Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Analisis Rangkaian Listrik Sesi-8 1

Disajikan oleh Sudaryatno Sudirham melalui situs 2

3

Bagian pengukur hanya mampu menahan tegangan Alat ini harus mampu mengukur tegangan 750 V. Untuk itu dipasang resistor seri R s agar tegangan total yang diukur 750 V tetapi bagian pengkur tetap hanya dibebani tegangan 500 mV Pengukur Tegangan Searah 50 mA RsRs 10  + v = 750 V  Kita harus menghitung berapa R s yang harus dipasang. 4 Alat pengukur tidak bisa dibuat besar karena harus ringan agar dapat bereaksi dengan cepat. Alat ukur yang kecil ini harus ditingkatkan kemampuannya, dengan mempertahankan massanya tetap kecil. Alat Ukur

Pengukur Arus Searah 50 mA R sh 10  100 A I sh Bagian pengukur hanya mampu dialiri arus Alat ini harus mampu mengukur arus 100 A. Untuk itu dipasang resistor paralel R sh agar sebagian besar arus total yang diukur mengalir di R sh sedangkan bagian pengkur tetap hanya dialiri arus 50 mA Kita harus menghitung berapa R sh yang harus dipasang. 5

Pengukuran Resistansi Hubungan antara tegangan dan arus resistor adalah Dengan hubungan ini maka resistansi R dapat dihitung dengan mengukur tegangan dan arus resistor. Ada dua kemungkinan rangkaian pengukuran yang dapat kita bangun seperti terlihat pada diagram rangkaian berikut. 6

++ A V R ++ A V R R V : resistansi voltmeter Rangkaian ARangkaian B R A : resistansi ampermeter 7

Saluran Daya Energi disalurkan ke beban melalui saluran. Pada umumnya saluran mengandung resistansi. Oleh karena itu sebagian dari energi yang dikirim oleh sumber akan berubah menjadi panas di saluran. Daya yang diserap saluran adalah I s adalah arus saluran dan R s adalah resistansi saluran Berikut ini satu contoh penyaluran daya dari satu sumber ke dua beban I s dan R s ini pula yang menyebabkan terjadinya tegangan jatuh di saluran 8

40+20=60A 20A 0,4  0,03  0,8  0,06  Sumber + 550V  40A +V1+V1 20A +V2+V2 Daya yang diserap saluran adalah Tegangan di beban adalah Contoh: 9

Diagram Satu Garis 0,43  0,86  550V 40A20A Gardu Distribusi + 550V  40A 20A 0,4  0,03  0,8  0,06  +V1+V1 +V2+V2 Dalam ketenagalistrikan, rangkaian listrik biasa dinyatakan dengan diagram yang lebih sederhana yaitu diagram satu garis. Rangkaian dalam contoh sebelumnya dinyatakan dengan diagram satu garis sebagai berikut: diagram satu garis 10

100A 0,01  0,025  0,015  A D BC 180A v D = 250 V v A = 255 V CONTOH: Hitung arus saluran 11

Contoh: Daya yang diserap saluran 50A 20A 60A 0,05  0,1  0,04  250V X A B C Hitung daya yang diserap saluran 12

0,1  0,15  50A 20A 60A 0,05  0,1  0,04  250V X A B C Contoh: 13

A B C D E F 0,01  0,02  0,01  0,03  0,01  70A 120A 60A 80A 30A I1I1 I2I2 I3I3 I4I4 I5I5 I6I6 Hitung arus di saluran Contoh: 14

Rangkaian Dengan Dioda Rangkaian Dengan OP AMP 15

Dioda Ideal i v 0 i v 0 i v 0 vava +vD+vD iDiD +va+va +v+v +vD+vD iDiD nyata ideal 16 Rangkaian Dengan Dioda

Penyearah Setengah Gelombang v i VmVm I as  22 0 tt 0 Jika v = 220sin  t sedangkan R = 5k , maka I as = 220/5000  = 0,014 A v + v D RLRL + i + 17

Penyearah Gelombang Penuh Rangkaian Jembatan v i VmVm I as tt  22 0 0 i v + RLRL + i A B D1D1 D4D4 D3D3 D2D2 C D Rangkaian Dengan Transformator ber-titik-tengah v + R i1i1 i2i2 +v1v2++v1v2+ D1D1 D2D2 i 18

Filter Kapasitor Waktu dioda konduksi, kapasitor terisi sampai v C = v maks. C yang diperlukan Vm 0  V m tt vCvC TT v R =v C iDiD iRiR v + v D + RLRL +vR+vR C iCiC Waktu tegangan menurun, dioda tidak konduksi. Terjadi loop tertutup RC seri. 19

Pemotong Gelombang + V  +vD+vD +vR+vR i +v1_+v1_ Dioda ivRvR konduksi tak konduksi 0 0 v V v1v1 v R = v 1 –V, dengan bagian negatif ditiadakan oleh dioda t 0 20

vD+vD+ ++ 2 V R +vs+vs +v2+v2 iDiD A v1v1 v2v2 8 88 22 Diodavsvs v2v2 konduksi tak konduksi CONTOH: tt v2=v1v2=v1 v2v2 v1v1 [V] v2v2 21

0,7 V i B = ? + 4,7 V +vA+vA i A P 1k  ++  + 0,7 V D1D1 D2D2 v A = 1 V D1D1 D2D2 vPvP iBiB konduksitak konduksi tak mungkin tak konduksi konduksi mungkin konduksi tak mungkin tak konduksi CONTOH: 22

Penguat Operasional (OP AMP) ++ catu daya positif catu daya negatif keluaran masukan non-inversi masukan inversi ++ v P + iPiP v N + iNiN + v o ioio   + v N v P  V CC +V CC v o Top +V CC : catu daya positif  V CC : catu daya negatif v P = tegangan masukan non-inversi; v N = tegangan masukan inversi; v o = tegangan keluaran; Diagram disederhanakan i P = arus masukan non-inversi; i N = arus masukan inversi; i o = arus keluaran; 23 Rangkaian Dengan Op Amp

Karakteristik Alih OpAmp v P  v N vovo +V CC  V CC  disebut gain loop terbuka (open loop gain) Nilai  sangat besar, biasanya lebih dari 105. Selama nilai netto ( v P  v N ) cukup kecil, v o akan proporsional terhadap masukan. Akan tetapi jika  (v P  v N ) > V CC OP AMP akan jenuh; tegangan keluaran tidak akan melebihi tegangan catu  V CC ParameterRentang nilaiNilai ideal  10 5  10 8  RiRi 10 6    RoRo 10  100  0   V CC  12   24 V 24

Model Ideal OP AMP ++ RiRi RoRo + v o iPiP iNiN v P + v N + +  ioio  (v P  v N ) atau Karena  sangat besar, dapat dianggap  = , sedangkan V CC tidak lebih dari 24 Volt, maka (V CC /  ) = 0 sehingga v P = v N. R i dapat dianggap  sehingga arus masuk di kedua terminal masukan dapat dianggap nol, i P = i N = 0. Jadi untuk OP AMP ideal : 25

Penguat Non-Inversi ++ ++ iPiP iNiN vPvP vsvs vNvN R1R1 R2R2 vo vo umpan balik 26

++ ++ 2k  iBiB 5V 2k  1k  +vB+vB R B =1k  vovo Resistansi masukan : v B = ? i B = ? p B = ? CONTOH: 27

Resistansi masukan R2R2 ++ ++ + v o R1R1 R3R3 vsvs A i in R4R4 R5R5 B R2R2 ++ ++ +vo+vo R1R1 R3R3 VTVT A RTRT B CONTOH: 28

Rangkaian Penguat Inversi R2R2 ++ ++ i1i1 iNiN vPvP vsvs vNvN R1R1 vo vo i2i2 umpan balik A 29

30 ++ ++ iPiP iNiN vPvP vsvs vNvN R vo vo ioio Rangkaian Penyangga (buffer)

R2R2 ++ ++ + v o R1R1 R3R3 vsvs A i in CONTOH: 31

R2R2 ++ ++ +vo+vo R1R1 R3R3 vsvs A i in R4R4 R5R5 B R2R2 ++ ++ +vo+vo R3R3 VTVT A RTRT CONTOH: 32

Penjumlah RFRF ++ ++ i2i2 iNiN vPvP v2v2 vNvN R1R1 vo vo iFiF A ++ v1v1 i1i1 R2R2 33

++ v2v2 vo vo v1v1 R R R ++ v2v2 vo vo v1v1 R R R R A CONTOH: 34

Pengurang (Penguat Diferensial) R3R3 ++ ++ i2i2 iNiN v2v2 R1R1 +vo+vo iPiP ++ v1v1 i1i1 R2R2 R4R4 Jika kita buat R 1 = R 2 = R 3 = R 4 maka v o = v 2  v 1 Jika v 2 dimatikan: Jika v 1 dimatikan: 35

Integrator C ++ iRiR iNiN vPvP +vs+vs vNvN R + v o iCiC A Diferensiator C ++ iCiC iNiN vPvP +vs+vs vNvN R + v o iRiR A 36

Diagram Blok K v1v1 vovo ++ R1R1 R2R2 vo vo v1 v1 Penguat Non-Inversi K v1v1 vovo R2R2 _+_+ v1v1 R1R1 vo vo Penguat Inversi RFRF ++ v2v2 R1R1 vo vo v1v1 R2R2 Penjumlah K1K1 v1v1 vovo v2v K2K2 K1K1 v1v1 vovo v2v K2K2 R3R3 ++ v2v2 R1R1 vo vo v1v1 R2R2 R4R4 Pengurang 37

Hubungan Bertingkat ++ v1v1 v2v2 vovo ++ v3v3 ++ v1v1 v2v2 v3v3 vovo K1K1 K1 K1 K 2 K 3 38

Kuliah Terbuka Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu Sesi 8 Sudaryatno Sudirham 39