas dimiliki rangkaian yang kurang selektif. Selektivitas rangkaian resonansi seri menyesuaikan nilai resistansi saja, untuk menjaga komponen yang lain, maka Q = (XL atau XC) / R .

 

REFERENSI :

https://media.neliti.com/media/publications/130130-ID-resonansi-pada-rangkaian-rlc.pdf

https://abdulelektro.blogspot.com/2019/06/rangkaian-resonansi-seri.html?m=1

https://www.zenius.net/prologmateri/fisika/a/1035/frekuensi-resonansi-rlc