bab-7-litar-au

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)


OBJEKTIF AM

Memahami litar asas arus Ulang alik dan litar sesiri yang mengandungi R, L dan C.

Unit

OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat : 

Menjelaskan bahawa dalam litar berintangan tulin, voltan dan arus adalah sefasa.



Menyatakan bahawa dalam litar beraruhan tulin, arus menyusuli voltan dengan sudut 90 o.



Menyatakan bahawa dalam litar berkemuatan tulin, arus mendahului voltan dengan sudut 90 o.



Melakarkan gambar rajah fasa / vektor dalam litar sesiri.



Menjelaskan perbezaan di antara rintangan dan regangan serta mentakrifkan galangan.

1


INPUT

7.0

ARUS ULANG ALIK (AU)

Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua keadaan sama ada pada nilai nilai negatif ataupun nilai nilai positif. Ia mengalir bermula dari dari sifar ke maksimum positif, ke sifar dan seterusnya mengalir ke maksimum negatif dan kembali kepada sifar. 7.0. 7.0.1 1

Bent Bentuk uk Gel Gelom omba bang ng AU AU

Bentuk gelombang AU adalah sama seperti bentuk gelombang sinus dan ia ditunjukkan dalam Rajah 7.1. Dge Vm

O

360 O

0

180

t

o

-Vm

Tempoh (T)

R ajah ajah 7.1 : Gambar Rajah Gelombang AU

Voltan ulang-alik boleh dijanakan dengan dua cara, iaitu: a) Sama ada pengalir pengalir bergerak bergerak dan dan fluks magnet magnet di di dalam keadaan keadaan diam. b) Fluks bergerak dan pengalir dalam keadaan diam.

2


Berdasarkan gambar rajah gelombang AU Rajah 7.1 di sebelah, kita dapat menerbitkan persamaan gelombang (7.1)tersebut, iaitu:

v(t ) di mana

 V m sin  t

v(t )



V m



(7.1)

Voltan seketika (volt) Voltan maksimum/puncak (volt)

 t = sudut fasa berbanding masa (rad/darjah) 2 (saat). T  

7.1

ISTILAH – ISTILAH VOLTAN AU

Daripada bentuk gelombang AU, terdapat beberapa istilah yang perlu diketahui dan difahami iaitu ; a) V P (Voltan (Voltan puncak) puncak) – merupakan merupakan voltan voltan maksimum maksimum yang yang diambil diambil dari dari rajah gelombang. Bagi gelombang AU voltan puncaknya adalah adalah V m . (7.2)

V P  V m

b) V PP (Voltan (Voltan puncak puncak ke puncak) puncak) – merupakan merupakan nilai nilai yang diambil diambil bermula bermula dari dari maksimum +ve ke nilai maksimum –ve. (7.3)

V PP  2V m

c) V a (Voltan purata) – merupakan nilai purata bagi gelombang sinus di mana nilainya adalah merupakan nilai purata yang diambil bagi keluasan di bawah garis gelombang AU. Nilainya adalah merupakan 63.7% daripada nilai voltan maksimum.

V a



0 . 637 V m

(7.4)

d) V pmkd (Voltan punca min kuasa dua) – merupakan nilai yang terpenting di dalam litar elektrik. Kebanyakan meter menunjukkan menunjukkan bacaan di dalam nilai pmkd yang yang sama dengan 70.7% daripada nilai puncak voltan ulang-alik.

V pmkd



0.707V m

3

(7.5)


7.2

GAMBAR RAJAH GELOMBANG AU

Vm 0.707

V pmkd

0.637

Va

V p-p

o

t

0

-Vm 1 kitar

Rajah 7.2 : Gambar Rajah Gelombang AU Dengan Kedudukan Istilahnya . o

Bagi satu kitaran lengkap (tempoh) satu bentuk gelombang bersudut 360 terbentuk seperti Rajah 7.2 di atas. o 360 = 2π radian 7.2.1

Gelombang Sefasa

Vm1

A

Vm2

o

0

180

 t

o

B

Rajah 7.3 : Gambar Rajah Gelombang Sefasa

4


Bagi gambar rajah gelombang 7.3 di sebelah, gelombang A dan gelombang B adalah sefasa kerana tidak terdapat perbezaan sudut di antaranya. Tetapi kedua-duanya mempunyai nilai voltan maksimum yang berbeza . Bagi gelombang A, voltan maksimumnya ialah V m1 dan gelombang B, voltan maksimumnya V m2. Oleh itu rangkap bagi kedua-dua gelombang boleh dinyatakan dalam bentuk persamaan trigonometri seperti persamaan (7.6). A : B :

7.2.2

v(t )



V m1 sin t (7.6)

v(t )  V m 2 sin t

Gelombang Tidak Sefasa

Vm

A

B

C

 t

0 



Rajah 7.4 : Gambar Rajah Gelombang Yang Mengalami Perbezaan Fasa

Di dalam kes ini nilai d.g.e. teraruh dalam ketiga-tiga gelombang adalah sama (V m) tetapi ianya tidak sampai ke nilai maksimum atau nilai sifar secara serentak. Oleh itu kita katakan di antaranya ada mengalami perbezaan fasa. Jarak perbezaan di antara ketiga-tiganya adalah bergantung kepada nilai sudut fasa (  dan  ). Gelombang yang melalui titik sifar o (0 ) diambil sebagai rujukan. Oleh itu daripada rajah perbezaan gelombang di atas, dapat disimpulkan bahawa; a) Gelombang B sebagai rujukan bagi ketiga-tiganya. b) Gelombang A mendahului gelombang B dengan α. c) Gelombang C menyusuli gelombang B dengan β.

5


Rangkap bagi ketiga-tiga gelombang di atas boleh diungkapkan dalam bentuk persamaan trigonometri seperti persamaan (7.7). a) Gelombang B : v(t ) b) Gelombang A : v(t ) c) Gelombang C : v(t ) 7.3

 V m sin  t  V m sin( t   )  V m sin( t 

(7.7)

 )

GAMBAR RAJAH VEKTOR / FASA

Gambar rajah vektor merupakan satu kaedah bergambar di dalam menyampaikan maklumat-maklumat yang terkandung di dalam sesuatu gelombang sinus. Caranya adalah dengan melukiskan vektor nilai punca min kuasa dua (pmkd) bagi gelombang tersebut berdasarkan kepada sudut anjakan fasanya.

V2 = Vm2 sin( t   1 ) V1 = Vm1 sin  t V3 = Vm3 sin( t   2 )

0

 t

o

 1

 2

Rajah 7.5 : Gambar Rajah Gelombang

Gambar rajah vektor bagi gelombang dalam Rajah 7.5 di atas adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.6 di sebelah. Daripada Gambar rajah vektor tersebut, kita dapat menyampaikan maklumat-maklumat yang terkandung dalam Gambar rajah gelombang dalam bentuk yang lebih ringkas dan mudah difahami. Panjang atau pendek anak panah yang dilukis bergantung kepada nilai puncak ( V m ) setiap gelombang. Nilai voltan, V 1 diambil sebagai rujukan kerana ia o

bermula dari sifar (0 ).

6


o

90

V 2

180

 1

o

V 1 0

o

 2 V 3

o

270

Rajah 7.6 : Gambar Rajah Vektor

7.4

RINTANGAN TULIN (R) R I

+

V R

-

V

Rajah 7.7 : Gambar rajah Litar Rintangan Tulin

Apabila voltan ulang alik dikenakan kepada s atu litar yang terdiri daripada perintang, arus ulang alik yang mengalir di dalam litar tersebut boleh ditentukan dengan menggunakan Hukum Ohm, seperti persamaan (7.7).

I



V

(7.7)

7


Di dalam litar berintangan tulin AU, arus dan voltan dalah sefasa kerana tidak terdapat anjakan sudut. Dengan itu gambar rajah gelombang dan gambar rajah vektor yang mewakili voltan dan arus bagi litar berintangan tulin ditunjukkan dalam Rajah 7.8.

o

90 I

V R 0

o

I

o

180 o

180

V R

270o (a)

(b)

Rajah 7.8 : Gambar Rajah Gelombang (a) dan Rajah Vektor (b) Dalam Rintangan Tulin

7.4.1

Kesan rintangan dalam litar AU

a) Jika rintangan bertambah maka arus akan berkurangan. b) Jika rintangan berkurangan maka arus akan bertambah. c) Nilai arus ulang alik yang mengalir pada sebarang titik di dalam litar yang mengandungi rintangan tulin adalah tidak dipengaruhi oleh nilai frekuensi litar tersebut.

Vpmkd juga dikenali sebagai voltan purata ganda dua (Vppgd)

8

o

0


7.5

ARUHAN TULIN DALAM LITAR AU

a) Aruhan adalah satu hak milik campuran seperti gelung aruhan yang menyimpan tenaga di dalam medan elektromagnet. b) Apabila arus elektrik mengalir dalam gelung aruhan, gelung ini akan menjadi elektromagnet. Elektromagnet ini menghasilkan voltan aruhan yang menentang pengaliran arus yang mengalir di dalam litar gelung tersebut. c) Penentangan voltan aruhan terhadap pengaliran arus elektrik di dalam gelung aruhan ini dinamakan regangan berkearuhan/regangan induktif , X L (Rujuk Unit 5). L I

+

V L

-

V

Rajah 7.9 : Gambar rajah Litar Aruhan Tulin

Di dalam litar arus Ulang alik AU yang hanya mengandungi aruhan sahaja, arus akan o menyusuli (mengekori) voltan bekalan dengan beza fasa sebanyak 90 . Oleh itu, Gambar rajah gelombang dan Gambar rajah vektor bagi litar beraruhan tulin adalah seperti Rajah 7.10.

V L V L I 0

o

I

o

180 o

90

o

270 (a)

(b)

Rajah 7.10 : Gambar Rajah Gelombang (a) dan Rajah Vektor (b) dalam AruhanTulin AU.

9


7.5.1

Kesan Aruhan Di Dalam Litar A.U.

a) Penentangan bagi pengaliran arus yang digambarkan oleh aruhan dikenali sebagai regangan induktif. Ia adalah senilai dengan rintangan perintang. b) Regangan induktif adalah bergantung kepada frekuensi, di mana apabila frekuensi bertambah, voltan turut bertambah dan seterusnya regangan turut bertambah.

7.6

KEMUATAN TULIN DI DALAM LITAR AU

Di dalam litar arus Ulang alik yang mengandungi pemuat sahaja, arus akan mendahului o voltan bekalan sebanyak 90 . C I

+

V C

-

V

Rajah 7.11: Kemuatan Tulin Dalam Litar AU.

900 I V C o

0

I

o

180

o

90

V C (a)

(b)

Rajah 7.12 : Gambar rajah Gelombang (a) dan Rajah Vektor (b) dalam Kemuatan Tulin

10


7.6.1

Kesan Kemuatan Dalam Litar AU

a) Penentangan bagi pengaliran arus yang digambarkan oleh pemuat dikenali sebagai regangan kapasitif, X C (Rujuk Unit 6). b) Regangan kapasitif adalah senilai dengan rintangan bagi perintang. c) Regangan kapasitif adalah bergantung kepada nilai frekuensi bekalan, di mana apabila frekuensi bekalan bertambah, maka nilai regangan kapasitif akan turut bertambah.

Tahukah anda bagaimana cara untuk mengingati beza fasa voltan dan arus? Gunakan perkataan CIVIL.

CIVIL C ( KEMUATAN ) – I V (Arus Mendahului Voltan Sebanyak 90 o ) L (ARUHAN) – V I (Voltan Mendahului Arus Sebanyak 90 o)

11


AKTIVITI 7A

7.1

Berikan definisi Gambar rajah vektor/fasa.

7.2

Lakar dan labelkan gelombang arus Ulang alik (AU).

7.3

Nyatakan istilah-istilah voltan yang terdapat di dalam gelombang AU.

7.4

Lakar dan labelkan litar rintangan tulin dalam litar AU. Seterusya, lakarkan juga Gambar rajah vektornya.

12


MAKLUM BALAS 6A 7.1

Gambar rajah vektor merupakan satu kaedah bergambar di dalam menyampaikan maklumat-maklumat yang terkandung di dalam sesuatu gelombang si nus.

7.2

Bentuk gelombang AU adalah sama seperti bentuk gelombang sinus

Dge Vm

O

360 O

0

t

o

180

-Vm

Tempoh (T)

7.2

Istilah-istilah voltan yang terdapat di dalam AU seperti voltan purata, voltan puncak, voltan puncak ke puncak dan voltan punca min kuasa.

13


7.4 R I

+

V R

-

V

(a) o

90

180

I

o

o

0 V R

270

o

(b) Gambar rajah Litar (a) dan Vektor (b) bagi Rintangan Tulin

14


INPUT

7.7

LITAR RINTANGAN DAN ARUHAN ( RL ) SESIRI

Pearuh dipasang secara sesiri dengan perintang. Dalam litar sesiri nilai arus sama pada setiap beban, maka arus (I) dijadikan faktor rujukan dalam Gambar rajah vektor seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 7.14 di sebelah.

R

L

I

+

V R

-

+

V L

-

V

Rajah 7.13 : Gambar Rajah Litar RL Sesiri

a) Dalam litar Rajah 7.13 di atas, arus akan dihadkan nilainya oleh rintangan dan regangan induktif. Ini menjadikan arus yang melalui rintangan R, berada sefasa dengan voltan dan apabila arus mengalir melalui regangan induktif X L , ia akan o mengekori voltan sebanyak 90 . b) Kita akan dapat membina Gambar rajah vektor bagi menggambarkan kedudukan voltan susut melintangi rintangan ( V R ) dan aruhan ( V L ) . Seterusnya, menentukan voltan yang dibekalkan ( V ) .

15


V

V L 

I

V R

Rajah 7.14 : Gambar rajah Vektor bagi Litar RL Sesiri

Daripada Gambar rajah vektor 7.14, kita boleh mendapatkan hubungan di antara voltan bekalan (V ) dengan voltan yang melintangi rintangan (V R ) dan voltan yang melintangi aruhan

(V L ) dengan menggunakan Teorem Pitaghoras seperti persamaan (7.8).

V  V R di mana ;

7.7.1

V R

2

 V L

 IR L

2

dan V L

(7.8)  IX L

.

Segitiga Galangan RL

Galangan ditakrifkan sebagai jumlah halangan yang wujud di dalam litar AU. Simbol :

Z dan unitnya : Ohm () .

Daripada Gambar rajah vektor 7.14, kita dapat mengeluarkan satu Gambar rajah segitiga yang menghubungkan rintangan ( R ), regangan berkearuhan ( X L ) dan galangan ( Z ), yang dikenali sebagai Gambar rajah segitiga galangan.

X L

Z 

R ajah 7.15 : Segitiga Galangan R L

16


Daripada Rajah 7.15, dengan menggunakan Teorem Pithagoras satu formula galangan untuk litar RL sesiri dapat diterbitkan seperti persamaan (7.9).

Z di mana, X L 7.7.2



R 2



 X L

2

(7.9)

2 fL (  )

Arus Dan Voltan Dalam Litar RL Sesiri

Daripada analisi litar RL kita dapat menerbitkan beberapa formula antaranya ; a) b)

Arus litar, I 

Z Voltan susut setiap komponen

V R c) d)

V

 IR dan

V L

 IX L ,

(7.10)

X Sudut fasa   tan 1 ( L ) R R Faktor kuasa , cos  . Z

Contoh 7.1:

Satu litar RL yang sesiri berintangan 10  dan berkearuhan 0.2H dibekalkan dengan bekalan AU 250V ,50 Hz . Kirakan ; i) Galangan litar ii) Arus litar iii) Sudut fasa Penyelesaian :

Diberi R

 10 ,

di mana, X L



L

2 fL

0.2 H , V  250V dan f  50 Hz .

 

2 (50)(0.2)

i)

Galangan, Z  R 2  X L

ii)

Arus litar, I 

iii)

Sudut fasa,  

V

2





62.83 .

102



63.62 .

250

 3.93 A 63.62 X 63.62 tan 1 ( L )  tan 1 ( ) R 10

Z



2

 62.83

17



tan 1 (6.362)



81.1o


7.8

LITAR RINTANGAN DAN KEMUATAN ( RC ) SESIRI

Pemuat dipasang sesiri dengan rintangan. Dalam litar sesiri nilai arus sama pada setiap beban, maka arus (I) dijadikan faktor rujukan dalam Gambar rajah vektor.

R

C

I

+

V R

-

+

V C

-

V

Rajah 7.16 : Gambar rajah Litar RC Sesiri

a) Dalam litar Rajah 7.16 di atas, arus akan dihadkan nilainya oleh rintangan (R) dan regangan kapasitif ( X C ) . Ini menjadikan arus yang melalui rintangan R, berada sefasa dengan voltan dan apabila arus mengalir melalui regangan kapasitif, ia akan o mendahului voltan sebanyak 90 . b) Kita akan dapat membina Gambar rajah vektor bagi menggambarkan kedudukan voltan susut melintangi rintangan ( V R ) dan kemuatan ( V C ) menentukan nilai voltan bekalan ( V ) seperti Rajah 7.17.

I

V R 

V

V C

Rajah 7.17 : Gambar rajah Vektor bagi Litar RC Sesiri

18


7.8.1

Segitiga Galangan RC

Daripada Gambar rajah vektor 7.17, kita dapat mengeluarkan satu Gambar rajah segitiga galangan RC seperti Rajah 7.18 di bawah.

X L

Z 

Rajah 7.18 : Segitiga Galangan R L

Daripada Rajah 7.18, dengan menggunakan Teorem Pithagoras satu formula galangan untul litar RC sesiri dapat diterbitkan seperti persamaan (7.10).

Z



R 2

 X C

2

(7.11)

Formula –formula lain yang boleh diterbitkan adalah seperti persamaan (7.12) di bawah. a) b)

Arus litar, I 


V R c) d)

V

 IR dan

V C  IX C ,

(7.12)

X ( C ) R R Faktor kuasa , cos  . Z Sudut fasa  

 tan

1

Formula yang terdapat di dalam litar RL hampir sama dengan formula yang ada di dalam litar RC. Cuma terdapat sedikit perbezaan pada sudut fasa dan yang melibatkan pembolehubah

19

X C sahaja.


Contoh 7.2:

Satu litar RL yang sesiri berintangan 10  dan berkearuhan 200  F dibekalkan dengan bekalan AU 75V ,50 Hz . Kirakan ; i) Galangan litar ii) Jumlah arus iii) Faktor kuasa Penyelesaian :

Diberi R

 10 ,

di mana, X C 

C  200  F , V  75V dan f  50 Hz . 1 1   15.92 . 2 fC 2 (50)(200 x10  6 ) 2

i)

Galangan, Z  R 2  X C

ii)

Jumlah arus, I 

V



102

 15.92

2

 18.8 .

75

 4.71 A 15.92 R 10 Faktor kuasa, cos    0.628 Z 15.92

iii)

Z



Perhatian !!!!

Kesilapan yang selalu dilakukan oleh pelajar ialah tidak menukarkan nilai kemuatan (C) dan aruhan (L) kepada nilai regangan

X L dan

X C terlebih dahulu.

Untuk pengetahuan pelajar, Galangan (Z), boleh juga diungkapkan dalam bentuk nombor kompleks iaitu Z  R  jX C dan Z  R  jX L . Untuk maklumat lanjut, jumpa pensyarah anda. .

20


7.9

LITAR RLC SESIRI DALAM LITAR AU

Dalam litar RLC sesiri pearuh (L) dan pemuat (C) disambung sesiri dengan perintang (R) dan dibekalakan dengan voltan AU. Arus (I) dijadikan faktor rujukan dalam Gambar rajah vektor kerana ia adalah sama pada setiap beban atau komponen.

R

L

C

I

+

V R

-

+ V L

-

+

V C

-

V

Rajah 7.19 : Gambar Rajah Litar RLC Sesiri

7.9.1

Gambar Rajah Vektor dan Segitiga Galangan

Sebelum gambar rajah vektor dilukis di dalam litar RLC sesiri, terdapat dua (2) syarat yang mesti diberi perhatian iaitu ; a)

Regangan berkearuhan lebih besar daripada regangan berkemuatan,

X L > X C b)

Regangan berkemuatan lebih besar daripada regangan berkearuhan,

X C > X L Tahukah Anda ? Rintangan dan regangan ( X L atau X L ) adalah berbeza walaupun unitnya sama ( ) . 

Rintangan menentang arah aliran arus di dalam litar AT dan AU.



Regangan ( X L atau X L ) menentang arah aliran arus di dalam litar AU sahaja. Begitu juga dengan galangan (Z), di mana ia hanya menentang arah aliran arus di dalam AU sahaja.

21


7.9.1.1 Gambar Rajah Vektor Untuk X L > X C

X L

Z

Z ( X L  X C ) ( X L  X C ) I





R

X C (a).

(b).

Rajah 7.20 : Gambar Rajah Vektor (a) Dan Segitiga Galangan (b) X L > X C

Oleh itu, formula-formula yang diperolehi daripada Rajah 7.20 di atas, lebih kurang sama dengan formula-formula di dalam persamaan (7.10) dan (7.12). Perbezaan hanya wujud pada formula yang melibatkan pembolehubah X L dan X C sahaja.

a)

Galangan litar, Z  R 2

b)

Arus litar, I 

c)

d)

2

V


V R c)

 ( X L  X C )

 IR ,

V C  IX C dan V L  IX L

X  X C Sudut fasa   tan 1 ( L ) R R Faktor kuasa , cos  . Z

22

(7.12)


7.9.2.2 Gambar Rajah Vektor Untuk X C > X L

X L



( X L  X C )

Z

I

R  - ( X C  X L )

Z

X C (a).

(b).

Rajah 7.20 : Gambar Rajah Vektor (a) Dan Segitiga Galangan (b) Untuk X C > X L

Formula-formula yang terhasil sama dengan persamaan (7.12). Perbezaan hanya terdapat pada sudut fasa sahaja iaitu yang melibatkan tanda –ve yang menunjukkan arah sudut. a)

Sudut fasa,  

 tan

1

X  X C ( L ) R

Untuk pengetahuan pelajar, apabila nilai X C > X L ia dinamakan litar berkemuatan dan nilai X L > X C ia dinamakan litar berkearuhan .

23


7.10

FAKTOR KUASA, Cos

Faktor kuasa boleh diungkapkan di dalam bentuk peratus (%) atau nombor pecahan. Ia dikenali sebagai Cos dan disebut sebagai mendahulu (lead) atau mengekor (lag), di mana  ialah sudut fasa di antara voltan dan arus. a)

c)

c) d) e)

7.11

Faktor kuasa ialah nisbah di antara kuasa sebenar terhadap kuasa ketara. P (7.13) Cos  S Faktor kuasa juga ditakrifkan sebagai nisbah di antara rintangan terhadap galangan. R (7.14) Cos  Z Faktor kuasa mendahulu apabila arus mendahului voltan jika voltan diambil sebagai faktor rujukan dan nilainya ialah positif (+ve). Faktor kuasa mengekor apabila arus mengekori voltan jika voltan diambil sebagai faktor rujukan dan nilainya ialah negatif (-ve). Faktor kuasa yang paling baik ialah satu ( Cos  1) dan yang menghampiri satu.

KUASA DI DALAM LITAR ARUS ULANG ALIK

Terdapat tiga (3) kuasa yang wujud di dalam litar AU iaitu; a) Kuasa ketara, S b) Kuasa Sebenar, P c) Kuasa reganagan 7.11.1 Kuasa Ketara, S Kuasa yang berkurang kerana kewujudan regangan yang menyebebkan arus dan voltan terpisah iaitu tidak sefasa. Pemisahan arus dan voltan ini menyebabkan kuasa dalam litar akan berkurang.

Simbol : S , Unit : Voltan –Ampere (VA) Kuasa Ketara = Voltan x Arus

S  VI

(7.15)

24


7.11.2 Kuasa Sebenar, P

Kuasa sebenar juga dikenali sebagai kuasa aktif dan merupakan kuasa yang digunakan atau diserap oleh komponen perintang dalam litar AU. Simbol : P , Unit : Watt (W) Kuasa Sebenar = Voltan x Arus x Faktor kuasa

P  VI cos

(7.15)

7.11.3 Kuasa Regangan, Q

Kuasa regangan juga dikenali sebagai kuasa reaktif dan merupakan kuasa yang digunakan atau diserap oleh komponen pemuat atau pearuh di dalam litar AU. Simbol : Q , Unit : Voltan Ampere Regangan (VAR) Kuasa Regangan = Voltan x Arus x Sin 

Q  VI sin 

(7.16)

7.11.4 Segitiga Kuasa

Perhubungan di antara kuasa ketara, kuasa sebenar dan kuasa regangan boleh digambarkan melalui gambar rajah segitiga yang dikenali sebagai Segitiga Kuasa.

S = VI Q

 P Rajah 7.21 : Gambar Rajah Segitiga Kuasa

25


Contoh 7.3 :

Sebuah litar sesiri RLC berintangan 100 , berkearuhan 100mH dan berkemuatan 200  F dibekalkan dengan bekalan kuasa AU 240V, 50Hz. Kirakan; i) Galangan litar ii) Arus litar iii) Faktor kuasa dan sudut fasa iv) Kuasa kVA, kuasa kW dan kuasa kVAR. Penyelesaian :

Di mana, X L X C 

1 2 fC





2 fL



3

2 (50)(100 x10 )  31.42 ,

1

i)

Galangan, Z  R 2

ii)

Arus litar, I 

iii)

Faktor kuasa, Cos  

iv)

 15.91 .

2 (50)(200 x10  6 )

V Z



 ( X L  X C )

240 101.2 R Z





2

 (31.42  15.91)

101.2 



 101.2

0.988 (mengekor)

cos 1 (0.988)

Kuasa kVA, S  VI  (240)(2.37)





8.9o

568.8  0.57kVA

Kuasa kW, P  VI cos  (568.8)(0.988)  562 Kuasa kVAR, Q

2

2.37 A 100

R Sudut fasa,   cos 1 ( ) Z

1002



 VI sin  

(568.8)(sin 8.9o )

26





0.562kW

88  0.09kVAR


AKTIVITI 7B 7.5

Berikan takrifan bagi galangan

7.6

Nyatakan satu (1) definisi bagi faktor kuasa

7.7

Lukis dan labelkan litar RL sesiri dalam litar AU

7.8

Sebuah pemuat berkemuatan 200  F disambung ke bekalan 75V, 50Hz. Berapakah nilai regangan berkemuatan dan arus yang mengalir dalam litar tersebut?

7.9

Lukis dan labelkan gambar rajah vektor bagi litar RLC sesiri untuk X C > X L .

27


MAKLUM BALAS 7B 7.5 7.6 7.7

Galangan ialah jumlah halangan yang wujud di dalam litar AU . Faktor kuasa ialah nisbah di antara rintangan terhadap galangan. Gambar rajah litar RL sesiri di dalam litar AU; R

L

I

+

-

V R

+

V L

-

V

7.8

Regangan berkemuatan, X C  Arus litar, I 

7.9

V X C



75 15.91



1 2 fC



1 2 (50)(200 x10  6 )

4.71A

Gambar Rajah Vektor Untuk X C > X L

X L

I

R  - ( X C  X L )

Z

X C

28

 15.91


Penilaian Kendiri 1.

Lukis dan labelkan gambar rajah litar RLC sesiri di dalam litar AU

2.

Sebuah pearuh berkearuhan 0.09H disambungkan ke bekalan AU 220V yang berfrekuensi 80Hz. Tentukan; i)

Arus litar

ii)

Sekiranya, frekuensi litar diubah kepada nilai 10Hz, apakah kesannya kepada arus litar ?

3.

Sebuah litar sesiri RLC berintangan 10 , berkearuhan 20 dan berkemuatan 35.5 dibekalkan dengan bekalan kuasa AU 220V, 60Hz. Kirakan; i) Galangan litar ii) Arus litar iii) Faktor kuasa dan sudut fasa iv) Kejatuhan voltan pada setiap komponen

4.

Lukis dan labelkan gambar rajah segitiga kuasa dan seterusnya terbitkan formulaformula kuasa daripada segitiga tersebut.

29


MAKLUM BALAS KENDIRI

1.

Gambar Rajah Litar RLC Sesiri R

L

C

I

+

-

V R

+ V L

-

+

V C

-

V

2.

f  80 Hz :

X L

2 (80)(0.09)  45.24 V 220 Arus litar, I    4.86 A X L 45.24 

2 fL



f  10 Hz :

X L

2 (10)(0.09)  5.66 V 220 Arus litar, I    38.9 A X L 5.66  Apabila nilai frekuensi berkurang, nilai arus litar semakin bertambah. 3.



2 fL



i)

Galangan, Z  R 2

ii)

Arus litar, I 

iii)

Faktor kuasa, Cos 



Sudut fasa,  

V Z

 tan



1

 ( X L  X C )

220 18.45 R Z

2

102



 ( 20  35.5)

2

 18.45

 11.93 A



10 18.45

X  X L ( C ) R



0.542 (mendahulu)

  tan

30

1

(

35.5  20 10

)

  tan

1

(1.55)

 57

o

bab-7-litar-au

Recommend Documents