Laporan Praktikum -Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB MODUL V RANGKAIAN AC Laboratorium Dasar Teknik Elektro -Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB PDF

Preview

Summary

MODUL V RANGKAIAN AC Riyani Prima Dewi (180 13 035) Asisten: Rizky Kusumah Tanggal Percobaan: 6/11/2013 EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya Pada praktikum kali ini aka...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Laporan Praktikum -Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB MODUL V RANGKAIAN AC Laboratorium Dasar Teknik E... Riyani Prima Dewi

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Laoran osilat or elekt ro Deriz Novirain

Modul RL 2016 prodi T E maam miomi Laporan Prakt ikum - Pengenalan Inst rument asi Laborat orium Kevin Arisaput ra

MODUL V RANGKAIAN AC Riyani Prima Dewi (180 13 035) Asisten: Rizky Kusumah Tanggal Percobaan: 6/11/2013 EL2101-Praktikum Rangkaian Elektrik

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak

pada C ; tegangan ketinggian 90o dari arusnya

Pada praktikum kali ini akan dilakukan serangkaian percobaan guna memperkenalkan sifat-sifat rangkaian seri RC dan RL

2.1

RANGKAIAN RC

Kata kunci: Rangkaian AC, induktor, kapasitor 1.

PENDAHULUAN

Percobaan 5 pada Praktikum Rangkaian Elektrik dilaksanakan dengan tujuan utama mengenalkan praktikan dengan sifat-sifat rangkaian AC. Adapun tujuan-tujuan dari percobaan 5 Praktikum Rangkaian Elektrik ini, antara lain :

Gambar 2-1 Rangkaian Percobaan RC

Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis

1. Praktikan dapat memahami konsep impedansi dalam arti fisik. 2. Praktikan dapat memahami hubungan antara impedansi resistansi dan raktansi pada rangkaian. 3. Praktikan dapat memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL. 4. Praktikan dapat mengukur beda fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL 5. Praktikan dapat memahami “response” terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL.

2.

2.2

DIFERENSIATOR

Masih dari persamaan di atas, bila output diambil pada resistor Vo = Vr, untuk Vc >> Vr akan diperoleh Vi = Vc sehingga

STUDI PUSTAKA

Gelombang AC merupakan sebuah gelombang yang berbentuk sinusoidal. Pada rangkaian yang menggunakan sumber AC akan timbul response yang bergantung pada besarnya kapasitansi dan/atau induktansi dalam rangkaian tersebut.

Dengan demikian diperoleh hubungan output (Vo = Vr) dengan input (Vi) sebagai berikut

Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan phasor tegangan dan phasor arus.

2.3

Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = R i;

maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau kosinus): pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya

HIGH-PASS FILTER

Dari persamaan maka dapat dituliskan

bila diambil

,

Rangkaian merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.

pada L: tegangan mendahului 90o terhadap arusnya Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

1

2.4

INTEGRATOR

2. Osiloskop (1 buah) 3. Generator Sinyal (1 buah)

Dari persamaan bila tegangan output diambil pada kapasitor ( Vo = Vc ) dan Vr

4. Kabel BNC - Probe Jepit (2 buah)

>> Vc , maka sehingga Pada output diperoleh

6. Multimeter Digital (1 buah)

atau

.

5. Kabel BNC - 4 mm (max. 3 buah)

7. Resistor 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ 8. Kapasitor 0,1 µF dam 8,2 nF

Fungsi rangkaian ini dikenal sebagai rangkaian integrator.

2.5

10. Kabel 4mm - 4mm

3.1

LOW-PASS FILTER

Dari persamaan maka dapat dituliskan

9. Induktor 2,5 mH

bila diambil

Sebelum menggunakan Alat-alat di praktikum, spesifikasi dari setiap alat dicatat dan dipahami, guna menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.

3.2 rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF) sederhana.

2.6

MENCATAT SPESIFIKASI ALAT-ALAT YANG AKAN DIGUNAKAN

RANGKAIAN RL

PERCOBAAN RANGKAIAN RC

Komponen

Nilai

R

10 kΩ

C

0,1 nF

F

300 Hz

Vi

2 Vrms (gelombang sinus)

Tabel 3-1 Nilai Komponen Rangkaian RC

Gambar 2-2 Rangkaian Percobaan RL

Menurut hukum Kirchoff II (KVL) sehingga

Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, Vr sefasa dengan I dan Vi mendahului terhadap I (dengan sudut atara 0o dan 90o). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut θ ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya.

3.

METODOLOGI

Alat dan komponen yang digunakan pada pecobaan ini, antara lain: 1. Kit RC dan RL (1 buah) Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

2

membuat rangkaian percobaan RC seperti gambar 2-1 dengan nilai komponen seperti tabel 3-1

membuat rangkaian percobaan RL seperti gambar 2-2 dengan nilai komponen seperti tabel 3-2

mengosongkan kapasitor dengan menghubung-singkatkan kedua kaki kapasitor

mengosongkan induktor dengan menghubung-singkatkan kedua kaki induktor

menyalakan dan melakukan kalibrasi osiloskop

menyalakan dan melakukan kalibrasi osiloskop

menghitung VR dan VC dengan harga besaran yang telah diketahui

menghitung VR dan VL dengan harga besaran yang telah diketahui

mengukur VR dan VL dengan menggunakan multimeter

mengukur VR dan VC dengan menggunakan multimeter

mengecek apakah Vi = VL + VR

mengecek apakah Vi = VC + VR

mengamati Vi, VR, dan VC dengan menggunakan osiloskop, kemudian menggambarkan bentuk gelombang pada BCL

mencari beda fasa antara Vi dan VR, serta antara VR dan VC.

3.3

PERCOBAAN RANGKAIAN RL

Komponen

Nilai

R

1 kΩ

L

2,5 mH

F

60 Hz

Vi

2 Vrms (gelombang sinus)

mengamati Vi, VR, dan VL dengan menggunakan osiloskop, kemudian menggambarkan bentuk gelombang pada BCL

mencari beda fasa antara Vi dan VR, serta antara VR dan VL.

3.4

PERCOBAAN RANGKAIAN DIFERENSIATOR

Gambar 3-1 Rangkaian Percobaan Differensiator

Tabel 3-2 Nilai Komponen Rangkaian RL

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

3

Komponen

Nilai

R1

1 kΩ

R2

10 kΩ

R3

100 kΩ

C1

100 nF

C2

8,2 nF

merangkai rangkaian pada gambar 3-2 dengan input 4 Vpp (sinyal kotak) dan frekuensi 500 Hz menhitung konstanta waktu RC dengan semua kombinasi R dan C yang tersedia pada tabel 3-3

menggambar bentuk gelombang output pada BCL untuk setiap kombinasi nilia RC

Tabel 3-3 Nilai Komponen yang Tersedia

mengulangi langkah 1 - 3 untuk sinyal Segi tiga frekuensi 500 Hz

merangkai rangkaian pada gambar 3-1 dengan input 4 Vpp (sinyal kotak) dan frekuensi 500 Hz

3.6 PENGARUH FREKUENSI DIAMATI PADA DOMAIN FREKUENSI

menhitung konstanta waktu RC dengan semua kombinasi R dan C yang tersedia pada tabel 3-3

a.

Rangkaian Differensiator

menyuusun rangkaian seperti pada gambar 3- dengan nilai R = kΩ dan C = 8,2 nF

menggambar bentuk gelombang output pada BCL untuk setiap kombinasi nilia RC

menghitung konstanta waktu RC

3.5

PERCOBAAN RANGKAIAN INTEGRATOR

Atur input sebesar 4 Vpp (sinyal kotak) pada frekuensi 50 Hz

Gambar 3-2 Rangkaian Percobaan Integrator

mengukur dan menggambar Output gelombang untuk harga-harga frekuensi 50 Hz, 500 Hz, 5 kHz, dan 50 kHz

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

4

b.

4. HASIL DAN ANALISIS

Rangkaian Integrator menyuusun rangkaian seperti pada gambar 3- dengan nilai R = kΩ dan C = 8,2 nF

4.1

MENCATAT SPESIFIKASI ALAT-ALAT YANG AKAN DIGUNAKAN

Tabel 4-1a Multimeter Digital (Sanwa Digital Multimeter CD800a) No.

Spesifikasi

Keterangan

1

Batas ukur arus AC / DC max 400 mA

Arus maksimum yang dapat diukur

2

Batas ukur tegangan max 600 V DC/AC

Tegangan maksimum yang masih dapat diukur

Fuse 0,5 A/250 V Baterai AA 1,5 V 2 buah RMS Sinyal Sinusoidal Frekuensi 40Hz - 400Hz

Sekering yang digunakan Baterai yang digunakan Frekuensi bolak balik yang dapat diukur

menghitung konstanta waktu RC

3 4

Atur input sebesar 4 Vpp (sinyal kotak) pada frekuensi 50 Hz

5

Tabel 4-1b Spesifikasi Generator Sinyal (GW Instek SFG2110) No.

mengukur dan menggambar Output gelombang untuk harga-harga frekuensi 50 Hz, 500 Hz, 5 kHz, dan 50 kHz

Spesifikasi

Keterangan

1

Input AC Max 30 Vrms

2

Resistansi Output 50Ω

Nilai maksimum input AC Resistansi dari tegangan output

Tabel 4-1c Spesifikasi Osiloskop (GW Instek GDS-806s)

c.

Domain Frekuensi merangkai ulang rangkaian RC pada gambar 3-1 denagn R=10k dan C=8,2 nF

No.

Spesifikasi

1

Frekuensi Max 60 Mhz

2

1 MΩ // 2pF

4.2

Keterangan Frekuensi maksimum yang dapat diukur Hambatan dalam osiloskop

PERCOBAAN RANGKAIAN RC

Tabel 4-2a Data Percobaan Rangkaian RC

menghitung konstanta waktu (τ = RC) serta frekuensi cut-off (fo = / πτ)

Perhitungan (Vrms)

Pengukura n (Vrms)

2.00

2.00

Vi

Grafik

Dengan sinyal sinusoidal, menghitung Vo/Vi di 5 titik (fo, 1/100 fo, 1/10 fo, 10 fo, dan 100 fo) dalam dB VR

mengkur beda fasanya dan plot hasilnya pada grafik frekuensi-fasa

× = −

+

.

.

� . �

1.63

∠ °

� . �

VC × = .

+

� . � ∠−

0.897 °

Vi tidak sama dengan VR + VC, karna Vi merupakan penjumlahan geometris dari VR dan VC. �� = √��2 + �� 2 2 . = √ . 2+ . . = √ . + . . = √ . . = .

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

5

4.3

Tabel 4-2b Data beda fase rangkaian RC Vi – Vr

Δt (ms)

T (ms)

θ

0.24

3.33

25.945946

Tabel 4-3a Data Percobaan Rangkaian RL

Vi – Vc 0.77 3.33 83.243243 Dari hasil percobaan, beda fase antara Vi dan VR tidak sepenuhnya 0. Masih terdapat perbedaan fase yang merupakan nilai faktor daya dari system tersebut. Sedangkan nilai Vi dengan VC juga tidak tepat 900 namun nilainyamendekat, yakni 83,240. Berikut gambar gelombang Vi terhadapVr dan Vr terhadap Vc

Perhitungan (Vrms)

Penguk uran (Vrms)

2.00

2.00

Vi

V

Gambar gelombang Vi terhadap Vr

PERCOBAAN RANGKAIAN RL

R

+ � . × × = . ∠ − . °

V × = .

L

−

� . � + � . � ∠

Grafik

1.88

0.108

.

°

Vi tidak sama dengan VR + VL, karna Vi merupakan penjumlahan geometris dari VR dan VL.

Gambar gelombang Vr terhadap Vc

�� = √�� 2 + ��2 . = √ . 2+ . . = √ . + . . = √ . . = .

2

Tabel 4-3b Data Beda Fasa Percobaan Rangkaian RL θ

Vi dan VR VL dan VR VL dan Vi

4.4 Tabel 4-2c Data Percobaan Rangkaian RC θ

Vi dan VR

27.81o

VC dan VR

90o

Grafik Dual

90o 0o 90o

PERCOBAAN RANGKAIAN DIFERENSIATOR

Pada percobaan ini gelombang yang digunakan adalah gelombang kotak. Berikut gambar gelombang kotak yang di gunakan

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

6

Tabel 4-4 Data Percobaan Rangkaian Diferensiator C (nF)

100

100

R(kΩ )

1

10

Ʈ (ms)

4.5

Grafik

PERCOBAAN RANGKAIAN INTEGRATOR

Tabel 4-5a Data Percobaan Rangkaian Integrator Sinyal Kotak C (nF)

R(kΩ)

Ʈ (ms)

100

1

0.1

100

10

1

0.1

1

100

100

10

100

100

10

8.2

1

0.0082

8.2

1

0.0082

8.2

10

0.082

8.2

100

0.82

8.2

8.2

10

100

Grafik

0.082

0.82

Dari percobaan ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa rangkaian diferensiator akan bekerja semakin ideal jika konstanta waktunya semakin kecil.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

7

Tabel 4-5b Data Percobaan Rangkaian Integrator Sinyal Segitiga C (nF)

R(kΩ)

Ʈ (ms)

4.6

PENGARUH FREKUENSI DIAMATI PADA DOMAIN FREKUENSI

Grafik

τ = RC = 10k . 8.2n = 0.082 ms

100

1

0.1

100

10

1

100

100

10

Tabel 4-6a Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian Diferensiator Sinyal Kotak f(kHz)

Grafik

0.05

0.5

8.2

1

0.0082

8.2

10

0.082

8.2

100

0.82

5

50

Dari percobaan ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa rangkaian integrator akan bekerja semakin ideal jika konstanta waktunya semakin besar.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

8

Tabel 4-6b Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian Integrator Sinyal Kotak f(kHz)

Grafik

0.05

0.5

Grafik Bode Plot domain magnituda-frekuensi

5

50

Grafik Bode Plot domain fasa-frekuensi

5. Tabel 4-6c Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian Diferensiator Sinyal Sinusoidal

Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa,

F

Vo(Vrms)

Vi (Vrms)

Vo/Vi

dB

Derajat

0.01fo 0.1fo

0.075 0.123 0.822 1.14 1.16

1.16 1.16 1.16 1.16 1.16

0.0646

-23.7879 -19.4911 -2.9917 -0.1511 0

90

fo 10fo 100fo

0.1060 0.7086 0.9827 1





81.2 47.6 8.03 0



Tabel 4-6d Data Pengaruh Frekuensi pada Rangkaian Integrator Sinyal Sinusoidal F

Vo(Vrms)

Vi (Vrms)

Vo/Vi

dB

Derajat

0.01fo 0.1fo

1.16 1.15 0.819 0.126 0.077

1.16 1.16 1.16 1.16 1.16

1 0.9914 0.7060 0.1086 0.0664

0 -0.0752 -3.0235 -19.2817 -23.5593

7.92 47.3 80.6 90

fo 10fo 100fo

KESIMPULAN

0

rangkaian RC dan RL dapat menyebabkan pergeseran fasa 90o. Rangkaian RL dan RC dapat menghasilkan Rangkaian yang bersifat Integrator, Diferensiator, High Pass Filter, dan Low Pass Filter. Konstanta waktu sangat mempengaruhi nilai ω dimana, nilai ω sangat mempengaruhi sifat dari rangkaian tersebut (bersifat Integrator, Diferensiator, High Pass Filter, dan Low Pass Filter).

DAFTAR PUSTAKA [1]

Hutabarat, Mervin T. , Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik, Laboratorium Dasar Teknik Elektro, Bandung, 2013.

[2]

Alexander, Charles K. and Matthew N. O. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits 4th edition, McGraw-Hill, New York, 2007.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB

9...