7 jenis beban ac

Download 7 jenis beban ac

Post on 22-Jan-2018

19 views

Category:

Education

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Jenis Beban Arus Bolak Balik

  • Jenis Beban

    Jika sumber tegangan AC, Vt dihubungkan dengan ujung-ujung beban, maka pada beban akan timbul arus listrik.

    Jenis Beban AC terdiri dari :1. Beban Resistif (R)2. Beban Induktif (L)3. Beban kapasitif (C)4. Beban campuran.

  • 1. Rangkaian AC Beban R

    Beban resistor (R) yang terhubung dengan sumbertegangan bolak-balik, maka besarnya tegangan beban Radalah:

    V = Vm . sin t

    Besarnya arus listrik yang mengalir pada beban R adalah :

  • dimana Im = Vm/R, Im (arus maksimum), maka :

    Gambar gelombang tegangan dan arus bolak-balikpada beban R digambarkan sebagai berikut :

  • Nilai V dan I selalu mencapai suatu titik pada saat yangbersamaan yaitu : mencapai nilai maksimum pada sudut/2, 5/2, mencapai nol pada sudut 0, , 2 danmencapai nilai minimum pada sudut 3/2.

    Pada keadaan demikian, dikatakan bahwa V dan imempunyai phasa yang sama (sephasa).

    Sephasa artinya pada setiap sudut yg sama, posisi V dan Iselalu bersamaan.

  • Sudut Fase dan Beda Fase

    Dalam rangkaian listrik arus bolak-balik sudutfase dan beda fase akan memberikan informasitentang tegangan dan arus.

    Beda fase antara tegangan dan arus pada listrikarus bolak-balik memberikan informasi tentangsifat beban dan penyerapan daya atau energilistrik.

    Dengan mengetahui beda fase antara tegangandan arus dapat diketaui sifat beban apakahresistif, induktif atau kapasitif.

  • Diagram phasor mempunyai ketentuan sebagai berikut:

    a. Panjang phasor menyatakan nilai-nilai maksimumdari tegangan dan arus bolak-balik, yakni Vm danim.

    b. Proyeksi phasor terhadap sumbu Y menyatakannilai-nilai sesaat dari tegangan (Vt) dan arus bolak-balik (It), yaitu :

  • Diagram Phasor Beban R

    Phasor adalah bilangan kompleks yang merepresentasikanbesaran atau magnitude danphasa gelombang sinusoidal.

    Diagram phasor menyatakan hubungan antaravwktor V dan i dengan sudut phasa

  • Pada beban R, sudut phasa arus dan tegangan samadengan Nol artinya vektor tegangan dan arus selaluberimpit.

    Sudut phasa artinya beda sudut antara posisi vektortegangan dan vektor arus.

    Persamaan V dan I dapat dituliskan dalam bentuk polarsebagai berikut :

    /_

  • Contoh :

    Rangkaian AC beban R, dimana R = 40, Vm = 100 V, danfrekuensi generator f = 50 Hz. Pada saat t=0 detik, teganganpada resistor VR = 0. Tentukan:

    a. arus maksimum,

    b. frekuensi sudut ,

    c. arus melalui resistor pada t = 1/75 s

    d. arus melalui resistor pada t = 1/150 s

    Penyelesaian:

    Diketahui :

    R = 40, Vm = 100 V, f = 50 Hz, VR = 0 , pada saat t=0 detik

  • a. Rangkaian resistor murni, Im dapat dicari denganpersamaan:

    Im = Vm/R = 100/40 = 2,5 A

    b. Frekuensi sudut anguler ()

    = 2. .f = 2. .50 = 100

    c. Untuk rangkaian resistor murni, tegangan sefasedengan arus, sehingga untuk V = Vm.sin t, maka I= Im.sin t. Persamaan arus sesaat yaitu:

    I(t) = Im.sin t = 2,5 sin t

    pada saat t = 1/75 detik, maka arus It adalah :

  • d. Pada saat t = 1/150 detik, maka arus It adalah :

  • 2. Rangkaian AC Beban L

    Sumber tegangan bolak-balik Vt mensuplai arus ke bebaninduktor L maka akan timbul tegangan pada beban sebesar VL.Besarnya Vt sama dengan VL atau Vt = VL.

  • Apabila induktor mempunyai induktansi sebesar L,maka berdasarkan Hukum Lenz besarnya teganganbeban adalah :

    Karena VL = Vt maka :

  • Jadi arus AC pada beban induktor adalah:

    Dgn Integrasi maka besarnya i adalah :

    Dimana cost t = sin (t - /2) dan

    L adalah besarnya hambatan pada induktor disebutreaktansi induktif dengan simbol XL.

    LfLX L .2.

    LXVm Im

  • Gelombang V dan i dalam rangkaian induktor Ldigambarkan sebagai berikut :

    Pada saat mencapai nilai maksimum, V berada pada sudut/2 sedangkan I mencapai nilai maksimum pada sudut .Beda kedua sudut adalah - /2 = /2 (beda sudut fase).Jadi V dan i berbeda fase sebesar /2 atau 90 derajatdimana arus terlambat (lagging) dari tegangan.

  • Diagram Phasor

    Diagram phasor, hubungan V dan i untuk rangkaianinduktor memperlihatkan bahwa arus im terlambat daritegangan Vm atau tegangan Vm mendahului Im sebesar90.

  • Pada beban induktor L, arus tertinggal terhadaptegangan sebesar 90. Keadaan ini disebut lagging.

    maka persamaan tegangan sesaatnya :

    Jika persamaan tegangan sesaatnya adalah :

    maka persamaan arus sesaat adalah :

    http://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGVBGOeapI/AAAAAAAABGI/bhWr0oCKIeo/s1600/CodeCogsEqn(62).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGVBGOeapI/AAAAAAAABGI/bhWr0oCKIeo/s1600/CodeCogsEqn(62).gifhttp://2.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGU07vGDII/AAAAAAAABGE/x3xqMe9-C4s/s1600/CodeCogsEqn(61).gifhttp://2.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGU07vGDII/AAAAAAAABGE/x3xqMe9-C4s/s1600/CodeCogsEqn(61).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGhMeD-y0I/AAAAAAAABGc/OnZoeqssZIY/s1600/CodeCogsEqn(73).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGhMeD-y0I/AAAAAAAABGc/OnZoeqssZIY/s1600/CodeCogsEqn(73).gifhttp://4.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGh7KoDG1I/AAAAAAAABGg/2HGGvSZUC50/s1600/CodeCogsEqn(75).gifhttp://4.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGh7KoDG1I/AAAAAAAABGg/2HGGvSZUC50/s1600/CodeCogsEqn(75).gif

  • Jika arusnya adalah :

    Maka :

    Bentuk polar dari persamaan arus dan teganganadalah :

    http://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGVBGOeapI/AAAAAAAABGI/bhWr0oCKIeo/s1600/CodeCogsEqn(62).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGVBGOeapI/AAAAAAAABGI/bhWr0oCKIeo/s1600/CodeCogsEqn(62).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGhMeD-y0I/AAAAAAAABGc/OnZoeqssZIY/s1600/CodeCogsEqn(73).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGhMeD-y0I/AAAAAAAABGc/OnZoeqssZIY/s1600/CodeCogsEqn(73).gif

  • Sebuah induktor 0,2 henry dipasang pada sumbertegangan arus bolak-balik, V = (200. sin 200t) volt.Tentukan persamaan arus yang mengalir padarangkaian tersebut!

    Diketahui:

    V = (200 sin 200t) volt

    L = 0,2 H

    Ditanya: I = ... ?

    Contoh :

  • Penyelesaian :

    V = Vm.sint

    V = 200.sin 200t

    Dari persamaan diketahui :

    Vm = 200 volt dan = 200 rad/s, maka:

    XL = .L= (200)(0,2)

    XL = 40

    Im = Vm / XL = 200 / 40 = 5 A

    Untuk beban L, arus tertinggal /2rad terhadaptegangan, sehingga:

  • http://4.bp.blogspot.com/-FC2XIv6YU0k/UXB_IYMvtJI/AAAAAAAARsE/haEVGVaU0PA/s1600/arus-listrik-tertinggal-rad-terhadap-tegangan-rangkaian-1942013.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-FC2XIv6YU0k/UXB_IYMvtJI/AAAAAAAARsE/haEVGVaU0PA/s1600/arus-listrik-tertinggal-rad-terhadap-tegangan-rangkaian-1942013.jpg

  • 3. Rangkaian AC Beban C

    Besarnya tegangan dengan beban kapasitansi C adalah :

    Maka :

  • Besarnya arus listrik i pada kapasitor adalah :

    Besarnya hambatan padakapasitor disebut reaktansikapasitif XC dengan satuanOhm yang didefinisikan :

    CfCXC

    .2

    1

    .

    1

  • Gelombang V dan i pada rangkaian dengan bebankapasitor seperti pada gambar dibawah ini.

    Grafik memperlihatkan bahwa V dan i berbeda fase/2, dimana arus i mendahului V sebesar /2.

  • Diagram Phasor

    Diagram phasor menunjukkan bahwa arus Immendahului tegangan Vm sebesar 90.

  • Pada beban kapasitor, arus mendahului tegangansebesar 90. Keadaan ini disebut arus leading.

    Jika persamaan arus sesaat adalah :

    maka persamaan tegangan sesaatnya :

    Jika persamaan tegangan sesaatnya adalah :

    maka persamaan arus sesaat adalah :

    http://2.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGr0dytWpI/AAAAAAAABG0/SLe_K7zux5A/s1600/CodeCogsEqn(74).gifhttp://2.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGr0dytWpI/AAAAAAAABG0/SLe_K7zux5A/s1600/CodeCogsEqn(74).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGVBGOeapI/AAAAAAAABGI/bhWr0oCKIeo/s1600/CodeCogsEqn(62).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGVBGOeapI/AAAAAAAABGI/bhWr0oCKIeo/s1600/CodeCogsEqn(62).gifhttp://2.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGU07vGDII/AAAAAAAABGE/x3xqMe9-C4s/s1600/CodeCogsEqn(61).gifhttp://2.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGU07vGDII/AAAAAAAABGE/x3xqMe9-C4s/s1600/CodeCogsEqn(61).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGsJK78phI/AAAAAAAABG4/kwHlxyTP2fw/s1600/CodeCogsEqn(76).gifhttp://3.bp.blogspot.com/_IL_hvTz-W_E/TOGsJK78phI/AAAAAAAABG4/kwHlxyTP2fw/s1600/CodeCogsEqn(76).gif

  • Bentuk Polar persamaan arus dan tegangan :

  • Contoh :

    Sebuah kapasitor 50 F dihubungkan dengan sumbertegangan arus bolak-balik. Arus yang mengalir padarangkaian adalah I = (4.sin 100t) A. Tentukanlahpersamaan tegangan pada kapasitor !

    Diketahui:

    C = 50 F = 5 10-5 FI = (4.sin 100t) A

    Ditanyakan : Persamaan tegangan, V = ...?

  • Penyelesaian:

    I = (Im.sin ) A

    I = (4.sin100t) A

    maka, Im = 4 A, dan = 100 rad/s

  • Dari persamaan di atas, maka diperoleh :

  • Sekian