Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini

1

Kuliah terbuka kali ini berjudul

“Analisis Rangkaian Listrikdi Kawasan Waktu”

2

Disajikan olehSudaryatno Sudirham

melaluiwww.darpublic.com

3

Isi Kuliah Akan mencakup:

1. Pendahuluan2. Besaran Listrik dan Peubah Sinyal3. Model Sinyal4. Model Piranti5. Hukum-Hukum Dasar 6. Kaidah-Kaidah Rangkaian7. Teorema Rangkaian8. Metoda Analisis9. Aplikasi Pada Rangkaian Pemroses Energi (Arus

Searah)10.Aplikasi Pada Rangkaian Pemroses Sinyal (Dioda &

OpAmp)11.Analisis Transien Rangkaian Orde-112.Analisis Transien Rangkaian Orde-2

4

Sesi 1

Pendahuluan

• Cakupan bahasan• Penyediaan energi• Penyediaan informasi• Peran Rangkaian Listrik• Pengertian Analisis Rangkaian Listrik• Struktur Dasar Rangkaian Listrik• Landasan Untuk Melakukan Analisis

5

Pembahasan Analisis Rangkaian Listrik

Mencakup

Sinyal Sinus &

Bukan Sinus

Keadaan Mantap

Keadaan Transien

Analisis di

Kawasan s

(Transf . Laplace)

Sinyal Sinus

Keadaan Mantap

Analisis di

Kawasan Fasor

Analisis di

Kawasan Waktu

Sinyal Sinus &

Bukan Sinus

Keadaan Mantap

Keadaan Transien

6

Banyak kebutuhan manusia, seperti: Sandang Pangan Papan Kesehatan Keamanan Energi Informasi Pendidikan Waktu Senggang dll.

Sajian pelajaran ini

terutama terkait

pada upaya pemenuhan kebutuhan energi dan

informasi

7

Penyediaan Energi Listrik

Energi yang dibutuhkan manusia tersedia di alam, namun tidak selalu dalam bentuk yang dibutuhkan

Energi di alam terkandung dalam berbagai bentuk sumber energi primer:

• air terjun, • batubara, • minyak bumi,• panas bumi,• sinar matahari, • angin, • gelombang laut,• dan lainnya.

Sumber energi juga tidak selalu berada di tempat di mana ia dibutuhkan

8

Manusia melakukan upaya konversi (pengubahan bentuk) energi.

Energi di alam yang biasanya berbentuk non listrik, dikonversikan menjadi energi listrik.

Dalam bentuk listrik ini, energi dapat dengan lebih mudah • disalurkan• didistribusikan • dikendalikan

Di tempat tujuan ia kemudian dikonversikan kembali ke dalam bentuk yang sesuai dengan kebutuhan, energi

• mekanis, • panas, • cahaya, • kimia.

9

Penyediaan energi listrik dilakukan melalui serangkaian tahapan, seperti dalam cintoh berikut:

energi mekanis diubah menjadi energi listrik

energi listrik diubah menjadi energi listrik pada tegangan yang lebih

tinggi

energi listrik ditransmisikan

energi kimia diubah menjadi energi panas

energi panas diubah menjadi energi

mekanis

pengguna tegangan menengah

pengguna tegangan rendah

TRANSFORMATORGARDU DISTRIBUSI

BOILER

TURBIN

GENERATOR

pengguna tegangan tinggi

10

Penyediaan Informasi

• informasi ada dalam berbagai bentuk • tersedia di di berbagai tempat • tidak selalu berada di tempat di mana ia dibutuhkan

Berbagai bentuk informasi dikonversikan ke dalam bentuk sinyal listrik

Sinyal listrik disalurkan ke tempat ia dibutuhkan

Sampai di tempat tujuan sinyal listrik dikonversikan kembali ke dalam bentuk yang dapati ditangkap oleh indera manusia

ataupun dimanfaatkan untuk suatu keperluan lain (pengendalian misalnya).

11

Mesin Listrik dan Komponen Elektronika

Jika dalam penyediaan energi kita memerlukan mesin-mesin besar untuk mengubah energi yang

tersedia di alam menjadi energi listrik, dalam penyediaan informasi kita memerlukan rangkaian elektronika untuk mengubah informasi menjadi sinyal-sinyal listrik agar dapat dikirimkan dan

didistribusikan untuk berbagai keperluan.

12

13

Pemrosesan Energi danPemrosesan Informasi

dilaksanakan dengan memanfaatkanrangkaian listrik

Rangkaian listrik merupakan interkoneksi berbagai piranti yang secara bersama melaksanakan tugas tertentu

14

Untuk mempelajari perilaku suatu rangkaian listrik kita melakukan analisis rangkaian listrik

Untuk keperluan analisis: • rangkaian listrik dipindahkan ke atas kertas dalam bentuk

gambar. • piranti-piranti dalam rangkaian listrik dinyatakan dengan

menggunakan simbol-simbol• untuk membedakan dengan piranti yang nyata, simbol ini kita

sebut elemen

Gambar rangkaian listrik disebut diagram rangkaian,

15

PirantiDia

gram

Ran

gkaia

n

Perubahan besaran fisis yang terjadi dalam rangkaian kita

nyatakan dengan model matematis yang kita sebut

model sinyal Perilaku piranti kita nyatakan dengan model matematis yang

kita sebut model piranti

+

Elemen (Simbol Piranti)

16

Struktur Dasar Rangkaian Listrik

Struktur suatu rangkaian listrik pada dasarnya terdiri dari tiga bagian, yaitu

SumberSaluranBeban

17

+

Bagian yang aktif memberikan daya

(sumber)

Penyalur dayaBagian yang pasif

menyerap daya(beban)

Dalam kenyataan, rangkaian listrik tidaklah sederhana

Jaringan listrik juga memerlukan sistem pengendali untuk mengatur aliran energi ke beban.

Jaringan listrik perlu dilindungi dari berbagai kejadian tidak normal yang dapat menyebabkan kerusakan piranti.

Jaringan perlu sistem proteksi untuk mencegah kerusakan

18

+

Pada jaringan penyalur energi listrik, sumber mengeluarkan daya sesuai dengan permintaan beban. Saluran energi juga menyerap daya.

Alih daya ke beban akan maksimal jika tercapai matching (kesesuaian) antara sumber dan beban.

Pada rangkaian penyalur informasi, daya sumber terbatas. Oleh karena itu alih daya ke beban perlu diusahakan semaksimal mungkin.

19

Keadaan transien

Kondisi operasi rangkaian tidak selalu mantap.

Pada waktu-waktu tertentu bisa terjadi keadaan peralihan atau keadaan transien

Misal: pada waktu penutupan saklar

+

20

Landasan Untuk Melakukan Analisis

Untuk melakukan analisis rangkaian kita memerlukan pengetahuan dasar sebagai

pendukung.Pengetahuan dasar yang kita perlukan ada empat

kelompok yaitu:

21

1. Hukum-Hukum Rangkaian2. Kaidah-Kaidah Rangkaian 3. Teorema Rangkaian 4. Metoda-Metoda Analisis

Hukum-Hukum Rangkaian

22

Ada dua hukum rangkaian yang akan kita pelajari yaitu

Hukum OhmHukum Kirchhoff

Kaidah-Kaidah Rangkaian

Rangkaian EkivalenKaidah Pembagi TeganganKaidah Pembagi arusTransformasi Sumber

Kaidah rangkaian merupakan konsekuensi dari hukum rangkaian.

Kaidah ini dapat kita gunakan langsung dalam perhitungan-perhitungan, tanpa harus membuktikannya lagi. Kaidah rangkaian yang akan kita pelajari adalah:

Teorema Rangkaian

23

Akan kita pelajari bahwa dalam melakukan analisisrangkaian, kita membuat model rangkaian dengan karakter linier.

Sifat linier dari model rangkaian ini memunculkan teorema rangkaian yang merupakan teori rangkaian. Teorema-teorema

rangkaian yang akan kita pelajari adalah:

Prinsip ProporsionalitasTeorema SuperposisiTeorema Thevenin Teorema NortonTeorema SubstitusiTeorema MilmannTeorema TellegenTeotrema Alih Daya Maksimum

Metoda Analisis

24

Metoda analisis yang akan kita pelajari terdiri dari dua kelompok yaitu :

Metoda Analisis Dasardan

Metoda Analisis Umum

Metoda analisis dasar digunakan untuk rangkaian-rangkaian sederhana.

Metoda analisis umum digunakan pada rangkaian yang lebih rumit.

25

Metoda Reduksi RangkaianMetoda Unit OutputMetoda SuperposisiMetoda Rangkaian Ekivalen TheveninMetoda Rangkaian Ekivalen Norton

Metoda Analisis Dasar yang akan kita pelajari adalah:

Metoda Analisis Umum yang akan kita pelajari adalah:

Metoda Tegangan Simpuldan

Metoda Arus Mesh

Secara singkat, landasan untuk melakukan analisis rangkaian terlihat dalam diagram berikut:

Hukum-Hukum RangkaianKaidah-Kaidah Rangkaian Teorema Rangkaian Metoda-Metoda Analisis Hukum Ohm

Hukum Kirchhoff

Rangkaian EkivalenKaidah Pembagi TeganganKaidah Pembagi arusTransformasi Sumber

ProporsionalitasSuperposisiThevenin NortonSubstitusiMilmannTellegenAlih Daya Maksimum

Metoda Analisis Dasar:Reduksi Rangkaian

Unit OutputSuperposisi

Rangkaian Ekivalen TheveninRangkaian Ekivalen Norton

Metoda Analisis Umum:

Metoda Tegangan SimpulMetoda Arus Mesh

26

Kuliah Terbuka

Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan Waktu

Sesi-1

Sudaryatno Sudirham

27