elektro

Rangkaian RLC (Seri dan Paralel) beserta Contoh Soalnya

Di dalam sebuah rangkaian arus bolak balik, terdapat rangkaian RLC  yang biasanya terdiri dari Resisitor, Induktor, dan Kapasitor yang disusun secara seri....

Written by arga · 3 min read >
rangkaian rlc

Di dalam sebuah rangkaian arus bolak balik, terdapat rangkaian RLC  yang biasanya terdiri dari Resisitor, Induktor, dan Kapasitor yang disusun secara seri. Selain seri, ada juga rangkaian RLC paralel yang tentunya dengan penggunaan yang berbeda. Untuk mengenal RLC lebih lengkap, barikut analisis RLC hingga berbagai contoh soal rangkaian RLC.

Rangkaian RLC

Sebelum mempelajari RLC  secara dalam, ada baiknya kenali dulu apa itu rangkaian arus bolak balik.

Rangkaian arus bolak balik merupakan rangkaian yang menggunakan arus bolak balik (AC). Arus AC (Bolak Balik) yaitu arus listrik yang memiliki arah dan besar yang selalu berubah-ubah secara periodik.

Rangkaian arus bolak balik memiliki hambatan yang terdiri dari hambatan resistor atau resistansi (R), hambatan induktor atau reaktansi induktif (XL) dan hambatan kapasitor atau reaktansi kapasitif (XC). Gabungan dari ketiga besar hambatan tersebut dinamakan dengan Impedansi atau hambatan total yang dinyatakan sebagai Z dengan satuan Ohm.

Rangkaian RLC adalah rangkaian yang terdiri dari Resistor, Induktor dan Kapasitor yang disusun baik secara seri maupun paralel. Disebut dengan RLC karena pada rangkaian ini menunjukkan simbol ketahanan (R), Induktansi (L), dan Kapasitansi (C).  Rangkaian RLC akan membentuk osilator harmonik dan beresonansi dengan suatu cara yang sama sebagai rangkaian LC.

Analisis RLC

1. Arus AC pada Resistor

Arus AC atau bolak balik yang melintasi resistor akan menimbulkan tegangan seperti persamaan berikut ini :

VR   =  IR

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa besarnya arus yang melewati resistor sebanding dengan tegangan yang dihasilkan. Hal ini berarti bila arus yang masuk besar, maka tegangan yang akan dihasilkan juga akan besar. Kondisi tersebut dikatakan dengan arus dan tegangannya sefase.

2. Arus AC pada Induktor

arus ac induktor

Bila arus AC atau bolak-balik yang melintasi suatu induktor besarnya berubah-ubah setiap waktu, maka akan dihasilkan tegangan induksi VL. Hubungan antara arus dan tegangan induksi dapat dirumuskan dengan persamaan seperti berikut :

Dari persamaan di atas, terlihat bahwa semakin besar perubahan arus setiap waktu, maka semakin besar pula tegangan induksinya. Tegangan induksi tersebut muncul setelah adanya perubahan arus pada selang waktu tertentu.

Kondisi ini menunjukkan bahwa arus tidak sejalan dengan tegangan atau tegangan tidak sefase dengan arus. Tegangan akan mendahului arus dengan besa sudut sebesar 900.

3. Arus AC pada Kapasitor

arus kapasitor

Saat arus AC sebesar IC melewati kapasitor, maka akan timbul tegangan VC. Dan kemudian tegangan kapasitor tersebut akan naik menjadi Vt secara perlahan, dapat dirumuskan dengan persamaan berikut ini :

Dari persamaan di atas menunjukkan bahwa saat arus melalui kapasitor maka tegangan kapasitor akan naik. Dan sebaliknya, ketika arus diturunkan hingga ke titik 0, maka tegangan kapasitor juga akan turun secara perlahan.

Kondisi ini menunjukkan bahwa arus dan tegangan tidak berjalan secara bersamaan, yang artinya arus dan tegangan tidak sefase. Arus akan mendahului tegangan dengan beda sudut fase sebesar 900.

Rangkaian RLC Seri

rangkaian rlc seri

Rangkaian RLC seri merupakan rangkaian elektronika yang terdiri atas Resistor, Induktor, dan Kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan bolak baluk atau tegangan AC. Ketiga hambatan tersebut dialiri arus (I) yang sama sehingga diagram fasor arus diletakkan pada t=0.

Pada rangkaian RLC seri, tegangan resistor (VR) berada pada fasa yang sama dengan arus, tegangan induktor (VL) mendahului arus sejauh 900, dan tegangan Kapasitor(VC) didahului arus sejauh 900.

Diagram Fasor Impedansi untuk rangkaian RLC Seri

diagram fasor untuk rangkaian RLC seri

Persamaan mengenai rangkaian RLC seri dapat dirumuskan sebagai berikut ini :

Tegangan Efektif

Rumus tegangan efektif

Besar arus yaitu sama, sehingga nilai tegangan pada masing-masing komponen R, L, dan C adalah

VR  =   I.R

V =  I XL

VC  =  I XC

Impedansi

rumus impedansi rangkaian RLC seri

Besarnya Sudut Fase Rangkaian

besarnya sudut fase rangkaian

Arus Efektif

arus efektif

Frekuensi Resonansi RL

frekuensi resonansi RL

Dari persamaan – persamaan di atas dapat di simpulkan beberapa sifat yang dimilik rangkaian RLC seri, antara lain :

  1. Nilai XL  >  XC ,  rangkaian bersifat induktif dimana tegangan mendahului arus dengan beda sudut fase -900.
  2. Nilai XL <   XC,  rangkaian bersifat kapasitif dimana arus mendahului tegangan dengan beda sudut 900.
  3. Nilai XL   =  XC, rangkaian bersifat resistif dimana arus tertinggal oleh tekanan dengan beda sudut fase 0 atau besar nilai impedansi rangkaian sama dengan nilai hambatannya  (Z=R).

Rangkaian RLC Paralel

rangkaian rlc paralel

Rangkaian RLC Paralel adalah rangkaian elektronika yang terdiri atas resistor, induktor dan kapasitor yang dihubungkan secara paralel dengan sumber tegangan bolak balik atau AC. Pada rangkaian RLC Paralel, terjadi pembagian arus listrik dari sumber menjadi tiga, yaitu menuju ke resistor, induktor dan kapasitor.

Diagram Fasor Rangkaian RLC Paralel

diagram fasor untuk rangkaian RLC paralel

Impedansi Rangkaian RLC Paralel

impedansi rangkaian rlc paralel

Contoh Soal Rangkaian RLC Seri

1. Sebuah rangkaian seri RLC yang memiliki resistansi 12 ꭥ, induktansi 0,15 H dan kapasitor 100 uF dihubungkan secara seri pada supply sebesar 100 V, 50 Hz. Berapa Impedansi total dan arus rangkaian ?

contoh soal rangkaian seri 1

Di ketahui :

  • R =   12 ꭥ
  • L =   0,15 H
  • C =  100 uF
  • Vs = 100V, 50 Hz

Reaktansi Induktif XL

XL   =  2π ƒL   =  2π  x 50 x 0,15 = 47,13 ꭥ

Reaktansi Kapasitif XC

reaktansi kapasitif soal seri 1

Rangkaian Impedansi  Z adalah

impedansi soal 1

2. Sebuah resistor sebesar 8ꭥ, Induktor dengan 3,2 mH dan kapasitor µF dirangkai secara seri serta dihubungkan dengan sumber tegangan 120 V , 125 rad/s. Berapa arus maksimum dan sifat rangkaian tersebut ?

contoh rangkaian seri 2

Di Ketahui :

  • R =   ohm
  • L =   3,2  mH   =  3,2 x  10-3  H
  • C =   800 µF
  • Ω =   125  rad/s
  • V =  120  Volt

Hambatan Induktor

XL    =    ωL

=   125  x  3,2   10-3

=   4 Ohm

Hambatan Kapasitor

Impedansi

Arus Maksimum

3. Sebuah rangkaian rlc seri memiliki R = 30 ohm, L = 40 mH dan C  = 50µF dihubungkan dengan sumber listrik tegangan AC. Tentukan frekeuensi resonansi pada rangkaian tersebut.

DiKetahui    :

  • R     =   30 ohm
  • L     =    40 mH
  • C     =  50 µF

bahas seri 3

Contoh Soal Rangkaian RLC Paralel

1. Sebuah rangkaian RLC dengan  1kΩ, dan sebuah coil 142 mH serta kapasitor 160 µF yang dihubungkan secara paralel melintasi 240 V dan supply 60 Hz. Berapa Impedansi dari rangkaian tersebut dan Arus yang diambil dari supply ?

contoh soal rangkaian rlc paralel

Impedansi

Dalam sebuah rangkaian AC, resistor tidak terpengaruh oleh frekuensi , untuk itu R = 1kΩ.

Reaktansi Induktif ( XL)  :

XL    =  ωL   =   2µ ƒL   =  2µ.60.142 x 10-3=  53,54 Ω

Reaktansi Kapasitif ( XC)  :

Impedansi

Jadi, Impedansi Z dari rangkaian RCL paralel yaitu sebesar =  12,7 Ω

Arus Supply

Jadi, Arus Is yaitu sebesar 10 Ampere

elektronika dasar

ELEKTRONIKA DASAR DAN KOMPONEN UTAMANYA

arga in elektro
  ·   3 min read
low pass filter adalah

Low Pass Filter (LPF) Adalah …

arga in elektro
  ·   3 min read

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *