slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Circuit Analysis Time Domain #1 PowerPoint Presentation
Download Presentation
Circuit Analysis Time Domain #1

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 53

Circuit Analysis Time Domain #1 - PowerPoint PPT Presentation


  • 202 Views
  • Uploaded on

Circuit Analysis Time Domain #1. Analisis di. Analisi. s. di. Analisis di. Kawasan. s. Kawasan Waktu. Kawasan Fasor. (Transf. Laplace). Sinyal Sinus &. Sinyal Sinus &. Sinyal Sinus. Bukan Sinus. Bukan Sinus. Keadaan Mantap. Keadaan Mantap. Keadaan Mantap. Keadaan Transien.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Circuit Analysis Time Domain #1' - amaya-mejia


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Circuit Analysis

Time Domain #1

slide2

Analisis di

Analisi

s

di

Analisis di

Kawasan

s

Kawasan Waktu

Kawasan Fasor

(Transf

.

Laplace)

Sinyal Sinus &

Sinyal Sinus &

Sinyal Sinus

Bukan Sinus

Bukan Sinus

Keadaan Mantap

Keadaan Mantap

Keadaan Mantap

Keadaan Transien

Keadaan Transien

PembahasanAnalisis Rangkaian Listrik

Akan Mencakup

slide3

AnalisisRangkaianListrik

di KawasanWaktu

Pelajaran #1

Oleh: SudaryatnoSudirham

slide4

Isi Pelajaran #1

Pendahuluan

Besaran Listrik

Peubah Sinyal

Pernyataan Sinyal

slide6

Pendahuluan

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

Sajianpelajaraniniterutamaterkaitpadaupayapemenuhankebutuhanini

slide7

Pendahuluan

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 misalnya air terjun, batubara, sinar matahari, angin dan lainnya.

Selain daripada itu, sumber energi tersebut tidak selalu berada di tempat di mana energi dibutuhkan.

Oleh karena itu diperlukan konversi (pengubahan bentuk) energi. Energi di alam yang biasanya berbentuk non listrik, dikonversikan menjadi energi listrik. Dalam bentuk listrik inilah energi dapat disalurkan dan didistribusikan dengan lebih mudah ke tempat ia diperlukan. Di tempat tujuan ia kemudian dikonversikan kembali ke dalam bentuk yang sesuai dengan kebutuhan, misalnya energi mekanis, panas, cahaya.

slide8

Pendahuluan

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 misalnya air terjun, batubara, sinar matahari, angin dan lainnya.

Selain daripada itu, sumber energi tersebut tidak selalu berada di tempat di mana energi dibutuhkan.

Oleh karena itu diperlukan konversi (pengubahan bentuk) energi. Energi di alam yang biasanya berbentuk non listrik, dikonversikan menjadi energi listrik. Dalam bentuk listrik inilah energi dapat disalurkan dan didistribusikan dengan lebih mudah ke tempat ia diperlukan. Di tempat tujuan ia kemudian dikonversikan kembali ke dalam bentuk yang sesuai dengan kebutuhan, misalnya energi mekanis, panas, cahaya.

slide9

Pendahuluan

GENERATOR

BOILER

TURBIN

Penyediaan energi listrik dilakukan melaluiserangkaian tahapan:

energikimiadiubahmenjadienergipanas

energilistrik

ditransmisikan

penggunategangantinggi

energipanasdiubahmenjadienergimekanis

TRANSFORMATOR

GARDU DISTRIBUSI

energimekanisdiubahmenjadienergilistrik

pengguna

teganganmenengah

energilistrikdiubahmenjadienergilistrikpadategangan yang lebihtinggi

pengguna

teganganrendah

slide10

Pendahuluan

Penyediaan Informasi

Demikian pula halnya dengan informasi. Informasi yang dibutuhkan manusia berada dalam berbagai bentuk dan tersedia di di berbagai tempat, tidak selalu berada di tempat di mana informasi dibutuhkan.

Oleh karena itu diperlukan konversi informasi. Berbagai bentuk informasi dikonversikan ke dalam bentuk sinyal-sinyal listrik. Sinyal listrik hasil konversi ini disalurkan ke tempat ia dibutuhkan. Sampai di tempat tujuan sinyal tersebut dikonversikan kembali ke dalam bentuk-bentuk yang dapat ditangkap oleh indera manusia ataupun dimanfaatkan untuk suatu keperluan lain (pengendalian misalnya).

Dengan cara itulah kita dapat mengetahui apa yang sedang terjadi di belahan bumi yang lain dalam waktu yang hampir bersamaan dengan berlangsungnya kejadian, tanpa harus beranjak dari rumah.

Konversi informasi dari bentuk aslinya ke bentuk sinyal listrik maupun konversi balik dari sinyal listrik ke bentuk yang dapat ditangkap indera, dilakukan dengan memanfaatkan komponen-komponen elektronika.

slide11

Pendahuluan

Penyediaan Informasi

slide12

Pendahuluan

Pemrosesan Energi dan

Pemrosesan Informasi

dilaksanakan dengan memanfaatkan

rangkaian listrik

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

slide13

Pendahuluan

Untuk mempelajari perilaku suatu rangkaian listrik kita melakukan analisis rangkaianlistrik

Untuk keperluan analisis itu, rangkaian listrik yang ingin kita pelajari kita pindahkan ke atas kertas dalam bentuk gambar. Piranti-piranti dalam rangkaian listrik kita nyatakan dengan menggunakan simbol-simbol

Gambar yang kita buat itu kita sebut diagram rangkaian, yang biasa disebut dengan singkat rangkaian.

slide14

Pendahuluan

Diagram Rangkaian

Piranti

Simbol Piranti

+

Perilaku piranti kita nyatakan dengan model matematis yang kita sebut model piranti

Perubahan besaran fisis yang ada dalam rangkaian kita nyatakan dengan model matematis yang kita sebut model sinyal

slide15

Pendahuluan

+

StrukturDasarRangkaianListrik

Bagian yang aktifmemberikandaya

(sumber)

Bagian yang pasif menyerap daya

(beban)

Penyalur daya

daya yang dikirimolehsumber > daya yang diterimabeban

tegangansumber > teganganbeban

slide16

Pendahuluan

+

CONTOH

agar bebanmenerimadayasebesar 100000 watt atau 100 kilowatt (100 kW),

sumberharusmengeluarkandaya > 100 kW, misalnya 105 kW.

Hal iniberartisaluranmenyerapdayasebesar 5 kW.

Terjadisusutdayasebesar 5 % di saluran.

Susutdaya yang terjadi di saluranmerupakanperistiwaalamiah: sebagianenergi yang dikirimolehsumberberubahmenjadipanas di saluran

slide17

Pendahuluan

+

Jika saluran dianggap ideal (tidak menyerap daya) maka gambarstrukturdasarrangkaianlistrik menjadi:

slide18

Pendahuluan

+

+ + +

Dalamkenyataan, rangkaianlistriktidaklahsederhana

Jaringanlistrikperludilindungidariberbagaikejadiantidak normal yang dapatmenyebabkanterjadinya

kelebihanarusataukelebihantegangan.

Jaringanperlusistemproteksiyaitu

proteksiaruslebihdanproteksiteganganlebih.

Jaringanlistrikjugamemerlukansistempengendaliuntukmengaturaliranenergikebeban.

slide19

+

+ + +

Padajaringanpenyalurenergilistrik, sumbermengeluarkandayasesuaidenganpermintaanbeban.

Padarangkaianpenyalurinformasi, dayasumberterbatas. Olehkarenaitualihdayakebebanperludiusahakanmaksimal.

Alihdayakebebanakanmaksimaljikatercapaimatching(kesesuaian) antarasumberdanbeban.

slide20

Pendahuluan

+

Keadaantransien

Kondisioperasijaringantidakselalumantap. Padawaktu-waktutertentu (misalnya beberapa saat yang pendek setelah penutupan ataupun pembukaan saklar)bisaterjadikeadaanperalihanataukeadaantransien.

Dalam keadaan transien, besardanbentuktegangandanarustidaksepertikeadaan dalam keadaan mantap.

Keadaan mantap adalah keadaan setelah peristiwa transien menghilang, yaitu setelahsaklar lama tertutupatautelah lama terbuka.

slide21

Pendahuluan

Contohtegangantransien

Tegangan di suatu pirantitertentu memerlukan waktu sekitar 0,004 detik untuk meningkat dari 0 V sebelum mencapai nilai keadaan mantap sebesar 12 V.

slide22

Pendahuluan

Contohtegangandanarustransien

Tegangan sumber vsmerupakantegangan sinusoidal.

Tegangan (v) dan arus (i) di piranti memerlukan waktu untuk mencapai nilai mantapnya yang akanberbentuk sinusoidal juga.

slide23

Pendahuluan

Landasan Untuk Melakukan Analisis

Hukum-Hukum Rangkaian

Kaidah-Kaidah Rangkaian

Teorema Rangkaian

Metoda-Metoda Analisis

Hukum Ohm

Hukum Kirchhoff

Proporsionalitas

Superposisi

Thevenin

Norton

Substitusi

Milmann

Tellegen

AlihDayaMaksimum

RangkaianEkivalen

KaidahPembagiTegangan

KaidahPembagiarus

TransformasiSumber

MetodaAnalisisDasar

ReduksiRangkaian

Unit Output

Superposisi

RangkaianEkivalenThevenin

RangkaianEkivalen Norton

Metoda Analisis Umum

Metoda Tegangan Simpul

Metoda Arus Mesh

slide25

Besaran Listrik

Dua besaran fisika yang menjadi besaran dasar dalam kelistrikan adalah

Muatan[satuan: coulomb]

Energi [satuan: joule]

Akan tetapikeduabesarandasarinitidak dilibatkan langsung dalam pekerjaan analisis

Yang dilibatkan langsung dalam pekerjaan analisis adalah

tegangan

joule/coulomb

[volt]

arus

coulomb/detik

[ampere]

daya

joule/detik

[watt]

ketigabesaraninimudahdiukursehinggasesuaidengan praktek engineering

slide26

Besaran Listrik

Perubahan besaran fisis yang ada dalam rangkaian kita nyatakan dengan model matematis yang kita sebut

model sinyal.

Peubah-peubah sinyal dalam analisis rang kaian adalah arus, tegangan, dan daya. Tiga peubah sinyal ini tetap kita sebut sebagai sinyal, baik untuk rangkaian yang bertugas melakukan pemrosesan energi maupun pemrosesan sinyal.

Kita akan melihat bahwa rangkaian yang akan dipelajari terbatas pada rangkaian dengan sinyal waktu kontinyu atau sinyal analog dan rangkaiannya kita sebut rangkaian analog.

slide28

Peubah Sinyal

dq

dw

dw

i=

v=

p=

dt

dq

dt

Besaran yang dilibatkan langsung dalam pekerjaan analisisdisebutpeubah sinyal yaitu:

arus

dengan simbol:i

satuan: ampere [ A ]

(coulomb/detik)

tegangan

dengan simbol:v

satuan: volt [ V ]

(joule/coulomb)

daya

dengan simbol:p

satuan:watt [ W ]

(joule/detik)

Hubungan antara arus, tegangan, daya, dengan muatan dan energi:

slide29

Peubah Sinyal

  • Sinyal listrik pada umumnya merupakan fungsi waktu, t, dan dapat kita bedakan dalam dua macam bentuk sinyal yaitu
    • sinyal waktu kontinyu atau sinyal analog
    • sinyal waktu diskrit

Sinyal waktu kontinyu mempunyai nilai untuk setiap tdan t sendiri mengambil nilai dari satu set bilangan riil

Sinyal waktu diskrit mempunyai nilai hanya pada t tertentu yaitu tn dengan tn mengambil nilai dari satu setbilangan bulat

slide30

Peubah Sinyal

v(t)

0

t

v(t)

0

t

Sinyal waktu kontinyu

(sinyal analog)

Sinyal waktu diskrit

slide31

Peubah Sinyal

piranti

+

tegangan diukur antaradua ujung piranti

Perhitungan-perhitungan dalam analisis bisa menghasilkan bilangan positif ataupun negatif. Tanda positif dan negatif tergantungdari pemilihan referensi sinyal

arus melewati piranti

KONVENSI PASIF:

Arah arus digambarkan masuk ke elemen pada titik yang bertanda “+”.

Dengan konvensi pasif ini maka:

daya positif berarti piranti menyerap daya

daya negatif berarti piranti memberikan daya

slide32

Peubah Sinyal

i2

A

B

2

+ v2

3

1

+

v1

+

v3

i1

i3

referensi arus

G

referensi tegangan umum (ground)

referensi tegangan piranti

Referensi tegangan dinyatakan dengan tanda “+” dan “” di ujung simbol piranti; ujung dengan tanda “+” dianggap memiliki tegangan (potensial) lebih tinggi dibanding ujung yang bertanda “”. Jika dalam perhitungan diperoleh angka negatif, hal itu berarti tegangan piranti dalam rangkaian sesungguhnya lebih tinggi pada ujung yang bertanda “”.

Referensi arus dinyatakan dengan anak panah. Arah anak panah dianggap menunjukkan arah positif arus. Jika dalam perhitungan diperoleh angka negatif, hal itu berarti arus pada piranti dalam rangkaian sesungguhnya berlawanan dengan arah referensi.

Suatu simpul (titik hubung dua atau lebih piranti) dapat dipilih sebagai titik referensi tegangan umum dan diberi simbol “pentanahan”. Titik ini dianggap memiliki tegangan nol. Tegangan simpul-simpul yang lain dapat dinyatakan relatif terhadap referensi umum ini.

slide33

Peubah Sinyal

CONTOH:

(isilah kotak yang kosong)

slide35

Tutorial

muatan

Simbol:q

Satuan: coulomb [ C ]

energi

Simbol:w

Satuan: joule [ J ]

arus

simbol:i

satuan: ampere [ A ]

(coulomb/detik)

tegangan

simbol:v

satuan: volt [ V ]

(joule/coulomb)

daya

simbol:p

satuan:watt [ W ]

(joule/detik)

slide36

Tutorial

piranti

CONTOH: Tegangan pada suatu piranti adalah 12 V (konstan) dan arus yang mengalir padanya adalah 100 mA. a). Berapakah daya yang diserap ? b). Berapakah energi yang diserap selama 8 jam? c). Berapakah jumlah muatan yang dipindahkan melalui piranti tersebut selama 8 jam itu?

slide37

Tutorial

piranti

CONTOH: Sebuah piranti menyerap daya 100 W pada tegangan 200V (konstan). Berapakah besar arus yang mengalir dan berapakah energi yang diserap selama 8 jam ?

slide38

Tutorial

CONTOH: Arus yang melalui suatu piranti berubah terhadap waktu sebagai i(t) = 0,05t ampere. Berapakah jumlah muatan yang dipindahkan melalui piranti ini antara t = 0 sampai t = 5 detik ?

slide39

Tutorial

1200

1000

800

600

400

200

0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

-200

CONTOH: Tegangan pada suatu piranti berubah terhadap waktu sebagai v = 220cos400t dan arus yang mengalir adalah i = 5cos400t A. a). Bagaimanakah variasi daya terhadap waktu ? b). Berapakah nilai daya maksimum dan daya minimum ?

slide40

Tutorial

CONTOH: Tegangan pada suatu piranti berubah terhadap waktu sebagai v= 220cos400tV dan arus yang mengalir adalah i = 5sin400t A.

a). Bagaimanakah variasi daya terhadap waktu ? b). Tunjukkan bahwa piranti ini menyerap daya pada suatu selang waktu tertentu dan memberikan daya pada selang waktu yang lain. c). Berapakah daya maksimum yang diserap ? d). Berapa daya maksimum yang diberikan ?

b). daya merupakan fungsi sinus. Selama setengah perioda daya bernilai posisitif dan selama setengah perioda berikutnya ia bernilai negatif. Jika pada waktu daya bernilai positif mempunyai arti bahwa piranti menyerap daya, maka pada waktu bernilai negatif berarti piranti memberikan daya

slide42

Pernyataan Sinyal

Sinyal periodik & Sinyal Aperiodik

Sinyal Kausal & Non-Kausal

Nilai sesaat

Amplitudo

Nilai amplitudo puncak ke puncak (peak to peak value)

Nilai puncak

Nilai rata-rata

Nilai efektif ( nilai rms ; rms value)

slide43

Pernyataan Sinyal

perioda

v(t)

v(t)

t

t

0

0

v(t)

v(t)

t

t

0

0

Sinyal kausal, berawal di t = 0

aperiodik

periodik

Sinyal non-kausal, berawal di t =  

slide44

Pernyataan Sinyal

Nilai sesaat

Nilai puncak

Amplitudo maksimum

v(t)

t3

t

0

t1

t2

perioda

v(t)

t

0

Amplitudo minimum

Sinyal periodik

amplitudo puncak ke puncak

slide45

Pernyataan Sinyal

v

v

T

T

6V

6V

t

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 t

4V

1 2 3 4 5 6 7 8 9

36

36

t

0 1 2 3 4 5 6 7 8 t

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Nilai rata-rata

Nilai efektif (rms)

slide47

Tutorial

6V

0 1 2 3 4 5 6 7 8 t

CONTOH: Tentukanlah nilai, tegangan puncak (Vp), tegangan puncak-puncak (Vpp), perioda (T), tegangan rata-rata (Vrr), dan tegangan efektif dari bentuk gelombang tegangan berikut ini.

slide48

Tutorial

6V

t

0

4V

1 2 3 4 5 6 7 8 9

CONTOH: Tentukanlah nilai, tegangan puncak (Vp), tegangan puncak-puncak (Vpp), perioda (T), tegangan rata-rata (Vrr), dan tegangan efektif dari bentuk gelombang tegangan berikut ini.

slide49

Tutorial

1 2 3 4 5 6 7

v

6V

t

0

CONTOH: Tentukanlah nilai tegangan puncak (Vp), tegangan puncak-puncak (Vpp), perioda (T), tegangan rata-rata (Vrr), dan tegangan efektif dari bentuk gelombang tegangan berikut ini

slide50

Tutorial

v

T

1

0

0 2 4 t

-1

CONTOH: Tentukanlah nilai tegangan puncak (Vp), tegangan puncak-puncak (Vpp), perioda, tegangan rata-rata, dan tegangan efektif dari bentuk gelombang tegangan sinus ini

v = sint V

slide51

Tutorial

v

t

T

CONTOH: Tentukanlah nilai tegangan puncak (Vp), tegangan puncak-puncak (Vpp), perioda (T), tegangan rata-rata (Vrr), dan tegangan efektif dari bentuk gelombang tegangan berikut ini

slide52

Tutorial

v

1

t

T=2

CONTOH: Tentukanlah nilai tegangan puncak (Vp), tegangan puncak-puncak (Vpp), perioda (T), tegangan rata-rata (Vrr), dan tegangan efektif dari bentuk gelombang tegangan berikut ini

slide53

Courseware

AnalisisRangkaianListrik Di KawasanWaktu

Pendahuluan, BesaranListrik, PeubahSinyal, PernyataanSinyal

Sekian

Terimakasih

Sudaryatno Sudirham