MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK

MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN LISTRIK

PERCOBAAN 1
RANGKAIAN THEVENIN
Tujuan Percobaan :
• Mempelajari perbedaan antara daya semu dan daya nyata pada rangkaian AC
• Menunjukkan penggunaan theorema Thevenin dalam menyelesaikan masalah-masalah pada rangkaian listrik
• Membuktikan theorema Thevenin secara eksperiment

DASAR TEORI
Pada teorema ini berlaku bahwa : Suatu rangkaian listrik dapat disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu buah sumber tegangan yang dihubungserikan dengan sebuah tahanan ekivelennya pada dua terminal yang diamati. Tujuan sebenarnya dari teorema ini adalah untuk menyederhanakan analisis rangkaian, yaitu membuat rangkaian pengganti yang berupa sumber tegangan yang dihubungkan seri dengan suatu resistansi ekivalennya. Langkah- langkah yang diterapkan dalam penerapan Thevenin adalah sebagai berikut :

1. Menentukan terminal terbuka yang dilakukan dengan memisahkan sebuah resistor.
2. Menghitung tegangan pengganti pada terminal terbuka tersebut.
3. Menggambar kembali rangkaian ( tidak ada resistor yang disisakan ) dengan cara mengganti setiap sumber arus dengan rangkaian listrik.
4. Menghitung tegangan pengganti rangkaian baru yang terdiri dari tegangan pengganti yang dirangkai dengan tahanan pengganti.
5. Menyusun rangkaian baru yang terdiri dari tegangan pengganti yang dirangkai secara seri dengan tahanan pengganti.

Gambar 1.1. Rangakaian Thevenin dan Ekivalensinya

Rangkaian Norton
Pada teorema ini berlaku bahwa :Suatu rangkaian listrik dapat disederhanakan dengan hanya terdiri dari satu buah sumber arus yang dihubungparalelkan dengan sebuah tahanan ekivelennya pada dua terminal yang diamati.
Tujuan teorema Norton adalah untuk menyederhanakan analisis rangkaian, yaitu dengan membuat rangkaian pengganti yang berupa sumber arus yang diparalel dengan suatu tahanan ekivalennya.

Langkah-langkah penyelesaian dengan teorema Norton
• Cari dan tentukan titik terminal a-b dimana parameter yang ditanyakan.
• Lepaskan komponen pada titik a-b tersebut, short circuit kan pada terminal a-b kemudian hitung nilai arus dititik a-b tersebut (Iab = Isc = IN).
• Jika semua sumbernya adalah sumber bebas, maka tentukan nilai tahanan diukur pada titik a-b tersebut saat semua sumber di non aktifkan dengan cara diganti dengan tahanan dalamnya (untuk sumber tegangan bebas diganti rangkaian short circuit dan untuk sumber arus bebas diganti dengan rangkaian open circuit) (Rab = RN = Rth).
• Jika terdapat sumber tak bebas, maka untuk mencari nilai tahanan pengganti Nortonnya didapatkan dengan cara
• Untuk mencari Voc pada terminal titik a-b tersebut dibuka dan dicari tegangan pada titik tersebut (Vab = Voc).
• Gambarkan kembali rangkaian pengganti Nortonnya, kemudian pasangkan kembali komponen yang tadi dilepas dan hitung parameter yang ditanyakan.
Peralatan dan Komponen Pecobaan :
1. Multimeter
2. Power Suply
3. resistor
4. Breadboard
Langkah dan Prosedur Percobaan :
1. Rangkaian Thevenin dengan satu sumber
a. Rangkailah rangkaian seperti pada gambar 1.1
b. Pindahkan beban RL dan ukur tegangan yang melewati titik beban R2
c. Pindahkan sumber tegangan den rubahlah menjadi rangkaian tertutup, kemudian ukur tahanan yang melewati titik beban RL
d. Dengan hasil pengukuran tegangan dan resistansi diatas , gambarlah suatu rangkaian yang menunjukkan resistansi dan tegangan yang diseri.
e. Rangkailah rangkaian yang didapatkan dari langkah d, kemudian letakkan RL kembali dan ukur drop tegangan yang melewati dua resistor tersebut.
f. Kurlah arus yang melewati beban RL

Gambar 1.2 Rangkaian Thevenin dengan satu sumber

2. Rangkaian Thevenin dengan dua sumber
a. Rangkailah rangkaia seperti pada gambar 1.2
b. Pindahkan beban R1
c. Pindahkan sumber V2 dan rubahlah menjadi rangkaian short circuit
d. Ukur drop tegangan yang melewati R2
e. Ulangi langkah diatas, pindahkan beban RL, lalu pasang kembali sumber V2 dan pindahkan V1, serta ukur drop tegangan yang melewati R1
f. Jumlahkan dua drop tegangan tersebut
g. Pindahkan V1 dan V2 serta rubahlah rangkaian menjadi short circuit
h. Kurlah arus yag melewati beban RL

Gambar 1.3 Rangkaian Thevenin dengan dua sumber

PERCOBAAN II
IMPEDANSI RANGKAIAN RC SERI dan RL SERI

Tujuan Percobaan :
• Untuk menentukan impedansi rangkaian RL seri secara eksperiment dan membangdingkan dengan rumus
• Untuk menentukan impedansi rangkaian RC seri secara eksperiment dan membangdingkan dengan rumus
Istilah impedansi dengan symbol Z menunjukkan perlawanan total rangkaian terhadap arus bolak – balik. Telah diketahui bahwa inductor dan kapasitor mempunyai perlawanan (XL dan Xc ) yang terjadi saat arus bolak balik dilewatkan pada komponen itu. Sedangkan resistor mempunyai perlawanan yang sama untuk kedua arus jenis bolak – balik atau searah.
Dengan menggunakan analisa vector, diperoleh impedansi Z rangkaian RL seri diberikan dengan persamaan :
Z = ( R2 + XL2 )1/2 Atau Z = V/I
Untuk rangkaian RC seri, nilai Z dapat dihitung dengan sedikit perbedaan rumus, yaitu :
Z = (R2 + Xc2 )1/2
Impedansi tidak dapat diukur dengan ohmmeter. Pada kenyataan hanya sedikit sekali rangkaian yang bersifat resistif merni. Banyak resistor bertindak sebagai inductor kecil pada frekuensi tinggi. Karena hamper semua rangkaian bebarapa Xc dan XL, sehingga impedansi selalu digunakan. Impedansi dapat ditemukan pada antenna, speaker, amplifier, dan lain – lain. Apabila ada dua komponen atau lebih yang tidak match atau tidak sama sekali impedansi maka akan mengakibatkan kerugian daya, distorsi atau bahkan kerusakan komponen dapat terjadi. Misalnya jika speaker dengan impedansi 3 ohm dipakai diamplifier dengan impedansi 8 ohm, maka volume akan turun, beberapa respon frekuensi akan hilang, dan transistor dirangkaian out put akan rusak. Umumnya semakin besar ketidakcocokan impedansi, semakin besar masalah yang ditimbulkan.
Rangkaian RL sederhana
Analisis transient dengan meninjau rangkaian RL seri yang sederhana yang diperlihatkan dalam gambar. Arus yang berubah – ubah dinyatakan terhadap waktu sebagai i(t), dan misalkan nilai i(t) pada t = 0 dinyatakan sebagai I0. Maka diperoleh :

VR + VL = Ri + L di = 0……persamaan ( 2.1 )
dt

di + R (i) = 0……..persamaan ( 2.2 )
dt L

Gambar 2.1. sebuah rangkaian RL seri untuk i(t) akan ditentukan, yang memenuhi syarat awal bahwa i(t) = I0
Rangkaian RC sederhana
Kombinasi seri dari satu tahanan dan satu kapasitor mempunyai keperluan praktis yang lebih besar dari pada kombinasi sebuah tahanan dan sebuah inductor. Bila para insinyur memepunyai kebebasan memilih diantara penggunaan sebuah kapasitor dan penggunaan sebuah inductor, misalnya didalam jaringan kopling sebuah penguat elektronik, didalam jaringan kompensasi sebuah system control otomatik, atau didalam sintesis jaringan penyama, bilamana mungkin mereka akan lebih sika memilih jaringan RC daripada jaringan RL. Alas an pemilihan ini adalah rugi – rugi yang lebih kecil yang terdapat didalam kapasitor fisis, biayanya lebih rendah, aproksimasi yang lebih baik yang dibuat oleh model matematis pada elemen fisis yang dinyatakan, dan ukuran yang lebih ringan seperti yang seperti diberi contohnya oleh kapasitor didalam rangkaian hybrid dan rangkaian terpadu.
Mari lihat sejauh mana analisis rangkaian RL pararel berpadanan dengan analisis rangkaian RL. Rangkaian RC diperlihatkan pada gambar; I

Gambar 2.2. Rangkaian RC pararel
Peralatan dan Komponen Percobaan :
1. Multimeter
2. Sinyal generator
3. Osiloskop
4. Resistor
5. Induktor
6. Breadboard

(a) (b)

(c)
Gmbar 2.3 (a) Rangkaian RC seri (b) Rangkaian RL seri (c) Rangkaian RLC seri
Langkah dan Prosedur Percobaan :
1. Ukurlah harga R
2. Susun rangkaian seperti gambar
3. Ukurlah tegangan Vr, Vs, dan Z
4. Hitung sudut phase
5. Gunakan osiloskop dan prosedur untuk menentukan sudut phase antara V dan I rangkaian
6. Gunakan yang terukur untuk menentukan PF

PERCOBAAN III
RANGKAIAN RESONANSI SERI DAN PARAREL

Tujuan Percobaan :
1. Untuk membuktikan secara eksperimen, bahwa frekuensi resonansi fr dari rangkaian seri LC adalah sebagai berikut :
fr = 1 / (2 LC )
2. Untuk membuktikan bahwa Z pada keadaan resonansi sama dengan R
3. Mengetahui penentuan frekuensi resonansi secara eksperimen pada rangkaian LC pararel
4. Mengetahui efek dan frekuensi pada impedansi rangkaian LC pararel

Dasar teori
Impedansi RLC
Telah kita lihat bahwa reaktansi dari induktor dan kapasitor pada diagram phasor berada pada posisi 180 saling berlawanan. Jika Xc dan XL berharga sam, maka secara diagram keduanya saling menghilangkan. Sehinggga harga impedansi dari rangkaian seri RLC sama dengan harga R. Kita dapat membuktikan hal ini dengan rumus atau dengan vektor ( diagram phasor ) seperti pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Rangkaian RLC seri dan diagram phasor
Resonansi
Respon frekuensi dari Xc dan XL juga berlawanan seperti yang terlihat pada gambar 3.1. Semakin besar harga frekunsi, maka semakin kecil harga Xc dan semakin besar harga XL. Pda saat terjadi resonansi ( Xc = XL ) maka harga reistansi dari rangkaian menjadi minimum, sedangkan harga arus rangkaian menjadi maksimum. Jika kedua reaktansi tersebut tidak sama, maka impedansi akan semakin besar atau naik dan arus semakin kecil atau turun. Jadi rangkaian resonansi seri mempunyai impedansi rendah pada keadaan resonansi dan mempunyai impedansi tertinggi pada semua harga resonansi yang lain.
Untuk menghitung impedansi rangkaian RLC seri maka dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Z = R2 + ( Xc2 – XL2 )1/2
Frekuensi resonansi dari rangkaian LC dapat ditentukan dengan rumus :
fr = 1 / (2 LC )
dimana, fr = Frekuensi resonansi
L = Induktansi ( H )
C = Kapasitansi ( F )

Rangkaian resonansi seri memberikan arus inductor dan tegangan kapasitor yang lebih besar dari pada tegangan sebesar faktor QOS. Rangkaian seri memberi pembebasan tegangan pada resonansi.
Resonansi parallel memberikan suatu frekuensi dimana terjadinya impedansi maksimum pada rangkaian parallel atau dengan kata lain frekuensi dimana impedansi parallel dari sirkuit memiliki faktor day sama dengan satu untuk rangkaian dengan faktor kualitas coil (Q) tinggi. Rumus untuk menghitung frekuensi resonansi pada rangkaian parallel sama dengan rumus yang digunakan pada rangkaian resonansi seri.

Gambar 3.2 Rangkaian resonansi paralel
Pertama terapan definisi resonansi kepada jaringan RLC paralel yang diperlihatkan dalam gambar 2.3 dalam bnanyak situasi praktis rangkaian ini adalah aproksimasi yang sangat baik dari rangkaian yang dapat dibuat dalam laboratorium dengan menghubungkan induktor fisis pararel dengan sebuah kapasitor fisis.Dimana kombinasi pararel ini digerakkan oleh sumber energi yang mempunyai impedansi keluaran yang sangat tinggi.
Harga maksimum magnitude respons dan frekuensi dimana maksimum terjadi tidak selalu didapatkan dengan begitu mudah.Didalam rangkaian resonansi yang kurang standar kita mungkin perlu menyatakan magnitude respons dalam bentuk analistis biasanya sebagai angka kuadrat dari jumlah bilangan rill,kuadrat dan bilangan imajinir kuadrat ,kemudian harus mendeferisialkan ungkapan ini terhadap frekuensi.samakan turunan dengan nol,pecahan untuk frekuensi respons maksimum dan yang terakhir substitusikan frekuensi ini kedalam ungkapan magnitude untuk mendapatkan respons amplitude
Frekuensi resonansi rangkaian resonansi pararel
Resonansi pararel dapat ditinjau sebagai frekuensi dimana terjadinya impedansi maksimum pada rangkaian pararel atau dengan kaya lain frekuensi dimana impedansi pararel dari sirkuit memiliki faktor daya sama dengan satu. Untuk rangkaian dengan faktor kualitas coil ( Q ) tinggi, rumus untuk menghitung frekuensi resonansi fr pada rangkaian pararel sama dengan rumus yang digunakan pada rangkaian resonansi seri.
Pada rangkaian resonansi seri, terjadi impedansi minimum dan arus yang mengalir dari sumber pada saat resonansi adalah makimum. Hal ini disebabkan oleh terjadinya beda tegangan pada L dan C yang memilii beda fasa 180 dan saling menghilangkan. Reaktansi pun saling menghilangkan dan hanya menyisakan resistansi pada rangkaian untuk dilalui arus. Pada rangkaian LC pararel terdapat sedikit perbedaan. Dalam hal ini terdapat dua jalur aliran arus. Dan karena pada saat resonansi Xc = XL, maka arus yang mengalir pada tiap jalur adalah sama. Meski demiian, karena arus memiliki beda fasa 180 maka arus total atau arus sumber yang keluar dari rangkaian pararel adalah saling menghilangkan. Atau dapat dikatakan bahwa arus total adalah jumlahan phasor dari tiap – tiap cabang arus. Karena keduanya berlawanan pada saat resonansi, maka jumlahan phasor akan sama dengan nol. Hingga dapat dikatakan bahwa pada rangkaian resonansi pararel, arus pada saat terjadi resonansi adalah minimum dan impedansinya maksimum.
Impedansi rangkaian maksimum didefinisikan sebagai :
Z = Vs / I line
Kurva Xc dan Xl pada gambar dibawah menunjukkan konsep dasar dari Z maksimum pada saat resonansi.Bila diperhatikan pada frekuensi diatas fr cabang induktor memiliki reaktansi rendah. Pada frekuensi tinggi, cabang induktor memilki reaktansi rendah. Dan hanya pada satu frekuensi fr saja terdapat reatansi yang cukup signifikan pada kedua cabang. Hingga pada saat resonansi Z adalah maksimum.

Gambar 3.3 Max pada saat resonansi
Berlawanan dengan arus sumber atau arus total, arus yang berputar dalam rangkaian paralel ternyata cukup tinggi pada saat resonansi. Arus yang berputar ini adalah arus yang memantul antara kapasitor dan induktor sehingga akan selalu mengisi dan menghilangkan.

Impedansi Rangkaian Resonansi Paralel
Pada gambar berikutnya menunjukkan grafik impedansi terhadap frekuensi padarangkaia resonansi paralel Gambar tesebut hampr serupa dengan grafik karakteristik respon frekuensi dar rangkaian resonansi seri, dimana memperlihatkan bahwa impedansi rangkaian adalah maksimum pada saatresonansi.
Impedansi dan rangkaian LC paralel dapatditentukan secara matematis. Impedansi dihitung dengan :
Z = Vs / I line
Dimana Z adalah impedansi dalam ohm. Vs adalah sinyal dalam volt yang diukur pada rangkaian paralel, dal I line adalah arus sumber atau arus total dalan ampere. Z dapat pula dihitung dengan menggunakan rumus :
Z = {R +(XL – XC) }

Gambar 3.4 Reaksi induktor dan kapasitor yang berlawanan
Dengan bertambahnya frekuensi
Arus sumber dapat dihitung secara experiment dengan menyisipkan ampermeter AC kedalam jalur seperti pada gambar. Namun perlu diperhatikan bahwa tiap pengukuran arus haruslah memperhatikan keakuratan meter dalam frekuensi yang sedang diukur. Cara lain yang dapat dilakukan dalam mengukur arus sumber adalah dengan mengukur tegangan pada resistansi seri menerapkan hukum ohm.

Peralatan Dan Komponen Percobaan
1. Osiloskop
2. Sinyal Generator
3. Induktor 25-35 mH
4. Kapasitor 0.001 F
5. Resistor10 K ohm, 100 ohm
6. Breadboard
Langkah dan Prosedur Percobaan :
1. Resonansi Seri
a. Buat rangkaian seperti gambar 3.5
b. Hitung frekuensi resonansi (Hz)
c. Hubungkan osiloskop pada titik C, amati Vcdengan mengubah ubah harga frekuensi sinyal input disekitar frekuensi yang telah dihitung pada tahap 2, maka anda akan mendapatkan pendekatkan nilai Fr dan saat Vc max (catat nilai Fr pada kondisi ini).
d. Set generator diatas dan dibawah Fr. Pada setiap ste ukur VC dan catat pada tabel.
e. Dari hasil diatas, gambar kurva frekuensi
f. Tempatkan resisor dalam rangkaian secara seri

Gambar 3.5 Resonansi seri
2. Resonansi Peralel
a. Rangkaia rangkaian seperto pada gambar 3.6, hitung frekuensi resonansi (teoritis) sebelum praktikum.
b. Ubah ubah frekuensi sumber (sinyal generator) pada frekuensi disekitar frekuensi resonansi yang telah dihitung. Gunakan osiloskop untuk mengukur VR.Frekuensi resonansi adalah frekuensi dimana VR minimum.
c. Cek tegangan output sinyal generator. Untuk tiap perubahan frekuensi diusahakan tegangan output sinyal generator tidak berubah dari kondis awal.
d. Ukur VR tiap 500 Hz dan fr hingga fr kurang lebih 3000Hz, dan catat hasilnya pada tabel.

Gambar 3.6 Resonansi paralel

PERCOBAAN IV
RANGKAIAN FILTER

Tujuan Percobaan :
• Memahami prinsip kerjadan macam dari rangkaian filter
• Mengetahui aplikasi rangkaian filter

Dasar Teori
Rangkaian filter merupakan rangkaian pelewat jalur frekuensi tertentu dengan melakukan penguatan pada frekuensi tertentu atau melakukan pelemahan ada frekuensi tertentu. Tanggapan frekuensi umum dari sebuah rangkaian filter adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1 Tanggapan amplitude rangkaian filer
Frekuensi yang memberikan amplitudo maksimum disebut frekuensi pusat. Jalur frekuensi yang dilewatkan didefinisikan sebagai :

Dengan wc1 dan wc2 disebut titik potong yang didefinisikan sebagai frekuensi dengan amplitudo sebesar 1/v2 kali amplitude maksimum. Sedangkan lebar pelewat jalur atau bandwidth adalah :

Untuk rangkaian RLC parallel, memiliki bandwidth sebesar :

Terdapat berbagai macam rangkaian filter yang tergabtung pada frekuensi yang dilewatkan yaitu Low Pass Filter, High Pass Filter, Bandstop Filter dan Bandpass Filter. Perbedaan dari keempat rangkaian filter tersebut adalah frekuensi yang dilewatkanole rangkaian.
Low Pass Filter
Sebuah rangkaian filter yang memberikan out put yang tetap hingga pada frekuensi cut-off (F ) dan kemudian tidak mengeluarkan out put jika frekuensi input berada diatas frekuensi cut-off tersebut, maka rangkaian ini adalah rangkaian low pass filter. Rangkaian Lowpass Filter melewatkan frekuensi rendah dan menahan frekuensi tinggi. Frekuensi kritis adalah frekuensi dimana perbandingan antara tegangan out put terhadap tegangan input adalah 0,707. Jika hubungan dengan nilai resistor dan kapasitor, maka persamaan frekuensi kritis adalah :

Gb 4.2 Low Pass Filter

High Pass Filter
Sebuah rangkaian filter yang memberikan out put yang tetap dimulai pada frekuensi cut-off (F ) dan tidak mengeluarkan out put jika frekuensi input berada oada dibawah frekuensi cut-off tersebut, maka rangkaian ini adalah rangkaian high pass filter.Rangkaian highpass filter melewatkan frekuensi tinggi fan menghambat frekuensi rendah. Sama dengan lowpass penolakannya tidak tajam tetapi terdistribusi pada kisaran frekuensi ktritisnya sama dengan frekuensi kritis pada Lowpass Filter.

Gb 4.3 High Pass Filter

Peralatan dan Komponen percobaan :
1. Resistor, inductor dan kapasitor
2. Breadboard
3. Osiloskop
4. Sinyal Generator

Langkah dan Prosedur Percobaan :
1. Buat rangkaian sesuai dengan gambar 4.2 dan 4.3 diatas
2. Ayur sinyal generator pada amplitude dan frekuensi sumber sinyal generator
3. Cata hasilnya dalan bentuk Tabel
4. Ulangi untuk nilai amplitude, frekuensi, R, dan C berbeda

About these ads

16 Tanggapan

  1. Thanks Atas Penjelasannya

  2. thaks for information.

  3. bupka’s online menyediakan buku terpakai (used books) berkualitas dan asli
    original dengan harga miring, banyak buku teknik. silahkan kunjungi

    http://bupka.wordpress.com

    buku Sirkuit listrik yg dibicarakan diatas, ada stok saat ini.
    silahkan liat2 lainnya juga.

  4. maksih pak..

    ulasan anda membantu saya ngerjakan laporan..

  5. thx. atas ulasannya membantu saya dalam penyusunan Tugas akhir n praktikum

  6. terimakasih banyak
    berkat tulisan anda pengerjaan laporan praktikum saya sangat terbantu :D :D :D

  7. Pusing sekaliii….

  8. sering2lah org2 d dunia ini yg ngePost hal2 yang bermanfaat seperti ini. Trima kasih y!!!

  9. mana gambar2 ny….????
    jd kurang ngerti aq…

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: