Rectifier atau Rangkaian Penyearah Gelombang

Dalam ilmu elektronika kita mengenal yang namanya rectifier. Rectifier adalah istilah untuk rangkaian penyearah gelombang. Apa itu rangkaian penyearah gelombang? Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah gelombang tegangan AC menjadi tegangan DC. Tegangan AC atau listrik bolak balik (alternating current) memiliki bentuk gelombang sinusoidal, yakni satu periode gelombangnya terdiri dari satu bukit dan satu lembah. Pada gambar berikut, satu periode gelombang adalah pada 0 - 2π.

Bukit dan lembah ini merepresentasikan gelombang listrik AC yang selalu berubah – ubah seiring dengan pergantian interval waktu. Selain besarnya yang berubah – ubah, arahnya juga berubah, yakni yang semula bukit kemudian diikuti lembah dan bukit lagi, begitu seterusnya. Pada rangkaian, sumber tegangan AC akan memiliki arah pulsa positif dan negatif yang berubah ubah. Berikut disajikan ilustrasi gelombang dan rangkaiannya.

Gelombang listrik DC (direct current) memiliki bentuk yang rata (tidak bergelombang). Inilah yang membedakan listrik AC dan DC. Bentuknya yang rata ini menunjukkan besar tegangan listrik maupun arus listrik yang dihasilkan sumber DC selalu sama besar dan memiliki arah yang tetap. Ketetapannya inilah yang memberikan listrik DC sebuah ketetapan arah pulsa listrik, berupa polaritas.

Bagaimana cara mengubah listrik AC menjadi DC? Kita akan mempelajari rangkaian rectifier berikut. Ada banyak jenisnya. Kita mengenal beberapa diantaranya, yaitu penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh dengan sistim Bridge dan Center Tap.

1. Penyearah Setengah Gelombang

Penyearah setengah gelombang secara sederhana menggunakan satu buah dioda. Dioda dirangkai secara seri dengan resistor. Rangkaiannya dapat dilihat seperti berikut.

Dengan menggunakan metode setengah gelombang ini, akan didapat keadaan gelombang output berupa setengah dari gelombang input. Satu gelombang penuh terdiri dari satu buah bukit dan satu lembah. Gelombang input yang diteruskan hanyalah bukitnya saja (pada interval 0 – π), sementara gelombang lembah pada interval selanjutnya (π - 2π) tidak diteruskan atau bernilai off.

Prinsip kerjanya tidak jauh jauh dari cara kerja dioda. Dioda menganut prinsip forward bias dan reverse bias yang bergantung dari bagian elektroda mana yang mendapat pulsa positif sumber tegangan. Dioda memiliki dua elektroda, yakni anoda dan katoda.

Ketika elektroda anoda, yang kemudian kita sebut sebagai anoda saja, mendapat pulsa positif dari sumber tegangan, maka dioda akan berada pada kondisi forward bias. Forward bias berarti dioda mengalirkan arus listrik sehingga terbaca sebuah gelombang listrik.

Namun, ketika katoda yang mendapat pulsa positif maka tidak akan terjadi arus listrik yang mengalir ke rangkaian. Katoda bersifat menyekat listrik. Ini disebut dengan kondisi reverse bias yang menyebabkan dioda seperti kawat terputus. Tidak ada listrik yang mengalir. Maka tidak akan terbentuk gelombang pada osiloskop.

Ketika pada interval 0 – π, anoda mendapat pulsa positif dari sumber tegangan sehingga arus mengalir dan terbentuklah satu gelombang bukit. Pada interval selanjutnya, yakni π - 2π terjadi perubahan arah pulsa listrik AC yang menyebabkan katoda yang mendapatkan pulsa positif sehingga arus tidak mengalir ke rangkaian dan tidak membentuk gelombang (off).

Keadaan ini yang secara berulang – ulang menghasilkan listrik berbentuk bukit dengan gap-nya.

2.  Penyearah Gelombang Penuh

Gelombang penuh berarti gelombang pada satu periode penuh yang terdiri atas satu bukit dan satu lembah. Penyearah gelombang penuh menghasilkan output berupa gelombang-gelombang bukit. Gambarnya seperti berikut:

Gelombang output ini tentunya sudah tidak membentuk lembah lagi, hanya saja untuk menjadi gelombang DC, kita harus menambahkan filter pada rangkaian untuk meratakan ripple tegangan. Untuk ripple dan filter ini akan dijelaskan pada bagian selanjutnya. Untuk saat ini, marilah kita membahas dua sistim penyearah gelombang penuh, yakni menggunakan metode bridge dan center tap.

a. Penyearah Sistem Bridge

Metode bridge menggunakan empat buah dioda dan sumber listriknya hanya menggunakan trafo biasa. Susunan dioda ini bertujuan agar resistor atau beban kelistrikan mendapat arah pulsa listrik yang sama untuk setiap perubahan arah pulsa pada sumber AC.

Bisa diilustrasikan semisal pada interval 0 – π , pulsa positif bergerak ke atas. Maka dioda yang bekerja pada forward bias adalah D1. Untuk memberikan nol ke sumber tegangan bisa melalui D3.

Saat interval pada π - 2π , maka pulsa positif akan dilayani oleh D2 dan D4. Ini menyebabkan resistor atau rangkaian selalu mendapat pulsa positif di tempat yang sama. Oleh karenanya, rangkaian selalu mendapat tegangan (tidak terjadi off). Bentuk gelombang yang dihasilkan seperti penjelasan penyearah gelombang penuh di atas.

b. Penyearah dengan Sistim Center Tap

Sistim ini menggunakan trafo center tap. Kita hanya menggunakan 2 buah dioda. Trafo center tap terdiri atas dua lilitan yang terdapat terminal CT pada tengah – tengahnya. Sama saja, sistem ini juga akan menghasilkan gelombang seperti sistem bridge.

Ketika pada saat pulsa positif bergerak ke atas, maka D1 akan melayani-nya dan menuju terminal A pada resistor.

Ketika pulsa listrik bergerak ke bawah, maka D2 yang akan melayani-nya dan tetap mengarah menuju terminal A pada resistor.

Terminal A selalu mendapat pulsa positif sehingga terbentuk gelombang bukit tanpa gap. Terminal B dihubungkan ke CT sebagai nol.

Sekian penjelasan mengenai sistem penyearah gelombang. Semoga bermanfaat!

Teorema Thevenin

Teorema Thevenin bertujuan untuk menyederhanakan rangkaian rangkaian beban listrik yang nantinya bisa dicari arus maupun tegangan pada suatu titik tertentu.

Dalam teori Thevenin, kita mencari :

1. R thevenin (Rth)

2. Tegangan thevenin (Vth)

Menyederhanakan rangkaiannya menjadi seperti berikut :

Resistor paling kanan dicabut. Kemudian kita menyederhanakan rangkaian yang di kiri menjadi Rth.

Rth adalah R thevenin dan pada Rth memiliki tegangan Vth. Ini berarti tegangan pada resistor yang dilepas adalah sesuai hukum kirchoff pembagi tegangan.

Dengan :

VL adalah tegangan di beban paling kanan

Vs adalah tegangan sumber

Vth adalah tegangan thevenin

Vth didapat dalam satu paket saat mencari Rth. Adapun langkah yang dimaksud menggunakan kaidah:

1. Untuk mengonversi rangkaian seri menjadi paralel, kita harus mengubah sumber tegangan menjadi sumber arus.

2. Untuk mengonversi rangkaian paralel menjadi rangkaian seri, kita harus mengubah sumber arus menjadi sumber tegangan.

Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa R1 yang seri dengan sumber tegangan sama artinya dengan R1 yang paralel dengan sumber arus. Inilah yang mendasari pengerjaan operasi thevenin.

========================================================================

Vth didapat dalam satu paket dalam pengerjaan Rth. Untuk mengerti Vth, marilah kita coba mengerjakan contoh soal berikut.

Carilah nilai Rth dan Vth nya!

RB sebagai R yang paling kanan harus dilepas, sehingga kita bisa memulai mengerjakannya.

Perhatikan R1! R1 seri dengan sumber tegangan. Untuk bisa menggabungkannya dengan R2, maka kita bisa mengubah R1 agar menjadi paralel. Sumber tegangan menjadi sumber arus.

Nilai sumber arus adalah sebesar:

Sekarang R1 bisa diparalelkan dengan R2 sehingga didapatkan Rpar1.

Selanjutnya kita serikan Rpar1 dengan R3.

Ubah sumber arus menjadi sumber tegangan, sehingga didapat Rpar1 menjadi seri dengan sumber tegangan dan R3. Besarnya tegangan untuk sumber tegangan ini adalah:

Nah sekarang kita bisa serikan Rpar1 dengan R3. Demikian kita mendapatkan Rseri1.

Rseri1 diparalelkan dengan R4. Sumber tegangan berubah menjadi sumber arus, dengan nilai sebesar:

Sekarang paralelkan Rseri1 dengan R4. Maka kita akan mendapatkan Rpar2. Kita akan mendapatkan Rpar2 sebesar :

Kemudian kita bisa men-serikan Rpar2 dengan R5. Tentunya dengan mengubah sumber arus  menjadi sumber tegangan. Nilai sumber tegangan ini adalah nilai dari Vth dan hasil seri Rpar2 dengan R5 adalah Rth – nya.

Jadi, besarnya Vth adalah 1,5 volt.

Jadi, pada soal di atas didapat Rth = 2 ohm dan Vth = 1,5 Volt

Tambahan :

Dalam teorema thevenin, karena resistor RB dibuka, maka Vth hanya melibatkan Rpar2 saja (tidak melibatkan R5) karena diilustrasikan tidak ada tegangan di R5.

Akhirnya rangkaian di atas menjadi sangat sederhana seperti berikut:

Sekian penjelasan mengenai teorema thevenin. Mengenai berapa arus dan tegangan pada RB, itu akan dibahas pada postingan selanjutnya.

Matriks perkalian, determinan, dan invers

Matriks

Matriks merupakan sekumpulan bilangan riil atau kompleks (atau elemen - elemen) yang disusun menurut baris dan kolom sehingga membentuk jajaran persegi panjang.

Konsep matriks dan determinan digunakan dalam memecahkan sistim persamaan linier yang terkait dengan masalah teknik listrik. Terkadang kita sangat sulit memahami makna dari penjelasan yang tersaji dalam buku catatan. Berikut ini disajikan link tempat Anda bisa mendownload modul presentasi yang akan mengilustrasikan langkah kerja kita dalam mencari :

1. Hasil perkalian matriks (bahkan elemen tertentunya saja dari matriks hasil)
2. Determinan matriks, yang berorde 2x2 ataupun 3x3 atau lebih dengan metode ekspansi kofaktor)
3. Mengenal sifat - sifat determinan
4. Invers matriks

Adapun materinya bisa diunduh pada link berikut :

Untuk power point 2013 : Matriks

Untuk power point versi < 2013 : matriks for ppt

Sekian postingan kali ini. Semoga bermanfaat terutama untuk mengerjakan tugas. Hint : gunakan laptop atau PC saat melihatnya supaya tidak ada fitur yang hilang. Kalau buka pakai HP.... hmmm....  bingung sendiri nantik :D. Kalau punya power point 2013, mantap to! jek F5 langsung, langsung bisa dilihat. Ya ibaratnya kalok lihat mukak ku yang ganteng, kan gak enak kalok liat hidungnya doang ^^. Wedha! Tunjukkan batang hidung-Mu! yaahh... hidungnya aja yang nongol :'). Yah thanks ya udah mengunjungi blog ini, meskipun kita sama sama pelajar, tapi tidak ada salahnya untuk sharing. comment ya kalau ada kerusakan di ppt-nya.

Hukum Induksi Faraday

Hukum Induksi Faraday

Dalam ilmu elektronika, tentunya kalian mengenal komponen yang satu ini, Kan?

Yup, inilah induktor. Induktor berupa lilitan kawat yang dapat menimbulkan tegangan. Kok bisa? Nah, salah satu teori yang mendasari prinsip kerja induktor adalah Hukum Induksi Faraday. Hukum ini menjelaskan tentang munculnya GGL induksi. Apa itu GGL induksi dan bagaimana isi dari Hukum Induksi Faraday? Marilah kita baca artikel berikut.

Apa itu GGL Induksi?

Gaya gerak listrik induksi adalah beda potensial volt yang muncul sebagai akibat perubahan fluks secara terus menerus. Apa itu fluks? Fluks adalah jumlah garis gaya magnet yang melewati kumparan dan dinyatakan dalam 1 Webber (Wb) = 1 Tesla.meter². Fluks dinotasikan dalam simbol Φ. Simbol DΦ berarti perubahan fluks.

Kalau B adalah garis gaya magnet dan A adalah luas permukaan kumparan, maka fluks Φ adalah

GGL induksi akan muncul jika terjadi perubahan fluks secara terus menerus. Ini berarti akan bisa muncul kalau besar B ataupun A bervariasi setiap saat. A luas kumparan yang bersifat tetap (Kita tidak mungkin mengubah ukuran kumparan kawat). Kita bisa memvariasikan B, yakni garis gaya magnet yang mengenai permukaan A.

Perputaran kumparan A akan mengubah besar B, yakni sebesar B cos ɵ. Jadi besarnya fluks untuk posisi sementara dinyatakan dalam

Dengan B adalah garis gaya magnet tegak lurus bidang A (tesla)

A adalah luas kumparan (meter persegi)

ɵ adalah sudut antara garis B dengan tegaklurus bid. A.

Posisi sementara tidak sempurna kena, yang mengindikasikan perubahan fluks.

Bagaimana definisi hukum induksi faraday?

Gaya gerak listrik (ggl) induksi yang timbul antara ujung-ujung suatu loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebut.

adalah perubahan  fluks magnet.

adalah laju perubahan fluks magnetik.

N adalah jumlah lilitan penghantar.

 adalah GGL induksi yang timbul sebagai akibat aktivitas perubahan fluks (dalam satuan volt)

Kesimpulan:

1. GGL induksi timbul bila terjadi perubahan fluks terus menerus.

2. Besar GGL induksi tergantung laju perubahan fluks, semakin besar perubahan fluks dalam waktu yang semakin singkat, maka makin besar juga GGL induksi yang dibangkitkan.

3. Berati kita mengupayakan :

a. Perputaran bidang A yang cepat

b. Kuat medan magnet yang besar

untuk mendapatkan ggl induksi yang besar.

4. Induktor dapat menghasilkan ggl induksi sebagai akibat dari munculnya medan magnet yang disebabkan oleh lilitan kawat. Untuk itulah dikatakan ia dapat menimbulkan tegangan, atau mungkin istilah lainnya dapat menyimpan muatan dari tegangan sumber.

Sekian teori ggl induksi yang dapat saya sampaikan. Ini adalah hasil yang telah saya sarikan dari berbagai sumber. Tentunya untuk mencari kebenaran, kita harus rajin membaca. Terima kasih telah meluangkan waktu Anda untuk membaca postingan ini.