TEORI ANALISA RANGKAIAN

ANALISIS RANGKAIAN RLC

I. ARUS AC PADA RESISTOR

    

Jika sebuah resistor dilewati arus AC sebesar I maka pada resistor akan terdapat tegangan sebesar Vr = R I.

Sehingga jika arus membesar maka tegangan pada resistor juga akan membesar. Demikian sebaliknya jika I mengecil, Vr juga mengecil.

Dikatakan bahwa arus dan tegangan berjalan serempak / sefasa.

Terlihat pada gambar kiri bahwa fase arus dan tegangan berjalan serempak. Sehingga diagam fasor terlihat seperti gambar kanan.

II.  ARUS AC PADA KAPASITOR

Jika sebuah kapasitor dilewati arus AC, arus Ic tersebut akan mengisi mengisi kapasitor sehingga tegangan kapasitor Vc Perlahan akan naik setinggi Vt.

    

Terlihat bahwa ketika ada arus konstan melewati kapasitor, tegangan kapasitor perlahan naik. Dan ketika arus menjadi nol, tegangan kapasitor perlahan turun lagi. Karakteristik ini memperlihatkan bahwa tegangan dan arus tidak berjalan secara serempak / sefasa.

“ Fase tegangan kapasitor akan tertinggal terhadap fase arus sebesar 900 “

 

Arus yang melewati kapasitor ternyata akan menurun jika frekuensi arus AC yang lewat semakin rendah. Hal ini karena adanya reaktansi kapasitif dari kapasitor ketika dilewati arus AC. Besarnya reaktansi kapasitif berbanding terbalik dengan frekuensi arus AC.

dimana  

Xc    = reaktansi kapasitif (Ohm)

f     = frekuensi arus AC (Hertz)

C     = kapasitas (Farad)

Sehingga

Jadi Xc adalah resistansi (tepatnya impedansi) dari kapasitor pada arus AC.

Terlihat bahwa semakin kecil frekuensi arus AC akan semakin besar nilai reaktansi kapasitif ini. Bahkan pada arus DC (arus dengan frekuensi nol) nilai Xc adalah tak terhingga besarnya. Jadi kapasitor hanya akan bisa melewatkan arus AC tetapi tidak arus DC.

III.         INDUKTOR PADA ARUS AC

Jika sebuah induktor dilewati arus AC yang besarnya berubah setiap waktu, maka pada induktor akan terdapat tegangan induksi Vl.

 

Dari grafik di bawah terlihat bahwa, ketika ada perubahan arus yang melewati induktor maka akan muncultegangan induksi pada induktor.Semakin besar perubahan arus terhadap waktu akan semakin memperbesar tegangan induksinya.Dari sini pula bisa kita lihat bahwa, tegangan induksi akan segera terjadi ketika ada perubahan arus selama waktu tertentu. Atau bisa dikatakan bahwa jalannya arus dan tegangan AC yang lewat induktor tidak berjalan serempak /sefasa.

“ Fase tegangan induktor akan mendahului fase arus sebesar 900 “

Tegangan induksi pada induktor tersebut akan melawan terjadinya perubahan arus dari luar. Sifat melawan ini juga akan meningkat apabila perubahan arusnya semakin cepat. Atau dikatakan ada resistansi terhadap waktu perubahan arus AC (atau frekuensi arus AC).

Atau disebut induktor mempunyai reaktansi induktif, XL.

dimana :

XL = reaktansi induktif (Ohm) 

f  = frekuensi arus AC (Hertz)

L  = induktor (Henry)

Sehingga

Terlihat bahwa semakin kecil frekuensi arus AC, semakin kecil pula resistansi (tepatnya impedansi) dari induktor. Bahkan pada frekuensi nol, reaktansi (impedansi) menjadi nol atau seperti konduktor saja. Jadi pada arus DC (frekuensi adalah nol) sebuah induktor hanya akan berlaku seperti hanya konduktor saja.

Bentuk gelombang dan diagram fasor terlihat seperti gambar di bawah,

IV.         RANGKAIAN SERI RLC

 

a.  Analisis Rangkaian RC Seri

Pada rangkaian RC seri, kedua komponen R dan C akan dilewati arus yang sama, misalnya I. Sehingga pada R akan muncul tegangan VR dan pada C akan muncul tegangan VC, dimana

VR = R I      dan  VC = XC I

Jalannya fase arus dan tegangan seperti terlihat pada gambar di bawah:

Karena I adalah sama, maka diagram fasor bisa juga dinyatakan untuk impedansi sbb:

Impedansi gabungan R dan C seri adalah

Pada frekuensi tertentu, dimana XC = R, maka q = 450 yang disebut frekuensi resonansi RC (frekuensi roll-off RC), yaitu pada

b. Analisis Rangkaian RL Seri

Pada rangkaian RL seri, kedua komponen R dan L akan dilewati arus yang sama,misalnya Sehingga pada R akan muncul tegangan V_Rdan pada L akan muncul tegangan V_L, dimana

VR = R I      dan  VL = XL I

Jalannya fase arus dan tegangan seperti terlihat pada gambar di bawah:

 

VR akan sefasa dengan I, sedang fase VL akan mendahului 900 dari fase I.

Karena I adalah sama, maka diagram fasor bisa juga dinyatakan untuk impedansi sbb:

 

Impedansi gabungan R dan L seri adalah

Pada frekuensi tertentu, dimana XL = R, maka q = 450yang disebut frekuensi resonansi RL (frekuensi roll-off RL), yaitu pada

C. Analisis Rangkaian LC Seri

 

Pada rangkaian LC seri, kedua komponen L dan C akan dilewati arus yang sama, misalnya I. Sehingga pada L akan muncul tegangan VL dan pada C akan muncul tegangan VC, dimana

VL = XL I         dan      VC = XC I

Jalannya fase arus dan tegangan seperti terlihat pada gambar di bawah:

            

VL akan mendahului fasa I sebesar 900, sedang fase VC akan ketinggalan 900 dari fase I. V adalah resultan dari VL dan VC atau

V = VL - VC

q = 900atau - 900  Atau 0

Karena I adalah sama, maka diagram fasor bisa juga dinyatakan untuk impedansi sbb:

Impedansi gabungan L dan C seri adalah

Pada frekuensi tertentu, dimana X_L = X_C, maka q = 0⁰ yang disebut frekuensi resonansi LC (frekuensi roll-off LC), yaitu pada

D.   Analisis Rangkaian RLC Seri

Pada rangkaian RLC seri, ketiga komponen R, L dan C akan dilewati arus yang sama, misalnya I. Sehingga pada R akan muncul tegangan VR, pada L akan muncul tegangan VL dan pada C akan muncul tegangan VC, dimana

V_R = R I          V_L = X_L I         dan      V_C = X_C I 

Jalannya fase arus dan tegangan seperti terlihat pada gambar di bawah:

 

    

Fase V_R akan dengan I, fase V_L akan mendahului fasa I sebesar 90⁰, sedang fase V_C akan ketinggalan 90⁰ dari fase I.

Karena I adalah sama, maka diagram fasor bisa juga dinyatakan untuk impedansi sbb:

 

Impedansi gabungan R, L dan C seri adalah

Pada frekuensi tertentu, dimana XL = XC, maka q = 00 yang disebut frekuensi resonansi RLC (frekuensi roll- off RLC), yaitu pada

V. RANGKAIAN PARALEL RLC

a. Analisis Rangkaian RC Paralel

Pada  rangkaian  RC  paralel, kedua  komponen  R  dan  C  akan  mempunyai tegangan  yang  sama,  misalnya  V.  Arus  yang lewat R adalah IR dan pada C adalah IC, dimana

Diagram fasornya seperti terlihat pada gambar di bawah:

b. Analisis Rangkaian RL Paralel 

Pada rangkaian RL paralel, kedua komponen R dan L akan mempunyai  tegangan  yang  sama,  misalnya  V.  Arus  yang  lewat R adalah IRdan pada L adalah IL, dimana

Diagram fasornya seperti terlihat pada gambar di bawah:

c. Analisis Rangkaian LC Paralel

Pada rangkaian LC paralel, kedua komponen L dan C akan mempunyai  tegangan yang  sama,  misalnya  V.  Arus  yang  lewat L adalah IL dan pada C adalah IC, dimana

Diagram fasornya seperti terlihat pada gambar di bawah :

Sudut fase akan 00 ketika XL= XC. Yaitu pada frekuensi:

dan pada frekuensi resonansi ini, impedansi akan = 0 ohm.

d. Analisis Rangkaian RLC Paralel

Pada  rangkaian  RLC  paralel,  masing - masing   R,   L   dan   C   mempunyai   tegangan  yang  sama,  V.  Sedang  arus  yang  lewat  R  adalah  IR,  L  adalah  IL dan C adalah IC. Sehingga,

Jalannya  fase  arus  dan  tegangan  serta  diagram fasornya seperti berikut:

Fase IR akan  dengan  V,  fase  IC akan  mendahului  fasa  V sebesar  900,  sedang  fase  IL akan  ketinggalan 900 dari fase V

Karena V adalah  sama,  maka  diagram  fasor  bisa  juga  dinyatakan  untuk seperimpedansi  atau  admitansi sbb: 

Admitansi gabungan R, L dan C paralel adalah ;

Pada  frekuensi  tertentu,  dimana  XL= XC,  maka  θ =  00 yang  disebut  frekuensi  resonansi  RLC (frekuensi roll-off RLC), yaitu pada

Apabila digrafikkan antara frekuensi dan besar nya impedansi serta sudut fasenya tampak sbb:

Pada  frekuensi  rendah,  nilai  impedansi  kecil  dan  arus  besar.  Ketika  frekuensi  bertambah,  impedansi   akan   bertambah   sedang   arus   akan   mengecil.   Tepat  pada   frekuensi   resonansi,   impedansi  akan  maksimum  (sebesar  R)  dan  arus akan  minimum  (  sebesar  Vt /  R).  Ketika  frekuensi naik lagi, impedansi akan menurun lagi sedang arus akan membesar lagi. Fase  juga  akan  berubah  dari mendekati  -900 pada  frekuensi  rendah,  kemudian  akan  mengecil  mendekati 00. Tepat pada frekeunsi resonansi, besar fase adalah 00. Fase kemudian akan naik ke mendekati 900 ketika frekuensi naik lagi. 

sumber    : https://studylibid.com/doc/659411/analisis-rangkaian-rlc 

Penulis    : @danurezamaulana@andiniputrilestari53