Modul 4






MODUL 4

RLC SERI DAN RLC PARALEL


1. Pendahuluan[Kembali]

Rangkaian listrik berperan sebagai fondasi utama dalam berbagai aplikasi elektronika dan sistem kelistrikan, termasuk perangkat rumah tangga, teknologi komunikasi, serta sistem kendali industri. Kinerja dan analisis rangkaian ini didasarkan pada prinsip-prinsip dasar seperti Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff.

Hukum Ohm merupakan hukum dasar yang menyatakan bahwa arus yang mengalir melalui suatu resistor berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan. Hukum ini menjadi dasar dalam menghitung parameter-parameter dalam rangkaian listrik. Hukum Kirchhoff terdiri dari dua bagian, yaitu Hukum Kirchhoff Arus (KCL) dan Hukum Kirchhoff Tegangan (KVL). KCL menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk ke suatu simpul sama dengan jumlah arus yang keluar, sedangkan KVL menyatakan bahwa jumlah tegangan pada loop tertutup dalam suatu rangkaian adalah nol. Kedua hukum ini sangat penting dalam menganalisis arus dan tegangan di berbagai cabang dan loop rangkaian.

Konsep pembagi tegangan dan arus digunakan untuk menghitung besarnya tegangan atau arus pada salah satu elemen dalam rangkaian seri atau paralel. Pembagi tegangan berguna dalam rangkaian seri, sementara pembagi arus digunakan dalam rangkaian paralel.

Metode Mesh dan Nodal merupakan teknik sistematis yang digunakan untuk menyelesaikan rangkaian kompleks. Metode Mesh digunakan dengan menuliskan persamaan loop berdasarkan KVL, sedangkan metode Nodal digunakan dengan menuliskan persamaan simpul berdasarkan KCL. Selain itu, Teorema Thevenin merupakan salah satu teorema penting dalam analisis rangkaian. Teorema ini menyatakan bahwa setiap rangkaian linear dapat disederhanakan menjadi sebuah sumber tegangan ekuivalen (V_Thevenin) dan sebuah hambatan ekuivalen (R_Thevenin), yang mempermudah analisis terutama ketika beban berubah-ubah.


2. Tujuan[Kembali]

1. Dapat mengetahui bagaimana prinsip kerja rangkaian RLC seri dan RLC paralel 

2. Dapat membuktikan     impedansi (Z) dari sebuah rangkaian RLC seri dan RLC paralel 

3. Dapat mempelajari hubungan antara impedansi dengan reaktansi kapasitif, reaktansi induktif, dan     

    sudut fasa pada rangkaian RLC seri dan RLC paralel 

4. Dapat membuktikan hubungan antara tegangan (V), tegangan melewati R (VR), dan tegangan 

    melewati C (VC), tegangan melewati L (VL). 

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

1. Instrument

Multimeter

2. Module



3. Base Station

4. Jumper
  Jumper

B. Bahan

Resistor

Kapasitor

Induktor

    
Lampu

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Resistor

    Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

    Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

    Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :


Tabel Kode Warna Resistor


Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

  • Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
  • Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
  • Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
  • Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :Gelang ke 1 : Coklat = 1Gelang ke 2 : Hitam = 0Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :


Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

  • Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
  • Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
  • Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
  • Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
  • Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut


Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.


Contoh-contoh perhitungan lainnya :
Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi
Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm


B. Kapasitor

    Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. 

    Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan. 



C. Induktor

    Induktor adalah komponen pasif yang terdiri dari kumparan kawat yang melingkar pada inti magnetik. Ketika arus listrik mengalir melalui kumparan tersebut, sebuah medan magnet dihasilkan di sekitar induktor. Perubahan arus listrik dalam induktor menghasilkan tegangan balik yang dikenal sebagai induktansi. Pengukuran induktansi biasanya dilakukan dalam satuan henry (H)

D. Rangkaian RLC

    Rangkaian RLC adalah rangkaian listrik yang tersusun atas resistor, induktor, dan kapasitor baik secara seri maupun paralel. Rangkaian ini dapat dikatakan rangkaian RLC karena sesuai dengan lambang dari masing masing komponennya yaitu, ketahanan atau hambatan (R), induktor (L), dan kapasitor (C)

        1. RLC Seri

    Rangkaian seri RLC pada arus bolak-balik terdiri dari resistor (R), induktor (L) dan kapasitor (C) yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC dan disusun secara seri. Hambatan yang dihasilkan oleh resistor disebut resistansi, hambatan yang dihasilkan oleh induktor disebut reaktansi induktif (XL), dan hambatan yang dihasilkan oleh kapasitor disebut reaktansi kapasitif (XC). Ketiga besar hambatan tersebut ketika digabungkan dalam disebut impedansi (Z) atau hambatan total.

    Ketiga hambatan tersebut (R, XL dan XC) mengalir arus (i) yang sama sehingga diagram fasor arus diletakkan pada t=0. Tegangan pada resistor (VR) berada pada fasa yang sama dengan arus, tegangan (VL) pada reaktansi induktif (XL) mendahului arus sejauh 90º, dan tegangan (VC) pada reaktansi kapasitif (XC) tertinggal oleh arus sejauh 90º.

    Impedansi pada rangkaian RLC seri bisa dihitung dengan rumus :



Sedangkan impedansi juga dapat dihitung dengan menggunakan sudut :



    Rangkaian RLC paralel adalah sebuah rangkaian listrik yang terdiri dari resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C) yang terhubung secara paralel. 

    Impedansi dari rangkaian RLC paralel dapat dihitung dengan :



    Pada rangkaian RLC paralel di atas, kita dapat melihat bahwa tegangan suplai, V S, berlaku umum untuk ketiga komponen sedangkan arus suplai I S terdiri dari tiga bagian. Arus yang mengalir melalui resistor, I R , arus yang mengalir melalui induktor, I L dan arus yang melalui kapasitor, I C . Tetapi arus yang mengalir melalui setiap cabang dan oleh karena itu setiap komponen akan berbeda satu sama lain dan juga terhadap arus suplai, I S . Total arus yang diambil dari suplai tidak akan menjadi jumlah matematis dari tiga arus cabang individual namun jumlah vektornya.


Komentar

Posting Komentar