Rangkaian Listrik II
Transien
BAB 1 PENDAHULUAN Dalam kehidupan sehari-hari, jika kita menyalakan ataupun mematikan lampu, tentunya jika diperhatikan ada jeda waktu antara saat saklar dinyalakan hingga lampu menyala dari agak redup, kemudian menjadi menjadi terang. Atau yang lebih mudah diamati adalah adalah saat menyalakan menyalakan atau mematikan kipas angin. Contoh, ketika kipas angin dimatikan, tentunya putaran baling-baling pada kipas tidak serta-merta langsung berhenti seketika, tapi perlahan-lahan menjadi pelan hingga akhirnya balingbaling berhenti. Mengapa begitu? Itulah yang disebut peralihan atau bias disebut juga “TRANSIEN”. Lalu jika kita mengamati dan membandingkan lampu rumah kita, yakni membandingkan lampu kamar mandi dan lampu kamar tidur. Lampu mana yang lebih awet menyala? Lampu kamar tidur atau kamar mandi? Pada umumnya pasti kalian menjawab lampu kamar mandi. Mengapa begitu? Karena dibandingkan lampu kamar tidur yang hanya di nyala-matikan saat malam hari, lampu kamar mandi lebih sering di nyala-matikan, yaitu setiap kali sebelum-sesudah menggunakan kamar mandi. Ternyata hal tersebut terjadi karena adanya pengaruh TRANSIEN. Memang pada kenyataannya transien hanya terjadi secara singkat, tetapi dengan memahami transien pada suatu rangkaian atau alat, kita akan memahami efek gejala listrik yang sangat mempengaruhi mempengaruhi kekuatan suatu alat/rangkaian sehingga dapat meminimalisir efek gejala l istrik yang dapat menyebabkan kerusakan pada alat. Oleh karena itu, penting sekali bagi kita untuk memahami apa itu transien, dan gejala-gejala yang terjadi ketika transien. Pada resume 4 kali ini, kami akan menjelaskan Pengertian dasar Transien dan Gejala-gejala yang terjadi pada rangkaian RL (Resistor-Induktor) pada arus searah (DC) ketika TRANSIEN.
TUJUAN 1. Memahami pengertian dan fungsi dari transien. 2. Dapat memahami hal-hal apa saja yang mempengaruhi transien. 3. Dapat menganalisis besar arus, tegangan, dan daya pada rangkaian ketika transien. 4. Dapat menganalisis waktu yang diperlukan suatu alat/rangkaian untuk peralihan(transien).
1
Rangkaian Listrik II
Transien
BAB II MATERI Transien disebut juga gejala Peralihan . suatu periatiwa yang terjadi pada selang beberapa saat. Sebagai contoh diilustrasikan pada proses menyalakan lampu. Contoh: ketika kita menyalakan lampu, jika diperhatikan ada jeda waktu antara menyalakan saklar sampai lampu tersebut menyala terang, dan pada saat itulah terjadinya transien. Yaitu ketika proses perubahan besar tegangan dari 0V menjadi 220V. Contoh:
Saklar ON Transien Lampu Menyala
Saat lampu akan mulai dinyalakan maka belum ada arus mengalir pada rangkaian atau dapat dikatakan
Kemudian saat saklar dihubungkan arus mulai mengalir dan saat itu proses transien terjadi beberapa saat
Lampu ketika transien
2
Rangkaian Listrik II
Transien
Saat lampu sudah menyala stabil (sampai pada suatu titik yang disebut titik jenuh), maka proses transien pun berakhir.
Lampu sudah menyala stabil, proses transien berakhir
Fungsi Transien adalah agar dapat memahami efek gejala listrik terhadap keselamatan alat agar alat tidak cepat rusak.
Gejala Peralihan pada rangkaian RL (Resistor-Induktor)
R
L
Pada rangkaian RL yang dipasang dengan sumber tegangan DC (arus searah) , maka akan terdapat efek dari XL sebesar ɛ. Dimana
dan
Jadi, jika pada rangkaian tertutup R besar tegangan adalah
Maka berbeda dengan hukum rangkaian tertutup RL (Resistor – Induktor) yaitu:
Hukum ruang tertutup RL (Resistor – Induktor) o
o
o o
; substitusi ;
; L ,dt dan
3
dengan persamaan
dan
dipindah ruas
dipindah ruas
Rangkaian Listrik II o o
;
Transien
dipindah ruas
Untuk saat t = 0 dan I = 0 (saat saklar terputus) dan t = t dan I = I (saat I maksimum). Peralihannya didapat dengan: o o
o
o
o
o
∫ ∫ [] [] I=
Seperti yang kita ketahui I maksimum = I 0 = I=
, maka arus ketika Transien adalah :
Keterangan: = Arus ketika Transien (A) = =Arus Ketika maksimum (tidak terjadi transien lagi) R = Besar Tahanan (ohmΩ) L = Besar Induktor (Henry) t = Waktu saat t detik
Jika rumus diatas dikaitkan dengan hambatan (R), masing-masing ruas dikalikan dengan nilai R. o
R . I = R .
o
Rumus tersebut untuk mencari besar tegangan pada resistor ketika transien. Keterangan : = Tegangan di Resistor saat Transien 4
Rangkaian Listrik II
Transien
V 0 = Tegangan saat I maksimum (tidak terjadi Transien lagi)
Tegangan pada L ketika transien o
o o o o
Rumus tersebut untuk mencari besar tegangan pada Induktor ketika Transien Keterangan : VL= Tegangan di Induktor saat Transien V0= Tegangan saat I maksimum (tidak terjadi transien lagi)
Besar Tegangan total (V) ketika transien adalah: V = VR + VL
Grafik arus(I) ketika transien terhadap fungsi waktu saat penutupan saklar
Grafik tegangan ketika transien terhadap fungsi waktu saat penutupan saklar
5
Rangkaian Listrik II
Tetapan waktu TC adalah Waktu yang dibutuhkan saat peralihan dari I = 0 hingga I = I maksimum ( ketika transien).yaitu
Transien
Hubungan arus dengan tetapan waktu TC adalah
maka besar arus menurut tetapan waktu TC adalah:
Untuk t = 5TC dianggap arus (I) mencapai nilai maksimum. Yaitu ketika arus mencapai titik stasioner, arus menjadi stabil dan tidak terjadi transien lagi.
Daya Sesaat (P) saat transien
Daya pada hambatan R (P R) o PR = VR X I o
PR =
o
PR = 6
Rangkaian Listrik II
Transien
Daya pada inductor L (P L)
o
PL = VL X I
o
PL =
o
PL =
Contoh Soal:
Sebuah kumparan dengan tahanan dengan tahanan(R) 10Ω dan besar induktansi(L) 0,4H Dihubungkan dengan sumber tegangan 100Volt DC. Hitunglah: a. Besar arus peralihan b. Tegangan pada Tahanan c. Tegangan pada Induktor d. Waktu yang dibutuhkan dalam peralihan
Jawab: a.)
Semakin besar penguat, I makin besar. t itu jika diberi t b.) c.)
d.) Waktu Peralihan
e.) t saat I maksimum = 5 TC = 0,04 detik x 5 = 0,2 detik f.) Daya sesaat pada R
7
Rangkaian Listrik II
= 1000 watt ;karena hasil perkalian dari
Transien
terlalu kecil jadi dianggap 0
Soal dan Penyelesaian
1. Kapan arus dikatakan sebagai titik jenuh atau stasioner ? Jawab Dikatakan stasioner ketika tidak ada lagi peralihan atau transien 2. Mengapa tegangan tidak pernah mencapai nol ? Jawab Karena ketika tegangan nol, maka tidak ada arus yang mengalir 3. Diketahui sebuah kumparan dengan nilai tahanan 15Ω dan nilai induksi 0,7 H dihubungkan dengan tegangan 100 V. Maka hitunglah a. I0 dan I peralihan b. VR c. VXL d. Waktu peralihan Jawab
( )
a. I =
b. c. d.
=
8
Rangkaian Listrik II
Transien
4. Diketahui tahanan dalam sebuah kumnparan sebesar 5Ω, tahanan tersebut memiliki intdansi 6 H. Kumparan tersebut dikendalikan oleh sumber arus DC sebesar 50 V. Maka tentukan waktu yang dibutuhkan ketika arus berada pada tengan ketetapan dan hitunglah nilai daya pada L !( t = 3 s ) Jawab a. t pada tengan ketetapan
( ) ( ) ½
TC =
b. PL ?
9
A
Rangkaian Listrik II
DAFTAR PUSTAKA www.google.com
10
Transien
