Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

analisis rangkaian listrik

Text of Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    1/361

    ii

    AnalisisRangkaian

    ListrikJilid-1

    Sudaryatno Sudirham

    Darpublic

    Edisi Oktober 2012

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    2/361

    i

    AnalisisRangkaian ListrikJilid-1

    (Rangkaian Arus Searah dan Arus Bolak-Balik Keadaan Mantap)

    oleh

    Sudaryatno Sudirham

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    3/361

    ii

    Hak cipta pada penulis.

    SUDIRHAM, SUDARYATNO

    Analisis Rangkaian Listrik Jilid-1

    (Rangkaian Arus Searah dan Arus Bolak-Balik)

    Darpublic, Kanayakan D-30 Bandung, 40135

    www.darpublic.com

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    4/361

    iii

    Kata Pengantar

    Buku Analisis Rangkaian Listrik pernah diterbitkan pada tahun 2002

    oleh Penerbit ITB. Isi buku tersebut penulis tata-ulang dan penulis

    sajikan dalam tiga jilid agar lebih leluasa memperbaiki materi

    bahasan, disesuaikan dengan kebutuhan. Buku jilid pertama ini

    berisi pokok-pokok bahasan yang diarahkan untuk membangun

    kemampuan melakukan analisis rangkaian listrik, ditujukan kepada

    para pembaca yang untuk pertama kali mempelajari rangkaian

    listrik. Materi bahasan mencakup analisis di kawasan waktu yang

    penulis sajikan dalam sebelas bab, dan analisis di kawasan fasor

    (analisis Rangkaian Arus Bolak-Balik keadaan mantap) dalam lima

    bab.

    Lima bab pertama dari keseluruhan materi bahasan, berisi bahasan

    mengenai perilaku piranti-piranti listrik maupun besaran fisis yang

    ada dalam rangkaian. Dengan pengertian tentang kedua model ini,

    bahasan masuk ke landasan-landasan untuk melakukan analisis

    rangkaian listrik di empat bab berikutnya, disusul dengan dua bab

    yang berisi contoh aplikasi analisis rangkaian. Lima bab terakhir

    berisi analisis rangkaian di kawasan fasor sistem satu-fasa sertapengenalan pada sistem tiga-fasa berbeban seimbang. Dengan

    memahami materi bahasan pada buku jilid pertama ini, pembaca

    akan mampu melakukan analisis rangkaian yang biasa disebut

    rangkaian arus searah dan rangkaian arus bolak-balik.

    Tulisan ini dibuat untuk umum, dapat diunduh secara cuma-cuma di

    www.darpublic.com. Mudah-mudahan sajian ini bermanfaat bagi

    para pembaca. Penulis mengharapkan saran dan usulan para

    pembaca untuk perbaikan dalam publikasi selanjutnya.

    Bandung, Oktober 2012

    Wassalam,

    Penulis

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    5/361

    iv

    DarpublicKanayakan D-30, Bandung, 40135

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    6/361

    v

    Daftar Isi

    Kata Pengantar iii

    Daftar Isi v

    Bab 1: Pendahuluan 1Pengertian Rangkaian Listrik . Pengertian Analisis

    Rangkaian Listrik. Struktur Dasar Rangkaian, Besaran

    Listrik, Kondisi Operasi. Landasan Untuk Melakukan

    Analisis.Cakupan Bahasan

    Bab 2: Besaran Listrik Dan Model Sinyal 7

    Besaran Listrik. Sinyal dan Peubah Sinyal. BentukGelombang Sinyal.

    Bab 3: Pernyataan Sinyal Dan Spektrum Sinyal 35Pernyataan-Pernyataan Gelombang Sinyal. Spektrum

    Sinyal.

    Bab 4: Model Piranti Pasif 55Resistor. Kapasitor. Induktor. Induktansi Bersama.

    Saklar. Elemen Sebagai Model Dari Gejala.

    Transformator Ideal.

    Bab 5: Model Piranti Aktif, Dioda, dan OPAMP 81Sumber Bebas. Sumber Praktis. Sumber Tak-Bebas.

    Dioda Ideal. Penguat Operasional (OP AMP).

    Bab 6: Hukum-Hukum Dasar 107Hukum Ohm. Hukum Kirchhoff. Basis Analisis

    Rangkaian.

    Bab 7: Kaidah dan Teorema Rangkaian 119Kaidah-Kaidah Rangkaian. Teorema Rangkaian.

    Bab 8: Metoda Analisis Dasar 141Metoda Reduksi Rangkaian. Metoda Keluaran Satu

    Satuan. Metoda Superposisi. Metoda Rangkaian

    Ekivalen Thvenin.

    Bab 9: Metoda Analisis Umum 157Metoda Tegangan Simpul. Metoda Arus Mesh. Catatan

    Tentang Metoda Tegangan Simpul dan Arus Mesh.

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    7/361

    vi

    Bab 10: Rangkaian Arus Searah 179Pengukur Tegangan dan Arus Searah. Pengukuran

    Resistansi. Resistansi Kabel Penyalur Daya. Penyaluran

    Da

    ya Melalui Saluran Udara. Diagram Satu Garis.Jaringan Distribusi Daya. Batere. Generator Arus

    Searah.

    Bab 11: Rangkaian Dioda dan OP AMP 199Rangkaian Dengan Dioda. Rangkaian Dengan OP

    AMP. Diagram Blok. Rangkaian OP AMP Dinamik .

    Bab 12: Rangkaian Arus Bolak-Balik 225Fasor Dan Impedansi. Resistansi, Reaktansi, Impedansi.

    Kaidah-Kaidah Rangkaian Impedansi.

    Bab 13: Teorema dan Metoda Analisis di Kawasan Fasor 247Teorema Rangkaian di Kawasan Fasor. Metoda-Metoda

    Analisis Dasar. Metoda-Metoda Analisis Umum.

    Rangkaian Resonansi.

    Bab 14: Analisis Daya 265Umum. Tinjauan Daya di Kawasan waktu : Daya Rata-

    Rata dan Daya Reaktif. Tinjauan Daya di Kawasan

    Fasor: Daya Kompleks, Faktor Daya. Alih Daya. AlihDaya Maksimum.

    Bab 15: Penyediaan Daya 287Transformator. Penyediaan Daya dan Perbaikan Faktor

    Daya. Diagram Satu Garis.

    Bab 16: Pengenalan Pada Sistem Tiga-fasa 305Sumber Tiga-fasa dan Sambungan ke Beban. Analisis

    Daya Pada Sistem Tiga-fasa. Diagram Satu Garis.

    Lampiran I 325

    Lampiran II 329

    Lampiran III 339

    Daftar Pustaka 353

    Biodata Penulis 354

    Indeks 335

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    8/361

    Pendahuluan

    1

    BAB 1 Pendahuluan

    Pengatahuan tentang analisis rangkaian listrik merupakan salah satu

    pengetahuan dasar yang diperlukan dalam teknik elektro, termasuk di

    dalamnya teknik biomedika.

    1.1. Pengertian Rangkaian Listrik

    Rangkaian listrik (atau rangkaian elektrik) merupakan interkoneksi

    berbagai piranti (divais device) yang secara bersama melaksanakan

    suatu tugas tertentu. Tugas itu dapat berupa pemrosesan energi ataupunpemrosesan informasi. Melalui rangkaian listrik, energi maupun

    informasi dikonversikan menjadi energi listrik dan sinyal listrik, dan

    dalam bentuk sinyal inilah energi maupun informasi dapat disalurkan

    dengan lebih mudah ke tempat ia diperlukan.

    Kalau dalam pemrosesan energi masih digunakan sinyal analog, tidak

    demikian halnya dengan pemrosesan informasi. Pemanfaatan sinyal

    analog telah digantikan oleh sinyal-sinyal digital sehingga kualitas

    informasi video, audio, maupun data, menjadi sangat meningkat.

    Pemanfaatan sinyal digital sudah sangat meluas, mulai dari lingkunganrumah tangga sampai luar angkasa.

    Walaupun terdapat perbedaan yang nyata pada bentuk sinyal dalam

    pemrosesan energi dan pemrosesan informasi, yaitu sinyal analog dalam

    pemrosesan energi dan sinyal digital dalam pemrosesan informasi,

    namun hakekat pemrosesan tidaklah jauh berbeda; pemrosesan itu adalah

    konversi ke dalam bentuk sinyal listrik, transmisi hasil konversi tersebut,

    dan konversi balik menjadi bentuk yang sesuai dengan kebutuhan.

    Sistem pemroses energi maupun informasi, dibangun dari rangkaian-rangkaian listrik yang merupakan interkoneksi berbagai piranti. Oleh

    karena itu langkah pertama dalam mempelajari analisis rangkaian listrik

    adalah mempelajari model sinyal dan model piranti. Karena pekerjaan

    analisis menggunakan model-model, sedangkan model merupakan

    pendekatan terhadap keadaan yang sebenarnya dengan pembatasan-

    pembatasan tertentu, maka hasil suatu analisis harus juga difahami

    sebagai hasil yang berlaku dalam batas-batas tertentu pula.

  • 5/19/2018 Buku e Analisis Rangkaian Listrik Jilid 1

    9/361

    Pendahuluan

    2 Sudaryatno Sudirham,Analisis Rangkaian Listrik (1)

    1.2. Pengertian Analisis Rangkaian Listrik

    Untuk mempelajari perilaku suatu rangkaian listrik kita melakukan

    analisis rangkaian listrik. Rangkaian listrik itu mungkin hanya

    berdimensi beberapa sentimeter, tetapi mungkin juga membentang

    ratusan bahkan ribuan kilometer. Dalam pekerjaan analisis, langkah

    pertama yang kita lakukan adalah memindahkan rangkaian listrik itu ke

    atas kertas dalam bentuk gambar; gambar itu kita sebut diagram

    rangkaian.

    Suatu diagram rangkaian memperlihatkan interkoneksi berbagai piranti;

    piranti-piranti tersebut digambarkan dengan menggunakan simbol

    piranti. Jadi dalam suatu diagram rangkaian (yang selanjutnya kita sebut

    dengan singkat rangkaian), kita melihat bagaimana berbagai macampiranti saling dihubungkan.

    Perilaku setiap piranti kita nyatakan dengan model piranti. Untuk

    membedakan piranti sebagai benda nyata dengan modelnya, maka

    model itu kita sebut elemen rangkaian. Sinyal listrik yang hadir dalam

    rangkaian, kita nyatakan sebagai peubah rangkaian yang tidak lain

    adalah model matematisdari sinyal-sinyal tersebut. Jadi dalam pekerjaan

    analisis rangkaian listrik, kita menghadapi diagram rangkaian yang

    memperlihatkan hubungan dari berbagai elemen, dan setiap elemen

    memiliki perilaku masing-masing yang kita sebut karakteristik elemen;besaran-fisika yang terjadi dalam rangkaian kita nyatakan dengan

    peubah rangkaian (variable rangkaian) yang merupakan model sinyal.

    Dengan melihat hubungan elemen-elemen dan memperhatikan

    karakteristik tiap elemen, kita melakukan perhitungan peubah-peubah

    rangkaian.

    Perhitungan-perhitungan tersebut mungkin berupa perhitungan untuk

    mencari hubungan antara peubah yang keluar dari rangkaian (kita sebut

    dengan singkat keluaran) dan peubah yang masuk ke rangkaian (kita

    sebut dengan singkat masukan); ataupun mencari besaran keluaran dari

    suatu rangka