34 fix

BAB IX

PERCOBAAN 8

SOFTWARE

9.1 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui sifat rangkaian magnetic coupling polaritas sama dan beda

2. Mengetahui respon transient rangkaian RL fungsi step dan fungsi sinus

3. Mengetahui respon transient rangkaian RC fungsi step dan fungsi sinus

4. Mengetahui sifat rangkaian RLC seri dan RLC paralel

5. Mengetahui sifat rangkaian dua pintu tipe phi dan tipe T

6. Mengetahui sifat rangkaian LPF , BPF dan HPF

9.2. Dasar Teori

9.2.1 Percobaan Magnetic Coupling Polaritas sama

Gambar 9.1: Rangkaian Magnetic Coupling Polaritas Sama

9.2.2 Percobaan Magnetic Coupling Polaritas Beda

Gambar 9.2: Rangkaian Magnetic Coupling Polaritas Beda

9.2.3 Percobaan Respon Transien Fungsi Tangga (Step) R-L

Gambar 9.3: Rangkaian Trasien Fungsi Step RL

9.2.4 Percobaan Respon Transien Fungsi Sinus R-L

Gambar 9.4: Rangkaian Trasien Fungsi Sinus RL

9.2.5 Percobaan Respon Transien Fungsi Tangga (Step) R-C

Gambar 9.5: Rangkaian Respon Transien Fungsi Tangga (Step) R-C

9.2.6 Percobaan Respon Transien Fungsi Sinus R-C

Gambar 9.6: Rangkaian Respon Transien Fungsi Sinus R-C

9.2.7 Percobaan Rangkaian R-L-C Seri

Gambar 9.7: Rangkaian Rangkaian R-L-C seri

9.2.8 Percobaan Rangkaian R-L-C Pararel

Gambar 9.8: Rangkaian Rangkaian R-L-C Pararel

9.2.9 Percobaan Rangkaian 2 Pintu Tipe Phi

Gambar 9.9 Rangkaian 2 Pintu Tipe Phi

9.2.10 Percobaan Rangkaian 2 Pintu Tipe T

Gambar 9.10 Rangkaian 2 Pintu Tipe T

9.2.11 Percobaan Rangkaian Filter LPF

Gambar 9.11 Rangkaian Filter LPF

9.2.12 Percobaan Rangkaian Filter BPF

Gambar 9.12 Rangkaian Filter BPF

9.2.3 Percobaan Rangkaian Filter HPF

Gambar 9.13 Rangkaian Filter HPF

9.3 Alat dan Bahan

1. Laptop

2. Aplikasi PSPICE

9.4 Langkah Percobaan

1. Membuka file praktikum sesuai nama file masing-masing percobaan.

2. Menjalankan program PSPICE dengan memilih DSIPE and student.

3. Membuka listing program pada file praktikum sesuai percobaan.

4. Mengganti nilai resistansi sesuai kelompok praktikan.

5. Men-run listing tersebut kemudian add trace sesuai percobaan

6. Memunculkan gelombang sinus dan mencari koordinat puncak (Max) dan

lembah (Min)

7. Mengulangi langkah 1 sampai 6 untuk percobaan lain.

9.6 Analisa dan Pembahasan

9.6.1 Percobaan Magnetic Coupling Polaritas sama

9.6.1.1 Listing Program

Vs 1 0 Sin ( 0 200V 60 Hz)

R1 1 2 19OHM

L1 2 0 50mH

L2 3 0 50mH

R2 3 4 257OHM

R3 4 0 1000000OHM

KALL L1 L2 0,999

Tran 10 µs 33 ms

PROBE

END

9.6.1.2 Penjelasan Listing Program

Vs 1 0 sin ( 0 200V 60 Hz)

Vsumber node 1 dan 0 dengan tegangan 200V dan F 60Hz.

R1 1 2 19OHM

Hambatan R1 dinode 1 dan 2 dengan nilai 19 OHM

L1 2 0 50 mh

Induktor L1 dinode 2 dan 0 dengan nilai 50 mH

L2 3 0 50 mH


R2 3 4 257 OHM

Hambatan R2 dinode 3 dan 4 dengan nilai 257 ohm

R3 4 0 1000000 OHM

Hambatan R3 dinode 4 dan 0 dengan nilai 1000000 ohm

KALL L1 L2 0,999

Mendeklarasikan mutual inductansi L1 dan L2 sebesar 0,999

TRAN 10µs 33ms

Waktu transient 10µs sampai 33ms

PROBE

Menampilkan hasil masukan dari listing yang dijalankan

END

Mengakhiri program

Berikut gambar rangkaian percobaan magnetic coupling polaritas sama.

Gambar 9. 10 Magnetic coupling polaritas sama

9.6.1.3 Perhitungan Magnetic Kopling polaritas sama

Vs=200 sin ωt

Vs=200 sin 2 π f t

Vs=200 sin 120 π t

Vs=200cos(¿120 π t−90)¿

Vs=200∠−90

m=k √L 1 L 2

m=0,999√0,05 × 0,05

m=0,04995

XL 1= jωL1

XL 1= j2πf L 1

XL 1= j120 π 0,05

XL 1= j6 π Ohm

XL 1=18,84∠90 Ω

XL 2= jωL2

XL 2= j2π f L2

XL 2= j120 π 0,05

XL 2= j6 π Ohm

XL 2=18,84∠ 90 Ω

Loop 1=i 1=Vs=i1 R 1+ j ωL1 i1− jωmi 2

200∠−90= (R 1+ jωL1 ) i1−Jωm i2

200∠−90= (19+18,84 j ) i1− j (120 π 0,04995 ) i2

200∠−90= (26,75∠ 44,75 ) i1− (18,83∠90 ) i 2

Loop 2=( R 2+R 3 ) i2+ jωL2−Jωm i1=0

¿ (1000257 ) i2+ j (120 π 0,05 ) i2− j (120 π 0,04995 ) i1

¿ (1000257∠0,001079 ) i2−(18,83∠90 ) i1=0

Matriks dari kedua loop adalah sebagai berikut :

[26,75∠59,7 −18,83∠ 90−18,83∠90 1000257∠ 0,001079][ i1

i2]=[200∠−900 ]

[ i1i2]= 1

26756874∠60,779−354,569∠180×

[1000257∠0,001079 18,83∠9018,83∠ 90 21,8∠59,7 ][200∠−90

0 ][ i1i2]= 1

26756520∠60,778×[200051400∠−90

3766 ][ i1i2] = [ 7,47∠−150

0,00014∠−60,77]

V 1=Vs=200 V

V 2=i 1× XL1=9,174∠−150 ×18,84∠90=172,838∠−60V

V 3=i 2 (R 2+R 3 )=0,00014∠−60,77 ×1000257

¿140,036∠−60,77

V 4=V 3=140,036∠−60,77

9.6.1.4 Perbandingan Hasil Perhitungan dan Simulasi

Tabel 9.1 Perbandingan hasil perhitungan dan simulasi

Perhitungan (V) Simulasi (v)

V

1

200 199,727

V

2

172,838∠−60 160,064

V

3

140,036∠−60,77 80,032

V

4

140,036∠−60,77 80,011

Dari tabel diatas terlihat bahwa nilai V3 dan V4 pada perhitungan dan

simulasi berbeda. Hal ini dikarenakan adanya pembulatan angka dibelakang koma

sehingga tidak sesuai dengan nilai simulasi. Pada V2 merupakan tegangan pada

inductor 1 sedangkan V3 merupakan tengangan pada rangkaian Rtotal dari R2 dan R3

sedang V4 juga sama sedangkan pada simulasi V2 dan V3 serta V4 merupakan

tegangan yang terletak pda titik tersebut sehingga terjadi perbedaan nilai hitung.

9.6.2 Percobaan Magnetic Coupling Polaritas beda


Vs 1 0 Sin ( 0 200V 60 Hz)

R1 1 2 19OHM

L1 2 0 50mH

L2 3 0 50mH

R2 3 4 257OHM

R3 4 0 1000000OHM

KALL L1 L2 0,999

Tran 10 Vs 3 ms

PROBE

END


Vs 1 0 sin ( 0 200V 60 Hz)

Vsumber node 1 dan 0 dengan tegangan 200V dan F 60Hz.

R1 1 2 19 OHM


L1 2 0 50 mh


L2 3 0 50 mH


R2 3 4 257 OHM


R3 4 0 1000000 ohm


KALL L1 L2 0,999

Mendeklarasikan mutual inductansi L1 dan L2 sebesar 0,999

TRAN 10µs 33ms

Waktu transient 10µs sampai 33ms

PROBE


END

Mengakhiri program.

Gambar 9.11 Rangkaian kopling polaritas beda

9.6.2.3 Perhitungan Magnetic Kopling Polaritas Beda

Vs=200 sin w t m=K √ L1 . L2

¿200 sin 2π f t ¿0,999√50.10−3 x5.10−3

¿200 sin 120 π t ¿0,04995 H

¿200cos (120n t−90)

¿200∠−90 V

X L 1=J ω L1 X L 2=J w L 2

¿ J 120 π (50.10−3) ¿ J 2 π f L 2

¿ J 6 π ¿ J 120 π (5.10−3)

¿18,84∠90 ¿18,84∠90

Loop I1 = Vs=I 1R 1+Jw L1 I 1+J w m I 2

¿ ( R 1+J w L1 ) I 1+J w m I 2

¿ (19+18,84 J ) I 1+J (120 π 0,04995 ) I 2

200∠−90= (26,75∠ 44,75 ) I 1+(18,83∠90 ) I 2

Loop 2=( R 2+R 3 ) i2+ jωL2+Jωmi 1=0

¿ (1000257 ) i2+ j (120 π 0,05 ) i2+ j (120 π 0,04995 ) i 1

¿ (1000257∠0,001079 ) i2+(18,83∠90 )i 1=0

Matriks dari kedua loop adalah sebagai berikut :

[26,75∠59,7 18,83∠9018,83∠ 90 1000257∠0,001079 ][ i1

i2]=[200∠−900 ]

[ i1i2]= 1

26756874∠60,779−354,569∠180×

[1000257∠0,001079 18,83∠9018,83∠ 90 26,75∠59,7 ][200∠−90

0 ]

[ i1i2]= 1

26756520∠60,778×[200051400∠−90

3766 ]

[ i1i2] = [ 7,476∠−150

0,00014∠−60,77]

V 1=Vs=200 V

V 2=i 1× XL1=7,476∠−150 ×18,84∠90=140,847∠−60 V

V 3=i 2 (R 2+R 3 )=0,00014∠−60,77 ×1000171

¿140,024∠−60,77

V 4=V 3=140,024∠−60,77



Variabel Perhitungan (V) Simulasi (v)

V1 200 199,495

V2 140,847∠−60 V 104,584

V3 140,024∠−60,77 104,584

V4 140,024∠−60,77 104,584

Dari tabel diatas terlihat bahwa nilai V3 dan V4 pada perhitungan dan

simulasi berbeda. Hal ini dikarenakan adanya pembulatan angka dibelakang koma

sehingga tidak sesuai dengan nilai simulasi. Pada V1 nilainya mendekati karena ada

pembulatan, pada V2 dan V3 serta V4 terjadi perbedaan, pada V3 perhitungan

merupakan nilai tegangan pada rangkaian hambatan total R2 dan R3, V2 merupakan

nilai tegangan inductor L1 sedangkan nilai yang ditampilkan pada simulasi tidak

sesuai dengan yang dicari saat perhitungan.

9.6.3 Percobaan Respon Masukan Fungsi Tangga Rangkaian R-L


VS 1 0 PWL (0NS 0V 1NS 220 V 2MS 220V)

R1 1 2 19 OHM

L1 2 0 10 MH

.TRAN 10US 33MS

.PROBE

.END


VS 1 0 PWL (0NS 0V 1NS 220 V 2MS 220V)

Vsumber di node 1 dan 0 dengan tegangan 220 V

R1 1 2 19 OHM

R1 di node 1 dan 2 dengan nilai 19 OHM

L1 20 10 MH

L1 di node 2 dan 0 dengan nilai 10 MH

TRAN 10 µs 33 ms

Waktu transien dari µs 33 ms

PROBE


END

Mengakhiri program.

Gambar 9.12 Respon transien masukan fungsi tangga rangkaian RL

9.6.3.3 Perhitungan Respon Transien Masukan Tangga Rangkaian R-L

V=I . R+ Ldidt

Vs=I ( s) .R+ L. s . I (s )

220s

=( R+Ls ) I ( s )

I ( s )= 220

Rs+ L s2= 220

R+Ls∙

1s

¿ AR+Ls

+ Bs

¿ 220Rs+L s2 =

sA+B(R+Ls )s (R+Ls)

¿ sA+BR+BLss (R+Ls)

¿s ( A+BL )+BR

s ( R+Ls )

s=0→0=A+BL , maka :

I ( s )=220

LR

R+

220Rs

I ( s )=

−220R

RL

+s+

220Rs

Lalu persamaan tersebut di anti-laplacekan menjadi sebagai berikut

I ( t )=−220R

∙ e−Rt

L +220R

Dengan t=8,1778 ms=8,1778 ×10−3 s

I ( t )=−22019

∙ e−¿ ¿

I ( t )=11,57 A


Tabel 9.3. Perbandingan hasil perhitungan dan simulasi

Variabel Perhitungan Simulasi

V1 (V) 220 220,015

I R1 (A) 11,57 11,579

Dari tabel diatas terlihat bahwa nilai V1 dan IR1 perhitungan dan simulasi

sangat medekati.

9.6.4 Percobaan Respon Transien Fungsi Sinus Rangkaian R-L


VS 1 0 SIN(0 200V 60HZ)

R1 1 2 19 OHM

L1 2 0 10 mH

.TRAN 10 µS 33 mS

.PROBE

.END


VS 1 0 SIN (0 200V 60HZ)

Vsumber diantara node 1 dan 0 dengan tegangan 200 V frekuensi 60 Hz

R1 1 2 19 ohm

R1 berada di node 1 dan 2 dengan nilai 19 ohm

L1 2 0 10 mH

L1 berada di node 2 dan 0 dengan nilai 10 Mh

TRAN 10 µS 33 mS

Waktu transient dari 10 µS 33 mS

PROBE

Digunakan melihat hasil pengukuran gelombang dari listing

END

Mengakhiri program

Gambar 9.13. Respon transien masukan fungsi sinus rangkaian R-L

9.6.4.3 Perhitungan Respon Transien Fungsi Sinus Rangkaian R-L

Vs=V sin ωt

Vs=200 sin 2 πft

Vs=200 cos(120 πt−90)

Vs=200∠−90

V=I . R+ I . XL

200∠−90=I . (19 )+ I . j 2 π .60 .0,05

200∠−90=I (19+ j .6 π )

I= 200∠−9026,75∠ 44,75

I=7,47∠−135,75 A

Karena rangkaian seri, maka :

I ( R 1 )=I=7,47∠−135,75 A




V1 200∠−90 V 199,495 V

I(R1) 7,47∠135,75A 10,245 A

Dari tabel diatas terlihat bahwa nilai V1 hasil perhitungan sangat mendekati

dengan hasil simulasi. Namun pada I(R1) terdapat selisih yang cukup besar.

9.6.5 Percobaan Respon Transient Masukan Fungsi Tangga R-C


VS 1 0 SIN(0 200V 60HZ)

R1 1 2 19OHM

C1 2 0 100MF

.TRAN 10US 33MS

.PROBE

.END


VS 1 0 SIN (0 200V 60 HZ)

V Sumber dinode 1 dan 0 dengan tegangan 220V dan frekuensi 60 HZ

R1 1 2 19OHM

R1 dinode 1 dan 2 dengan nilai 19 OHM

C1 2 0 100MF

C1 dinode 2 dan 0 dengan nilai 100MF

.TRAN 10US sampai 33MS

Waktu transient antara 10US sampai 33MS

.PROBE

Digunakan untuk mengukur hasil gelombang dari listing program

.END

Mengakhiri program

Gambar 9.15 Respon transien masukan fungsi Tangga R-C

9.6.5.3 Perhitungan Respon Transien Masukan Fungsi Tangga R-C

V=I . R+ 1C ∫ I dt

Dengan transformasi laplace :

V (s )=I (s ) . R+ 1C ( s)

. I (s)

220s

=I ( s)(R+ 1C (s )

)

I ( s )=

220s

s+1

CS

Transformasi laplace balik :

I ( t )=220R

. e−( 1

RC)t

I (t )=22019

. e−( 1

11.0,1)10−9

I (t )=11,57 A


Tabel 9.5. Perbandingan hasil percobaan dan perhitungan


V1 220 V 220,015 V

I R1 11,57 A 11,80 A

Dari tabel diatas, terlihat bahwa nilai arus dan tegangan perhitungan sudah

sangat mendekati dengan hasil simulasi. Namun masih terdapat selisih yang cukup

kecil juga berupa 0,015 untuk V1 dan 0,23 untuk IR1.

9.6.6 Percobaan Respon Transient masukan fungsi sinus R-C


VS 1 0 SIN(0 200V 60HZ)

R1 1 2 19OHM

C1 2 0 100MF

.TRAN 10US 33MS

.PROBE

.END


VS 1 0 SIN (0 200V 60 HZ)


R1 1 2 19OHM

R1 dinode 1 dan 2 dengan nilai 19OHM

C1 2 0 100MF




.PROBE


.END

Mengakhiri program

Gambar 9.15. Respon transien masukan fungsi sinus R-C

9.6.6.3 PerhitunganRespon transien masukan fungsi sinus R-C

Vs=V sin ωt

Vs=200 sin 2 πft

Vs=200cos(120 πt−90)

Vs=200∠−90

V=I . R+ I . Xc

200∠−90=I . (19 )+ I .( 1j 2 π .60 .0,1

)

200∠−90=I (19− j1

12 π)

I=200∠−9019∠ 0,08

I=10,52∠−90,08 A

Karena rangkaian seri, maka :

I ( R 1 )=I=10,52∠−90,08 A


Tabel 9.6 Perbandingan hasil percobaan dan perhitungan


V1 200∠−90 V 198,930 V

I(R1) 10∠−90,08 A 10,454 A

Dari tabel diatas terlihat bahwa nilai V1 dan I(R1) pada perhitungan dan

simulasi telah sesuai.

9.6.7 Percobaan Rangkaian R-L-C Seri


VS 1 0 SIN(0 200V 60HZ)

R1 1 2 190OHM

L1 2 3 10MH

C1 3 0 100MF

.TRAN 10US 33MS

.PROBE

.END


VS 1 0 SIN (0 200V 60 HZ)


R1 1 2 190OHM

R1 dinode 1 dan 2 dengan nilai190 OHM

L1 2 3 10MH

L1 dinode 2 dan 3 dengan nilai 10MH

C1 3 0 100MF




.PROBE


.END

Mengakhiri program

Gambar 9.16. Rangkaian R-L-C Seri

9.6.7.3 Perhitungan Rangkaian R-L-C Seri

9.6.7.3 Perhitungan Rangkaian R-L-C Seri

Vs=V sin wt

Vs=200 sin 2 πft

Vs=200 cos (120 πt−90 )

Vs=200<−90 XL= j2 π 6010−2=3,768 j

Vs=I . R+ I . Xc+ I . XL XC= −1

j 2π 60 100 10−3=−0,026 j

Vs=I (R+Xc+ XL)

200←90=I ¿

200←90=I (190+ j3,742 )

I= 200←90190<1,128

=1,05←91,128



Variabel Perhitungan SimulasiV(1) 200<-90 199,889

I R(1) 1,05←91,128 1,05

Dari tabel diatas dilihat bahwa nilai perhitungan V(1) dan I(R1) adalah sesuai dengan nilai hasil simulasi.

9.6.8 Percobaan R-L-C Paralel


VS 1 0 SIN(0 200V 60HZ)

R1 1 2 190OHM

R 2 0 1OHM

L1 2 0 10MH

C1 2 0 100MF

.TRAN 10US 33MS

.PROBE

.END


VS 1 0 SIN (0 200V 60 HZ)


R1 1 2 190OHM


L1 2 0 10MH


C1 2 0 100MF




.PROBE


.END

Mengakhiri program

Gambar 9.17. Rangkaian R-L-C Paralel

9.6.8.3 PerhitunganRangkaian R-L-C Paralel

Vs=V sin wt

Vs=200 sin 2 πft

Vs=200 cos (120 πt−90 )

Vs=200<−90 XL= j2 π 6010−2=3,768 j

Vs=I . R+ I . Xc+ I . XL XC= −1

j 2 π 60 100 10−3=−0,026 j

Z1=XC . XLXC+XL

=0,097j3,74

=− j0,0267

Z2=R .Z1

R+Z1

= − j 0,02671− j 0,00267

=0,0267<88,74

Z total=R 1+Z2=190+0,0267<88,74=195,9<0,001

V s=I . Z total

200←90=I .195<0,001

I= 200←90195<0,001

=1,02←90



Variabel Perhitungan Simulasi V(1) 200←90 199,848I R (1) 1,02←90 1,05

Dari tabel diatas dilihat bahwa nilai perhitungan V(1) dan I(R1) adalah medekati dengan nilai hasil simulasi.

9.6.9 Percobaan Rangkaian dua pintu bentuk phi

9.6.9.1Listing Program

VS 1 0 SIN(0 200V 60HZ)

R1 1 2 190OHM

L1 2 3 500MH

C1 3 0 50F

C2 1 0 50F

R 3 0 40

.TRAN 10US 33MS

.PROBE

.END


VS 1 0 SIN (0 200V 60 HZ)


R1 1 2 190OHM


L1 2 3 500MH


C1 3 0 50F

C1 dinode 3 dan 0 dengan nilai 50F

C2 1 0 50F

C2 dinode 1 dan 0 dengan nilai 50F

R 3 0 40

R dinode 3 dan 0 dengan nilai 40OHM



.PROBE


.END

Mengakhiri program

Gambar 9.18 Rangkaian dua pintu bentuk phi

9.6.9.3 Perhitungan Rangkaian dua Pintu bentuk Phi

X L1= jω L1= j2 πf L1

¿ j ∙ 2∙ 3,14 ∙60∙ 500 ∙10−3= j188,4=188,4∠ 90°

X C1=− j

ωC1

= − j2 πf C1

= − j2∙ 3.14 ∙ 60.50

=− j5,30 x10−5=5,30 x10−5∠−90 °

X C2=− j

ωC2

= − j2 πf C2

= − j2∙ 3.14 ∙ 60.50

=− j5,30 x10−5=5,30 x10−5∠−90 °

Z1=R+X L1=19+ j188,4=189,35∠84,24 °

Z2=

R❑C1

=R ∙C1

R+C1

=19.− j 5,30 x 10−5

19− j 5,30 x10−5 = −10,07 x 10−4 j19− j5,30 x10−5 =− j 5,26 x10−5

Z3=Z1+Z2=11+ j 188,4− j 5,26 x10−5

¿188,7∠86,65 °

ZH=Z3/¿ XC2

¿Z3∙ XC 2

Z3+XC 2

=5,3 ∙ 10−5∠−90

I z=VsZH

=3773584906

V 1=200 V

V 3=XC 2

XC 2+Z3

I z=1061,57∠3,34 °

I R1=V 1

R=1,818 A


Tabel 9.9 Perbandingan hasil percobaan dan pehitungan


V1 200 198,912

V3 1061,57∠3,34 ° 27,930

I(R1) 1,818 0,698

Nilai perhitungandan simulasi pada V3 jauh berbeda karena pembulatan

angka di belakang koma dan kesalahan pengambilan parameter. Sehingga terjadi

perbedaan antara perhitunagan dan percobaan..

34 fix

Documents