Arus Transien Laporan Unit 2
Arus Transien Laporan Unit 2
Arus Transien Laporan Unit 2
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam era perkembangan ilmu pengetahuan dan tekhnologi seperti yang kita
alami saat ini, ektronika memegang peranan yang sangat penting. Bahkan dalam
kehidupan sehari-hari kita tidak pernah terlepas dari perangkat-perangkat
elektronika. Gejala transien atau rangkaian transien mempelajari tentang suatu
rangkaian yang dikenakan kesuatu sumber tegangan secara tiba-tiba. Akan
ditinjau pengaruh yang terjadi pada saat awal rangkaian diberi rangsangan dan
hubungan pengaruh tersebut dengan tanggapan alamiah. Kapan aja ebuah
rangkaian diubah dari suatu keadaan kekeadaanlainya, entah karena perubahan
sumber terpaang dalam elemen – elemen rangkaian, terdapat suatu periode
peralihan (transisi/transien).
Arus transien merupakan arus yang timbul sesaaat dalam suatu rangakaian
elektronika. Ini terjadi pada peristiwa pengisian dan pengosongan muatan pada
kapsitor. Peristiwa pengisian muatan pada kapasitor mengakibatkan arus ini akan
semakin mengecil setiap waktunya dan berbanding terbalik dengan tegangan yang
masuk pada kapsitor dan akhirnya akan konstan sedangkan pada peristiwa
pengosoangan muatan pada kapsitor arus ini akan semakin mengecil setiap
waktunya dan berbanding lurus dengan tetangan yang masuk pada kapasitor dan
akhirnya akan konstan. Kapasitor yang merupakan komponen pasif dari
elektronika memiliki fungsi yang penting dalam suatu rangkaian elektronika.
Karena kapasitor berfungsi sebagai penyimpan muatan sementara didalam bahan
dielektrik sesuai dengan kapasitansinya.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita banyak menggunakan alat elektronika, baik
itu pada hal-hal yang biasa kita lakukan sendiri seperti menyalakan ataupun
mematikan lampu. Namun hal tersebut tidak kita sadari kita telah
mengaplikasikan suatu teori arus transien, pada percobaan yang akan dilakukan
mengenai teori arus transien itu sendiri menggunakan kapasitor dan resistor
sebagai komponen yang harus ada dalam rangkaian tersebut. Adapun komponen
yang digunakan selain kapasitor yaitu resistor.
Resistor merupakan komponen pasif, karena resistor berfungsi sebagai
penghambat arus yang melewatinya besarnya hambatan suatu resistor dinamakan
resistansi. Resistansi biasanya disimbolkan dengan ohm. Besarnya resistansi
resistor dalam dapat diketahui dengan melihat warna gelang pada saat diamati
permukaannya. Pada percobaan ini akan dilakukan peristiwa pengisian dan
pengosongan muatan pada kapasitor. Peristiwa pengisian dan pengosongan
tersebut dinamakan arus transien. Arus transien merupakan arus yang dimana
hanya timbul pada saat pengisian dan pengosongan muatan pada waktu yang
sama, yang berarti arusnya bukan konstan pada proses pengisian dan pengosongan
muatan pada kapasitor, akan terlihat perubahan antara tegangan dan waktu pada
proses pengisian dan pengosongan muatan, untuk lebih memahami hal tersebut
maka dilakukan percobaan yang berkaitan dengan hal itu, yaitu arus transien.
B. Tujuan Percobaan
Manfaat praktikum terdiri atas manfaat teoritis dan manfaat praktis yaitu:
1. Manfaat Teoritis
Manfaat teoritis percobaan arus transien ini kita dapat mengetahui dan
memahami apa itu arus transien, mengetahui untuk menentukan arus dan
tegangan pada percobaan arus transien ini dan dapat menentukan tetapan
waktu kapasitif dan kapasitansi kapasiotr berdasarkan kurva arus dan
tegangan.
2. Manfaat Praktis
Manfaat praktis percobaan arus transien ini yaitu kita dapat mengetahui
bagaimana prinsip, fungsi, serta persamaan arus transien. Dan juga kita
dapat menerapkan arus transien dalam kehidupan sehari-hari contohnya
jika kita menyalakan ataupun mematikan lampu, tentunya jika
diperhatikan ada jeda waktu antara saat saklar dinyalakan hingga lampu
menyala dari agak redup. kemudian menjadi terang. Atau yang lebih
mudah diamati adalah saat 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 baling baling berhenti. Mengapa
begitu? Itulah yang disebut peralihan atau bias disebut juga arus transien.
BAB II
LANDASAN TEORI
Kebutuhan listrik pada saat ini merupakan kebutuhan primer bagi masyarakat
Indonesia, sehingga kualitas energi listrik yang baik harus dipenuhi. Perubahan
beban yang bervariatif dapat berdampak pada kestabilan sistem. Jika terjadi
peristiwa beban berlebih atau gangguan maka harus dilakukan pelepasan beban
agar system tetap stabil. Peristiwa alih hubung pada rangkaian listrik dapat
menyebabkan adanya sentakan pada tegangan dan arus yang disebut dengan arus
transien (Dian,2019).
Salah satu peralatan yang listrik yang dampaknya sangat berpengaruh
terhadap gangguan ataupun alih hubung (swiching) yang menyebabkan timbulnya
kestabilan transien adalah transformator. Transformator adalah suatu alat untuk
memindahkan daya listrik arus bolak – balik dari suatu rangkaian ke rangkaian
lainya secara induksi elektro magnetik. Terjadinya gangguan dan pelepasan beban
(load sheeding) mengakibatkan kestabilan transien pada jaringan mengalami
perubahan drastis yang mengakibatkan kerusakan peralatan yang cukup
merugikan. Analisis kestabilan transien memiliki dampak besar pada perencanaan
dan pengoprasian sistem tenaga listrik ( Dian, 2019).
Peristiwa alih hubung pada suatu rangkaian listrik menyebabkan adanya
sentakan tegangan dan arus yang disebut dengan arus transien. Saat terjadi
transien komponenkomponen mengalami tekanan yang sangat besar berupa
tegangan dan arus terutama pada transformator yang mensuplai beban, hal ini
menyebabkan penurunan waktu kerja transformator tersebut. Arus transien
mengakibatkan kerusakan pada transformator khususnya pada belitannya serta
dapat menurunkan kehandalan transformator. Namun, masih aman untuk circuit
breaker sedangkan untuk tegangan transien masih aman untuk transformator tetapi
dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan kendali elektronik Penelitian
tentang analisis kestabilitas transien dan mekanisme pelepasan beban pada
generator outage, motor starting dan hubung singkat juga pernah dilakukan
(Hidayat, Priyadi, & Pujiantara, 2013) dan (Ariansyah, Priyadi, & Pujiantara,
2016) dengan melihat respon sudut rotor, frekuensi dan tegangan dari
simulasinya. Sedangkan penelitian analisis stabilitas
transien dan pelepasan beban pada jaringan transmisi sistem tenaga listrik
dilakukan (Winarso & Yunarto, 2017) dan (Defariza, Soeprijanto, Lystianingrum,
& Putri, 2011) menggunakan aplikasi Electric Transient and Analysis Program
(ETAP) dalam pembuatan simulasinya. Hasil menunjukkan bahwa aplikasi ETAP
dapat digunakan untuk menganalisis kestabilan tegangan dan kestabilan frekuensi,
serta pelepasan beban (load shedding) saat terjadi gangguan generator lepas/trip,
starting motor berkapasitas besar, hubung singkat pada sisi beban, dan hilangnya
eksitasi pada pembangkit (Dian, 2019).
Dalam sistem penyaluran energi, pemutusan dan penyambungan rangkaian
merupakan hal yang sering terjadi. Operasi-operasi tersebut dapat menyebabkan
terjadinya lonjakan tegangan yang biasa disebut tegangan lebih. Tegangan lebih
pada sistem juga terjadi manakala ada sambaran petir yang mengimbaskan
tegangan pada saluran transmisi. Tegangan lebih seperti ini akan merambat
sepanjang saluran transmisi berbentuk gelombang berjalan dan akan sampai ke
beban-beban yang terhubung pada sistem tersebut. Piranti-piranti elektronik akan
menderita karenanya. Di samping melalui saluran transmisi, sambaran petir juga
mengimbaskan tegangan secara induktif maupun kapasitif pada peralatan-
peralatan. Semua kejadian itu merupakan peristiwa-peristiwa peralihan tersebut
atau arus transien ( Sudirham,2013).
Arus transien atau gejala peralihan merupakan perubahan nilai arus, baik
sesaat maupun dalam jangka waktu tertentu (dalam orde mikro detik) dari kondisi
tunaknya (steady state). Penyebabnya adalah dapat dari lingkungan atau faktor
eksternal seperti petir, dan dapat juga akibat perlakuan terhadap sistem itu sendiri
atau faktor internal (Bagas,2020).
Stabilitas peralihan (Transien) yaitu kemampuan sistem untuk mencapai titik
keseimbangan setelah mengalami ganguan yang besar sehingga sistem kehilangan
stabilitas karena gangguan terjadi diatas kemampuan sistem. Pada periode
Transien mempunyai durasi waktu yang cukup singkat, yaitu pada skala milidetik
dan terukur pada karakteristik magnitudo arus maupun frekuensinya. Impulsive
transient perubahan secara tiba-tiba dari tegangan, arus maupun keduanya dalam
keadaan steady state dengan polaritas positif dan negatif ( Bagas,2020).
Gambar 2.1 Gelombang Arus Transien
Sumber : ( Bagas, 2020 )
Transien osilasi adalah suatu respon lonjakan sesaat dari karakteristik arus
atau tegangan tanpa mengubah frekuensi dari kondisi tunak dengan bentuk
gelombang yang memiliki polaritas bolak-balik. Transien osilasi ini dapat terjadi
karena adanya gangguan atau karena operasi pensaklaran. Bentuk gelombang
transien osilasi sesuai dengan persamaan eksponelsial dengan fungsi sinusoidal.
Transien osilasi ditinjau dari respon maksimum Imax atau Vmax, waktu yang
dibutuhkan untuk dalam keadaan tunak (Dzakky,2013).
Gambar 2.3 (a) Rangkaian memberi muatan pada kapasitor sampai sebuah
beda potensial 𝜀. (b) Setelah saklar ditutup, akan terdapat tegangan jatuh
diseberang resisitor dan sebuah muatan pada kapasitor
Sumber : ( Martawijaya,2008)
Dalam rangkaian ini, arus sama dengan laju dimana muatan kapasitor
meningkat;
.....................................................
𝐼 = 𝑑𝑄 (6) (Martawijaya,2008).
𝑑𝑡
BAB III
METODE PRAKTIKUM
A. Identifikasi Variabel
1. Variabel Manipulasi
1. Disiapkan sebuah power supply, diatur pada posisi dc dan ukur secara
langsung tegangan keluarannya. Sebesar 12 V dengan sebuah voltmeter
digital dc. Dicatat nilai ini sebagai Vs.
2. Disusun alat seperti pada gambar berikut. Dipastikan polaritas sumber
tegangan dan kapasitor benar
Data dari hasil pengukuran tegangna dan arus terhadap waktu untuk pengisian
dan pengosongan muatan pada kapasitor dibuat grafik hubungan antara VC (t)
dan t serta IC (t) dan t dengan masing-masing untuk pengisian dan pengosongan.
Dari grafik yang telah dibuat, diberikan tanda sebuah titik pada sumbut tegangan
dan arus sebagai V1 dan I1 dan kemudian ditentukan waktu yang diperlukan
untuk mencapai tegangan 0.63 VS dan arus mencapai 0.37 IS. sedangkan dari
grafik pengosongan diberikan tanda untuk V1 dan I1 pada sumbuh tegangan arus
kemudian ditentukan waktu yang diperlukan untuk mencapai tegangan 0.37 VS
dan juga arus 0.37 IS. secara teori, hasil yang didapat seharusnya sama pada
konstanta waktu. Kemudian kika ingin menghitung logaritma dari persamaan
arus untuk pengisian dan pengosongan menghasilkan .
1
𝐿𝑜𝑔 𝐼 = (− ) 𝑡 + 𝐿𝑜𝑔 𝐼𝑆
2.3 𝑅𝐶
Dari persamaan tersebut grafik terhadap waktu akan menghasilkan sebuah
garis lurus dengan kemiringan (− 1
2.3 𝑅𝐶
) kemudian kita dapat menentukan
waktu
kapasitasnya.
E. Pembahasan
Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa nilai konstanta waktu kapasitif
yang diperoleh melalui grafik ada yang hampir sama dengan teori, tetapi ada
juga yang berbeda dengan teori. Adanya perbedaan tersebut dikarena kurang
telitinya praktikan dalam pengambilan data, ataupun disebabkan kurangnya
ketelitian alat.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
3. Saran untuk laboran, diharapkan dapat memeriksa alat dan bahan yang
akan digunakan dalam praktikum mana yang masih bagus dan tidak
untuk kelancaran praktikum
DAFTAR PUSTAKA