RESONANSI RLC RANGKAIAN AC

 

Kelompok 2 :

1. Christian Gabriel Bintang Hatorangan Silaen (2003321072)

2. Fadil Syukur (2003321075)

3. Siti Nuraviah (2003321042)

RESONANSI RLC RANGKAIAN AC

·      Konsep resoanansi pada rangkaian AC,Kriteria terjadinya resonansi dan efek resonansi pada rangkaian

 

       Resonansi adalah suatu gejala yangterjadi pada suatu rangkaian bolak-balik yang mengandung elemen induktor dan kapasitor. Resonansi dalam rangkaian seri disebut resonansi seri, sedangkan resonansi parallel (anti resonansi) adalah resonansi rangkaian paralel. Resonansi seri terjadi bila reaktansi induktif sama dengan reaktansi kapasitif, sedangkan Resonansi parallel terjadi bila sustansi induktif disuatu cabang sama dengan sustansi kapasitif pada cabang lainnya.

     Impedansi suatu rangkaian RLC bergantung kepada frekuensi. Karena reaktansi induktif  sebanding lurus dan reaktansi kapasitif berbanding terbalik dengan frekuensi. Besarnya arus AC (I) yang mengalir pada rangkaian RLC seri bergantung pada besarnya tegangan dan impedansi (Z).

Resonansi Arus AC

Arus AC atau kepanjangan dari Alternating Curren adalah arus yang sipatnya mempunya dua arah atau lebih di kenal dengan sebutan arus bolak-balik yang tidak memiliki sisi negatif, dan hanya mempunya ground (bumi). Arus AC biasa di gunakan untuk tegangan listrik PLN sebesar misalnya 220 Volt 50 hertz, ini adalah tegangan standard untuk Indonesia. 

Pada dasarnya, di setiap rangkaian arus AC pasti mempunyai nilai induktansi, hambatan dan kapasitas. Akan tetapi nilai hambatan, kapasitas dan induktansi tergantung pada jenis komponen di dalam rangkaian tersebut, yang dalam keadaan tertentu nilainya dapat diabaikan sedangkan pada kondisi lain tidak dapat diabaikan. Dalam arus AC, terdapat hambatan yang disebut impedansi.

(Z) yang terdiri dari :

(1) Hambatan Murni (R)

(2) Hambatan Induktif (XL)

(3) Hambatan Kapasitor (XC)

Pada rangkaian R-L-C, terdapat 3 kemungkinan impedansi Z dengan sudut fase, yaitu :

(1) XL > XC : rangkaian bersifat induktif, tegangan mendahului kuat arus

Tegangan(V) mendahului arus (I) maka grafik V bergeser ke kiri

Arus (I) telambat pada terhadap tegangan (V) maka grafik I bergeser ke kanan

(2) XL < XC : rangkaian bersifat kapasitif, kuat arus mendahului tegangan

Tegangan(V) terlambat terhadap arus (I) maka grafik V bergeser ke kanan

Arus (I) mendahului tegangan (V) maka grafik I bergeser ke kiri

(3) XL = XC : rangkaian bersifat resistif (terjadi resonansi), arus sefase dengan tegangan. 

 

1) Rangkaian seri

gambar di atas menunjukan sebuah rangkaian listrik dengan arus bolak-balik dengan susunan seri yang terdiri dari T sebuah tegangan arus bolak-balik, bangku kapasitor (C), Induktor (L), Hambatan (R) dan sebuah miliamperemeter (mA).

Jika E adalah besarnya tegangan efektif dan ω besarnya frekuensi sudut dari sumber tegangan arus bolak-balik, maka besarnya arus efektif (I) yang mengalir melalui rangkaian tersebut adalah :

dimana :

R = besarnya tahanan (Ohm)

L = besarnya induktansi dari konduktor (Henry)

C = besarnya kapasitansi dari kapasitor (Farad)

I = kuat arus (Ampere)

E = tegangan (Volt) 

ω = frekuensi sudut (radian per detik)

Jika nilai C diubah-ubah besarnya, maka akan terdapat harga I yang mencapai harga maksimum. Harga arus maksimum itu dicapai pada saat harga : 

Dan besarnya kuat arus : 

Rangkaian listrik dimana I mencapai maksimum dan harga disebut : dalam keadaan resonansi seri.

 

2) Rangkaian paralel 

Gambar menunjukkan sebuah rangkaian arus bolak-balik dengan susunan paralel dengan induktor (termasuk hambatannya) dengan kapasitor kemudian disusun seri dengan miliamparemeter ke sumber tegangan arus bolak-balik. Jika E tegangan efektif dari sumber tegangan, maka kuat arus efektifnya adalah : 

Jika C diubah-ubah besarnya, maka akan terdapat harga I yang mencapai harga minimum. Harga arus minimum itu dapat dicapai pada saat harga : 

dan besar kuat arus : 

Seperti halnya pada rangkaian seri, maka pada saat arus mencapai hargga minimum, maka rangkaian tersebut : dalam keadaan resonansi paralel.

Catatan :

Pada percobaan ini tidak dipakai hambatan R khusus, melainkan R diambil dari kumparan konduktornya (induktor terdiri dari kuparan kawat dan besi).

Fenomena Resonansi

 Efek resonanasi pada rangkaian RLC atau LC saja dapat terjadi ketika nilai reaktansi induktif (X_L = ωL) dan nilai rekatansi kapasitif (X_C = 1/ωC) 

pada rangkaian tersebut sama besar (X_L = X_C). Aplikasi dari fenomena resonansi sangat luas,utamanya selalu digunakan dalam rangkaian RF (Radio Frequency) untuk menala suatu sinyal pada frekuensi yang dikehendaki. Contohnya adalah penalaan pada pesawat penerima radio, televisi, dan pemancar.

Terjadinya efek resonansi dapat dijelaskan sebagai berikut. Nilai reaktansi induktif (X_L) pada suatu rangkaian RLC semakin besar ketika frekuensi ( = 2f) diperbesar, sedangkan nilai reaktansi kapasitif (X_C) rangkaian tersebut semakin kecil ketika frekuensi diperbesar. Oleh karena sifat yang berlawanan itu, untuk suatu kombinasi LC terdapat sebuah frekuensi yang menyebabkan X_L = X_C, yakni pada saat salah satu membesar dan yang lainnya mengecil. Keadaan di mana X_L = X_C disebut sebagai keadaan resonansi dan rangkaian RLC tersebut dikenal sebagai rangkaian resonan. Frekuensi yang menyebabkan keadaan resonansi tersebut dinamakan frekuensi resonan (f_r). Besar frekuensi resonan itu dapat dihitung dengan formulasi :

di mana L menyatakan induktansi dalam henry (H), C merupakan kapasitansi dalam farad (F), dan f_r adalah frekuensi resonan dalam hertz (Hz).

Rangkaian LC yang dalam keadaan resonansi menghasilkan amplitudo tegangan keluaran maksimum bila dibandingkan dengan amplitudo tegangan keluaran lain pada frekuensi di bawah atau di atas frekuensi resonan tersebut. Fenomena tersebut dapat diilustrasikan melalui gambar berikut, di mana rangkaian LC beresonan pada 1 MHz.

Meskipun kepada rangkaian resonan itu dimasukkan banyak gelombang dengan amplitudo tegangan sama tetapi dengan frekuensi yang berbeda-beda, efek resonansi pada rangkaian tersebut hanya terjadi pada frekuensi 1 MHz. Pada frekuensi 1 MHz itu amplitudo tegangan keluarannya terbesar bila dibandingkan dengan amplitudo  tegangan keluaran untuk frekuensi yang lainnya.

KESIMPULAN

Rangkaian RLC adalah suatu rangkaian listrik yang terdiri atas komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C). Reaktansi terbagi menjadi tiga, yaitu reaktansi Resistif, induktif, dan kapasitif. Resonansi listrik terjadi ketika reaktansi indukstif sama dengan reaktansi kapasitif. Pada rangkaian seri, resonansi terjadi ketika arus maksimum dan impedansi minimum. Sedangkan pada rangkaian paralel, resonansi terjadi ketika arus minimum dan impedansi maksimum. Faktor Q (Faktor Kualitas) pada suatu rangkaian resonansi merupakan ukuran dari seberapa baiknya rangkaian resonansi tersebut

Ø  REFERENSI

https://doazhari.blogspot.com/2015/04/resonansi.html

staff.uny.ac.id › percobaan-rangkaian-rlc-dan-fenomena-resonans

https://www.slideshare.net/noussevarenna/resonansi-listrik-rlc

http://listrikonly.blogspot.com/2011/03/resonansi-pada-rangkaian-ac.htmm=1#:~:text=Resonansi%20pada%20rangkaian%20AC,lain%20(XL%20%3D%20XC%20).&text=Frekuensi%20resonansi%20(Fr)%20merupakan%20frekuensi,90%C2%B0%20satu%20sama%20lain