laporan penyaluran daya maksimum revisi 2 (1)

Praktikum Pengukuran Listrik 342 11 037

PENYALURAN DAYA MAKSIMUM

A. Tujuan Percobaan

Menentukan daya maskimum yang dapat disalurkan oleh suatu pencatu

daya.

Menggambarkan daya sebagai fungsi dari tahanan beban.

Menghitung efisiensi penyaluran daya.

Menentukan tahanan-dalam dari pencatu daya yang menyebabkan kondisi

penyaluran daya maksimum.

B. Teori Dasar

Pencatu daya disebut juga sebagai sumber listrik, yaitu alat yang

menghasilkan listrik. Sumber listrik dapat saja berupa sumber tegangan atau

sumber arus.

Pencatu daya yang ideal adalah pencatu daya yang tahanan-dalamnya

sama dengan nol, serta tegangan termninalnya konstan terhadap arus yang

dikeluarkan.

Gambar 1 memperlihatkan grafik tegangan terminal sebgai fungsi dari arus

yang dikeluarkan sumber, serta Gambar 2 memperlihatkan tangkaian ekivalen

suatu pencatu daya.

Gambar 1 Tegangan terminal sebagai fungsi dari arus yang dikeluarkan oleh

suatu pencatu daya.

1 Penyaluran Daya Maksimum


Gambar 2 Rangkaian ekivalen suatu sumber tegangan yang melayani

beban RL

Secara teoritis, tegangan terminal dari sumber tegangan yang tidak ideal

akan berkurang jika arus yang disuplai makin bertambah. Oleh karena itu

penyaluran daya maksimum untuk kondisi dekimikan perlu diketahui. Dari

Gambar 6.1 dapatlah diketahui bahwa :

E = Vt + I Rd

= I (TL + Rd)...............................................................................(1)

Dalam hal ini :

I = arus yang disuplai ke beban

RL = tahanan beban

Rd = tahanan-dalam dari sumber tegangan

E = GGL dari sumber tegangan

Vt = teganan terminal dari sumber tegangan

Selantutnya :

I= ER L+R d

.............................................................................................(2)



Daya yang diserap oleh beban (atau tersisipasi di beban) adalah :

PL = I2RL =

E 1 R2

( RL+Rd )2

..........................................................................(3)

Dalam hal ini :

PL = daya yang diserap oleh beban

Gambar 3 memperlihatkan PL sebagai fungsi dari RL pada keadaan E

yang konstan dan Rd sebagai parameter.

Gambar 3. Daya beban sebagai fungsi dari tahanan beban pada GGL pencatu

daya konstan serta tahanan dalam yang tertera.

Daya beban akan mencapai maksimum jika dipenuhi syarat :

d PL

d RL

=0……………………………………………………….(4)

Sehingga diperoleh :

RL = Rd …………………………………………………………(5)

Persamaan (5) memberi arti bahwa jika tahanan beban diatur

sedemikian rupa sehingga besarnya sama dengan tahanan-dalam dari sumber

maka daya yang disalurkan ke beban akan maksimum. Daya maksimum

tersebut adalah :



PL(max )=E2

4 RL

= E2

4 Rd

……………………………………(6)

Efisiensi penyaluran daya (η) didefinisikan sebagai perbandingan antara

daya yang diterima beban dengan daya yang dikirim oleh pencatu daya/

η=V t I

E I=

RL

RL+Rd

………………………………………………(7)

Grafik η sebagai fungsi dari dari RL untuk Rd sebagai parameter dapat dilihat

pada gambar 4.

Gambar 4. Grafik efisiensi sebagai fungsi dari tahanan beban pada kondisi Rd

yang tertentu. [Rd < Rd’ < Rd”]

Sangatlah disayangkan bahwa kondisi penyaluran daya maksimum tidak

dibarengi dengan kondisi efisiensi maksimum. Kondisi efisiensi maksimum

(yaitu 100%) hanya diperoleh jika Rd = 0, padalah syarat penyaluran daya

maksimum adalah sebesar 50% saya.

Jika pencatu dayanya dalah bolak-balik maka padanya diperhitungkan

faktor reaktansi Xd sehingga terbentuk impedansi-dalam (Zd), yang dalam hal

ini :

Zd = √ Rd2+ X

d2 .....................................................................................(8)

Jika bebanya adalah tahanan murni maka arus beban adalah :



I =

E

√( RL+Rd )2+ X

d2

...............................................................................(9)

Sehingga daya yang diserap oleh beban adalah :

PL=I 2 RL

E2 RL

( RL+Rd )2+ Xd

2

........................................................................(6-10)

Dengan menerapkan

RL=√ Rd2+ Xd

2=Zd.................................................................................(6-11)

Sekanjutnya harga dari daya beban adalah :

PL(max )=E2

2( RL+Rd )= E2

2( Zd+Rd ).............................................................(6-12)

Efisiensi penyaluran daya adalah :

η=I 2 RL

I 2( RL+Rd )=

RL

RL+Rd

.........................................................................(6-13)


E RL

S

+

-

V1

A1

E RL

S

+

-

V1

A1

RL

S

V1

A1

Vs220V

(c)

S

RL

A1

V1Vs

220V


C.

Diagram Rangkaian


(a) (b)

(d)


Gambar 5 Diagram rangkaian percobaan penyaluran daya maksimum. (a)

Sumber tegangan dc konstan (baterai/accu). (b) Sumber tegangan

dc variabel. (c) Sumber tegangan ac konstan. (d) Sumber tegangan

ac variabel.

D. Alat dan Bahan

Transformator

Sumber tegangan ac variabel

Multimeter

Voltmeter

Amperemeter

Tahanan geser

Saklar

Kabel-kabel penghubung

E. Prosedur

1) meneliti semua alat dan komponen sebelum digunakan.

2) Mengukur tahanan-dalam dari semua alat ukur yang dipakai.

3) Membuat rengkaian seperti pada Gambar 5(a). mengukur tegangan

terminal dari sumber sebanyak 2 kali dengan batas ukur yang berbeda.

4) Memberi beberapa tanda pada tahanan geser kemudian untuk setiap tanda

ukurlah tahanannya.

5) Dalam keadaan saklat S terbuka. Memilih posisi pada tahanan geser

dengan nilai resistansi terbesar.



6) Menutup saklar S kemudian catat dengan cepat penunjukan voltmeter V1

dan amperemeter A1. [Catatan: setiap pengamatan yang dilakukan tidak

boleh lebih dari 10 detik]. Cantumkan data pada Tabel 1.

7) Membuka saklar S jika pengukuran telah selesai dilakukan.

8) Melakukan seperti langkan nomor (6) dan (7) diatas untuk nilai-nilai

tahanan geser uang lainnya sampai yang terkecil.

9) Membuat rangkaian seperti pada Gambar 5(c), kemudian mengulangi

mengukur tegangan terminal dari sumber sebanyak 2 kali dengan

menggunakan batas ukur yang berbeda dan selanjutnya mengulangi

langkah nomor (5) sampai (8) diatas.

10) Membuat rangkaian seperti pada Gambar 5 (b)

11) Dalam keadaan saklar S terbuka, menaikkan keluaran sumber tegangan

pada nilai tertentu kemudian melakukan pengukuran sebanyak 2 kali

dengan menggunakan batas ukur yang berbeda

12) Pada nilai tahanan geser yang terbesar, menutup saklar S kemudian

mencatat dengan cepat penunjukan pada voltmeter V1 dan amperemter A1

13) Membuka saklar S jika pengukuran telah selesai dilakukan

14) Melakukan langkah nomor (12) dan (13) diatas untuk nilai lainnya yang

berbeda sampai nilai tahanan geser yang paling kecil

15) Membuat rangkaian seperti pada Gambar 5 (d), dalam keadaan saklar S

terbuka, menaikkan keluaran sumber tegangan pada nilai tertentu

kemudian melakukan pengukuran sebanyak 2 kali dengan menggunakan

batas ukur yang berbeda. Selanjutnya mengulangi langkah nomor (11)

sampai (14) diatas.

F. Hasil

Tabel 1. Hasil percobaan penyaluran daya maksimum dengan sumber

tegangan ac konstan.

No. RL () Sumber Tegangan Konstan



rA= 0,8 rV1=160 k rv2 = 1000 k

V1= 14,4 V V2 = 14 V Rd= 2

V1

[V]

I1

[A]

1. 75 14,4 0,2

2. 65 14,4 0,26

3. 55 14,4 0,29

4. 45 14,2 0,36

5. 35 14 0,44

6. 25 13,6 0,66

7. 15 12,6 1,8


tegangan ac variabel.

No. RL ()

Sumber Tegangan Variabel

rA = 0,8 rV1 =160 k rv2 = 1000 k

V1= 15V V2 = 15 V Rd= 6

V1

[V]

I1

[A]

1. 75 15 0,2

2. 65 15 0,26

3. 55 15 0,3

4. 45 14,8 0,37

5. 35 14,8 0,46

6. 25 14,4 0,69

7. 15 14,2 1,18



G. Analisa Data


tegangan ac kosntan.

No.RL

()

Sumber Tegangan Konstan

rA= 0,8 rV1=160 k rv2 = 1000 k

V1= 14,4 V V2 = 14 V Rd= 2

V1

[V]

I1

[A]

=

RL

Rd+RL

PL (W) =

E2

2(Rd+RL)

1. 75 14,4 0,2 0,974026 7983,36

2. 65 14,4 0,26 0,970149 6946,56

3. 55 14,4 0,29 0,964912 5909,76

4. 45 14,2 0,36 0,957447 4738,54

5. 35 14 0,44 0,945946 3626

6. 25 13,6 0,66 0,925926 2496,96



7. 15 12,6 1,8 0,882353 1349,46

Efisiensi untuk penyaluran beban () percobaan untuk data ke-1 :

= RL

Rd+RL

= 75

2+75

= 0,97402567

Harga daya maksimum (PL) percobaan untuk data ke-1 :

PL = E2

2(RL+Rd)

= (14,4)2

2(75+2) = 7983,36 W


tegangan ac variabel

No.RL

()

Sumber Tegangan variabel

rA= 0,8 rV1=160 k rv2 = 1000 k

V1= 15 V V2 = 15 V Rd= 6

V1

[V]

I1

[A]

=

RL

Rd+RL

PL (W) =

E2

2(Rd+RL)

1. 75 15 0,2 0,925926 9112,5

2. 65 15 0,26 0,915493 7987,5

3. 55 15 0,3 0,901639 6862,5

4. 45 14,8 0,37 0,882353 5585,52

5. 35 14,8 0,46 0,853659 4490,32

6. 25 14,4 0,69 0,806452 3214,08



7. 15 14,2 1,18 0,714286 2117,22

Efisiensi untuk penyaluran beban () percobaan untuk data ke-1 :

= RL

Rd+RL

= 75

6+75

= 0,925926

Harga daya maksimum (PL) percobaan untuk data ke-1 :

PL = E2

2(RL+Rd)

= (15)2

2(75+6) = 9112,5 W

Grafik PL terhadap RL ( pada rangkaian 5(c) )

15 25 35 45 55 65 750

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

Grafik η terhadap RL ( pada rangkaian 5(c) )


RL

LP


15 25 35 45 55 65 750.82

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

Grafik PL terhadap RL ( pada rangkaian 5(d) )

15 25 35 45 55 65 750

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000


LP

RL

RL

η


Grafik η terhadap RL ( pada rangkaian 5 (d) )

15 25 35 45 55 65 750

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

H. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan

bahwa:

Semakin besar tahanan yang dipakaikan pada beban, maka semakin besar

pula daya yang disalurkan oleh pencatu daya.

Semakin besar tahanan yang digunakan pada beban, maka semaki besar

efisiensi pencatu daya yang terjadi

Tahanan dalam juga berpengaruh ada daya yang dihasilkan.


RL

η

laporan penyaluran daya maksimum revisi 2 (1)

Documents