LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS...

31
LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 1 Unit LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) OBJEKTIF AM Memahami litar asas arus Ulang alik dan litar sesiri yang mengandungi R, L dan C. OBJEKTIF KHUSUS Di akhir unit ini anda dapat : Menjelaskan bahawa dalam litar berintangan tulin, voltan dan arus adalah sefasa. Menyatakan bahawa dalam litar beraruhan tulin, arus menyusuli voltan dengan sudut 90 o . Menyatakan bahawa dalam litar berkemuatan tulin, arus mendahului voltan dengan sudut 90 o . Melakarkan gambar rajah fasa / vektor dalam litar sesiri. Menjelaskan perbezaan di antara rintangan dan regangan serta mentakrifkan galangan.

Transcript of LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS...

Page 1: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

1

Unit

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

OBJEKTIF AM

Memahami litar asas arus Ulang alik dan litar sesiri yang mengandungi R, L dan C.

OBJEKTIF KHUSUS

Di akhir unit ini anda dapat :

Menjelaskan bahawa dalam litar berintangan tulin, voltan dan arus adalah sefasa.

Menyatakan bahawa dalam litar beraruhan tulin, arus menyusuli voltan dengan sudut 90o.

Menyatakan bahawa dalam litar berkemuatan tulin, arus mendahului voltan dengan sudut 90o.

Melakarkan gambar rajah fasa / vektor dalam litar sesiri.

Menjelaskan perbezaan di antara rintangan dan regangan serta mentakrifkan galangan.

Page 2: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

2

7.0 ARUS ULANG ALIK (AU)

Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua keadaan sama ada pada nilai negatif ataupun nilai positif. Ia mengalir bermula dari sifar ke maksimum positif, ke sifar dan seterusnya mengalir ke maksimum negatif dan kembali kepada sifar.

7.0.1 Bentuk Gelombang AU

Bentuk gelombang AU adalah sama seperti bentuk gelombang sinus dan ia ditunjukkan dalam Rajah 7.1.

Dge

Vm

360O t 0O 180o

-Vm

Tempoh (T)

Rajah 7.1 : Gambar Rajah Gelombang AU

Voltan ulang-alik boleh dijanakan dengan dua cara, iaitu:

a) Sama ada pengalir bergerak dan fluks magnet di dalam keadaan diam.b) Fluks bergerak dan pengalir dalam keadaan diam.

INPUT

Page 3: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

3

Berdasarkan gambar rajah gelombang AU Rajah 7.1 di sebelah, kita dapat menerbitkan persamaan gelombang (7.1)tersebut, iaitu:

(7.1)

di mana )(tv Voltan seketika (volt)

mV Voltan maksimum/puncak (volt)

t = sudut fasa berbanding masa (rad/darjah)

2

T (saat).

7.1 ISTILAH – ISTILAH VOLTAN AU

Daripada bentuk gelombang AU, terdapat beberapa istilah yang perlu diketahui dan difahami iaitu ;

a) PV (Voltan puncak) – merupakan voltan maksimum yang diambil dari rajah

gelombang. Bagi gelombang AU voltan puncaknya adalah mV .

b) PPV (Voltan puncak ke puncak) – merupakan nilai yang diambil bermula dari maksimum +ve ke nilai maksimum –ve.

c) aV (Voltan purata) – merupakan nilai purata bagi gelombang sinus di mana nilainya

adalah merupakan nilai purata yang diambil bagi keluasan di bawah garis gelombang AU. Nilainya adalah merupakan 63.7% daripada nilai voltan maksimum.

d) pmkdV (Voltan punca min kuasa dua) – merupakan nilai yang terpenting di dalam litar

elektrik. Kebanyakan meter menunjukkan bacaan di dalam nilai pmkd yang sama dengan 70.7% daripada nilai puncak voltan ulang-alik.

mP VV

mPP VV 2

ma VV 637.0

mpmkd VV 707.0

tVtv m sin)(

(7.2)

(7.3)

(7.4)

(7.5)

Page 4: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

4

7.2 GAMBAR RAJAH GELOMBANG AU

Vm 0.707

0.637 Vpmkd

Va

Vp-p

0o t

-Vm

1 kitar

Rajah 7.2 : Gambar Rajah Gelombang AU Dengan Kedudukan Istilahnya.

Bagi satu kitaran lengkap (tempoh) satu bentuk gelombang bersudut 360o terbentuk seperti Rajah 7.2 di atas.

360o = 2π radian

7.2.1 Gelombang Sefasa

Vm1 A

Vm2

t 0o 180o

B

Rajah 7.3 : Gambar Rajah Gelombang Sefasa

Page 5: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

5

Bagi gambar rajah gelombang 7.3 di sebelah, gelombang A dan gelombang B adalah sefasa kerana tidak terdapat perbezaan sudut di antaranya. Tetapi kedua-duanya mempunyai nilai voltan maksimum yang berbeza . Bagi gelombang A, voltan maksimumnya ialah Vm1 dan gelombang B, voltan maksimumnya Vm2. Oleh itu rangkap bagi kedua-dua gelombang boleh dinyatakan dalam bentuk persamaan trigonometri seperti persamaan (7.6).

A : tVtv m sin)( 1

B : tVtv m sin)( 2

7.2.2 Gelombang Tidak Sefasa

Vm

A B C

0 t

Rajah 7.4 : Gambar Rajah Gelombang Yang Mengalami Perbezaan Fasa

Di dalam kes ini nilai d.g.e. teraruh dalam ketiga-tiga gelombang adalah sama (Vm) tetapi ianya tidak sampai ke nilai maksimum atau nilai sifar secara serentak. Oleh itu kita katakan di antaranya ada mengalami perbezaan fasa. Jarak perbezaan di antara ketiga-tiganya adalah bergantung kepada nilai sudut fasa ( dan ). Gelombang yang melalui titik sifar (0o) diambil sebagai rujukan.

Oleh itu daripada rajah perbezaan gelombang di atas, dapat disimpulkan bahawa;

a) Gelombang B sebagai rujukan bagi ketiga-tiganya.b) Gelombang A mendahului gelombang B dengan α.c) Gelombang C menyusuli gelombang B dengan β.

(7.6)

Page 6: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

6

Rangkap bagi ketiga-tiga gelombang di atas boleh diungkapkan dalam bentuk persamaan trigonometri seperti persamaan (7.7).

a) Gelombang B : tVtv m sin)( b) Gelombang A : )sin()( tVtv m (7.7)

c) Gelombang C : )sin()( tVtv m

7.3 GAMBAR RAJAH VEKTOR / FASA

Gambar rajah vektor merupakan satu kaedah bergambar di dalam menyampaikan maklumat-maklumat yang terkandung di dalam sesuatu gelombang sinus. Caranya adalah dengan melukiskan vektor nilai punca min kuasa dua (pmkd) bagi gelombang tersebut berdasarkan kepada sudut anjakan fasanya.

V2 = Vm2 )sin( 1 t

V1 = Vm1 tsin

V3 = Vm3 )sin( 2 t

0o t

1 2

Rajah 7.5 : Gambar Rajah Gelombang

Gambar rajah vektor bagi gelombang dalam Rajah 7.5 di atas adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.6 di sebelah. Daripada Gambar rajah vektor tersebut, kita dapat menyampaikan maklumat-maklumat yang terkandung dalam Gambar rajah gelombang dalam bentuk yang lebih ringkas dan mudah difahami. Panjang atau pendek anak panah yang dilukis bergantung kepada nilai puncak ( )mV setiap gelombang. Nilai voltan, 1V diambil sebagai rujukan kerana ia

bermula dari sifar (0o).

Page 7: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

7

90o

2V

1 1V 180o 0o

2

3V

270o

Rajah 7.6 : Gambar Rajah Vektor

7.4 RINTANGAN TULIN (R)

RI

+ RV -

V

Rajah 7.7 : Gambar rajah Litar Rintangan Tulin

Apabila voltan ulang alik dikenakan kepada satu litar yang terdiri daripada perintang, arus ulang alik yang mengalir di dalam litar tersebut boleh ditentukan dengan menggunakan Hukum Ohm, seperti persamaan (7.7).

R

VI (7.7)

Page 8: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

8

Di dalam litar berintangan tulin AU, arus dan voltan dalah sefasa kerana tidak terdapat anjakan sudut. Dengan itu gambar rajah gelombang dan gambar rajah vektor yang mewakili voltan dan arus bagi litar berintangan tulin ditunjukkan dalam Rajah 7.8.

90o

I

RV I

0o 180o 0o

180oRV

270o (a) (b)

Rajah 7.8 : Gambar Rajah Gelombang (a) dan Rajah Vektor (b) Dalam Rintangan Tulin

7.4.1 Kesan rintangan dalam litar AU

a) Jika rintangan bertambah maka arus akan berkurangan.b) Jika rintangan berkurangan maka arus akan bertambah.c) Nilai arus ulang alik yang mengalir pada sebarang titik di dalam litar yang mengandungi rintangan tulin adalah tidak dipengaruhi oleh nilai frekuensi litar tersebut.

Vpmkd juga dikenali sebagai voltan purata ganda dua (Vppgd)

Page 9: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

9

7.5 ARUHAN TULIN DALAM LITAR AU

a) Aruhan adalah satu hak milik campuran seperti gelung aruhan yang menyimpan tenaga di dalam medan elektromagnet.b) Apabila arus elektrik mengalir dalam gelung aruhan, gelung ini akan menjadi

elektromagnet. Elektromagnet ini menghasilkan voltan aruhan yang menentang pengaliran arus yang mengalir di dalam litar gelung tersebut.

c) Penentangan voltan aruhan terhadap pengaliran arus elektrik di dalam gelung aruhan ini dinamakan regangan berkearuhan/regangan induktif , LX (Rujuk Unit 5).

L I

+ LV -

V

Rajah 7.9 : Gambar rajah Litar Aruhan Tulin

Di dalam litar arus Ulang alik AU yang hanya mengandungi aruhan sahaja, arus akan menyusuli (mengekori) voltan bekalan dengan beza fasa sebanyak 90o. Oleh itu, Gambar rajah gelombang dan Gambar rajah vektor bagi litar beraruhan tulin adalah seperti Rajah 7.10.

LV

LV

I I

0o 180o

90o

270o (a) (b)

Rajah 7.10 : Gambar Rajah Gelombang (a) dan Rajah Vektor (b) dalam AruhanTulin AU.

Page 10: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

10

7.5.1 Kesan Aruhan Di Dalam Litar A.U.

a) Penentangan bagi pengaliran arus yang digambarkan oleh aruhan dikenali sebagai regangan induktif. Ia adalah senilai dengan rintangan perintang.b) Regangan induktif adalah bergantung kepada frekuensi, di mana apabila frekuensi bertambah, voltan turut bertambah dan seterusnya regangan turut bertambah.

7.6 KEMUATAN TULIN DI DALAM LITAR AU

Di dalam litar arus Ulang alik yang mengandungi pemuat sahaja, arus akan mendahului voltan bekalan sebanyak 90o.

C I

+ CV -

V

Rajah 7.11: Kemuatan Tulin Dalam Litar AU.

090

I

CV

I 0o 180o

90o

CV

(a) (b)

Rajah 7.12 : Gambar rajah Gelombang (a) dan Rajah Vektor (b) dalam Kemuatan Tulin

Page 11: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

11

7.6.1 Kesan Kemuatan Dalam Litar AU

a) Penentangan bagi pengaliran arus yang digambarkan oleh pemuat dikenali sebagai regangan kapasitif, CX (Rujuk Unit 6).

b) Regangan kapasitif adalah senilai dengan rintangan bagi perintang.c) Regangan kapasitif adalah bergantung kepada nilai frekuensi bekalan, di mana

apabila frekuensi bekalan bertambah, maka nilai regangan kapasitif akan turut bertambah.

Tahukah anda bagaimana cara untuk mengingati beza fasa voltan dan arus? Gunakan perkataan CIVIL.

C I V I LC ( KEMUATAN ) – I V (Arus Mendahului Voltan Sebanyak 90o )

L (ARUHAN) – V I (Voltan Mendahului Arus Sebanyak 90o)

Page 12: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

12

AKTIVITI 7A

7.1 Berikan definisi Gambar rajah vektor/fasa.

7.2 Lakar dan labelkan gelombang arus Ulang alik (AU).

7.3 Nyatakan istilah-istilah voltan yang terdapat di dalam gelombang AU.

7.4 Lakar dan labelkan litar rintangan tulin dalam litar AU. Seterusya, lakarkan juga

Gambar rajah vektornya.

Page 13: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

13

MAKLUM BALAS 6A

7.1 Gambar rajah vektor merupakan satu kaedah bergambar di dalam menyampaikan maklumat-maklumat yang terkandung di dalam sesuatu gelombang sinus.

7.2 Bentuk gelombang AU adalah sama seperti bentuk gelombang sinus

Dge

Vm

360O t0O 180o

-Vm

Tempoh (T)

7.2 Istilah-istilah voltan yang terdapat di dalam AU seperti voltan purata, voltan puncak, voltan puncak ke puncak dan voltan punca min kuasa.

Page 14: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

14

7.4 R

I

+ RV -

V

(a)

90o

I 180o 0o

RV

270o (b)

Gambar rajah Litar (a) dan Vektor (b) bagi Rintangan Tulin

Page 15: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

15

7.7 LITAR RINTANGAN DAN ARUHAN ( RL ) SESIRI

Pearuh dipasang secara sesiri dengan perintang. Dalam litar sesiri nilai arus sama pada setiap beban, maka arus (I) dijadikan faktor rujukan dalam Gambar rajah vektor seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 7.14 di sebelah.

R L I

+ RV - + LV -

V

Rajah 7.13 : Gambar Rajah Litar RL Sesiri

a) Dalam litar Rajah 7.13 di atas, arus akan dihadkan nilainya oleh rintangan dan regangan induktif. Ini menjadikan arus yang melalui rintangan R, berada sefasa dengan voltan dan apabila arus mengalir melalui regangan induktif LX , ia akan mengekori voltan sebanyak 90o.

b) Kita akan dapat membina Gambar rajah vektor bagi menggambarkan kedudukan voltan susut melintangi rintangan ( RV ) dan aruhan ( )LV . Seterusnya, menentukan voltan yang dibekalkan ( )V .

INPUT

Page 16: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

16

V

LV

I

RV

Rajah 7.14 : Gambar rajah Vektor bagi Litar RL Sesiri

Daripada Gambar rajah vektor 7.14, kita boleh mendapatkan hubungan di antara voltan bekalan )(V dengan voltan yang melintangi rintangan )( RV dan voltan yang melintangi aruhan

)( LV dengan menggunakan Teorem Pitaghoras seperti persamaan (7.8).

22

LR VVV

di mana ; LR IRV dan LL IXV .

7.7.1 Segitiga Galangan RL

Galangan ditakrifkan sebagai jumlah halangan yang wujud di dalam litar AU.

Simbol : Z dan unitnya : Ohm )( .

Daripada Gambar rajah vektor 7.14, kita dapat mengeluarkan satu Gambar rajah segitiga yang menghubungkan rintangan ( R ), regangan berkearuhan ( )LX dan galangan ( Z ), yang dikenali sebagai Gambar rajah segitiga galangan.

Z LX

R

Rajah 7.15 : Segitiga Galangan R L

(7.8)

Page 17: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

17

Daripada Rajah 7.15, dengan menggunakan Teorem Pithagoras satu formula galangan untuk litar RL sesiri dapat diterbitkan seperti persamaan (7.9).

di mana, fLX L 2 ( )

7.7.2 Arus Dan Voltan Dalam Litar RL Sesiri

Daripada analisi litar RL kita dapat menerbitkan beberapa formula antaranya ;

a) Arus litar, Z

VI

b) Voltan susut setiap komponen

IRVR dan LL IXV , (7.10)

c) Sudut fasa )(tan 1

R

X L

d) Faktor kuasa ,Z

Rcos .

Contoh 7.1:

Satu litar RL yang sesiri berintangan 10 dan berkearuhan 0.2H dibekalkan dengan bekalan AU HzV 50,250 . Kirakan ;i) Galangan litarii) Arus litariii) Sudut fasa

Penyelesaian :

Diberi 10R , HL 2.0 , VV 250 dan Hzf 50 .

di mana, 83.62)2.0)(50(22 fLX L .

i) Galangan, 62.6383.6210 2222LXRZ .

ii) Arus litar, AZ

VI 93.3

62.63

250

iii) Sudut fasa, oL

R

X1.81)362.6(tan)

10

62.63(tan)(tan 111

22LXRZ

(7.9)

Page 18: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

18

7.8 LITAR RINTANGAN DAN KEMUATAN ( RC ) SESIRI

Pemuat dipasang sesiri dengan rintangan. Dalam litar sesiri nilai arus sama pada setiap beban, maka arus (I) dijadikan faktor rujukan dalam Gambar rajah vektor.

R C I

+ RV - + CV -

V

Rajah 7.16 : Gambar rajah Litar RC Sesiri

a) Dalam litar Rajah 7.16 di atas, arus akan dihadkan nilainya oleh rintangan (R) dan regangan kapasitif ( )CX . Ini menjadikan arus yang melalui rintangan R, berada

sefasa dengan voltan dan apabila arus mengalir melalui regangan kapasitif, ia akan mendahului voltan sebanyak 90o.

b) Kita akan dapat membina Gambar rajah vektor bagi menggambarkan kedudukan voltan susut melintangi rintangan ( )RV dan kemuatan ( )CV menentukan nilai voltan

bekalan ( )V seperti Rajah 7.17.

RV I

CV V

Rajah 7.17 : Gambar rajah Vektor bagi Litar RC Sesiri

Page 19: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

19

7.8.1 Segitiga Galangan RC

Daripada Gambar rajah vektor 7.17, kita dapat mengeluarkan satu Gambar rajah segitiga galangan RC seperti Rajah 7.18 di bawah.

LX Z

R

Rajah 7.18 : Segitiga Galangan R L

Daripada Rajah 7.18, dengan menggunakan Teorem Pithagoras satu formula galangan untul litar RC sesiri dapat diterbitkan seperti persamaan (7.10).

Formula –formula lain yang boleh diterbitkan adalah seperti persamaan (7.12) di bawah.

a) Arus litar, Z

VI

b) Voltan susut setiap komponen

IRVR dan CC IXV , (7.12)

c) Sudut fasa )(tan 1

R

XC

d) Faktor kuasa ,Z

Rcos .

22CXRZ

(7.11)

Formula yang terdapat di dalam litar RL hampir sama dengan formula yang ada di dalam litar RC. Cuma terdapat sedikit perbezaan pada sudut fasa dan yang melibatkan pembolehubah CX sahaja.

Page 20: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

20

Contoh 7.2:

Satu litar RL yang sesiri berintangan 10 dan berkearuhan 200 F dibekalkan dengan

bekalan AU HzV 50,75 . Kirakan ;i) Galangan litarii) Jumlah arusiii) Faktor kuasa

Penyelesaian :

Diberi 10R , FC 200 , VV 75 dan Hzf 50 .

di mana, 92.15)10200)(50(2

1

2

16xfC

XC .

i) Galangan, 8.1892.1510 2222CXRZ .

ii) Jumlah arus, AZ

VI 71.4

92.15

75

iii) Faktor kuasa, 628.092.15

10cos

Z

R

.

Perhatian !!!!

Kesilapan yang selalu dilakukan oleh pelajar ialah tidak menukarkan nilai kemuatan (C) dan aruhan (L)

kepada nilai regangan LX dan

CX terlebih dahulu.

Untuk pengetahuan pelajar,Galangan (Z), boleh juga

diungkapkan dalam bentuk nombor kompleks iaitu

CjXRZ dan LjXRZ . Untuk

maklumat lanjut, jumpa pensyarah anda.

Page 21: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

21

7.9 LITAR RLC SESIRI DALAM LITAR AU

Dalam litar RLC sesiri pearuh (L) dan pemuat (C) disambung sesiri dengan perintang (R) dan dibekalakan dengan voltan AU. Arus (I) dijadikan faktor rujukan dalam Gambar rajah vektor kerana ia adalah sama pada setiap beban atau komponen.

R L C I

+ RV - + LV - + CV -

V

Rajah 7.19 : Gambar Rajah Litar RLC Sesiri

7.9.1 Gambar Rajah Vektor dan Segitiga Galangan

Sebelum gambar rajah vektor dilukis di dalam litar RLC sesiri, terdapat dua (2) syarat yang mesti diberi perhatian iaitu ;

a) Regangan berkearuhan lebih besar daripada regangan berkemuatan,

LX > CX b) Regangan berkemuatan lebih besar daripada regangan berkearuhan,

CX > LXTahukah Anda ?

Rintangan dan regangan ( LX atau )LX adalah berbeza walaupun unitnya

sama ( ) .

Rintangan menentang arah aliran arus di dalam litar AT dan AU.

Regangan ( LX atau )LX menentang arah aliran arus di dalam litar AU

sahaja. Begitu juga dengan galangan (Z), di mana ia hanya

menentang arah aliran arus di dalam AU sahaja.

Page 22: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

22

7.9.1.1 Gambar Rajah Vektor Untuk LX > CX

LX

Z

Z

)( CL XX

)( CL XX I

R R

CX

(a). (b).

Rajah 7.20 : Gambar Rajah Vektor (a) Dan Segitiga Galangan (b) LX > CX

Oleh itu, formula-formula yang diperolehi daripada Rajah 7.20 di atas, lebih kurang sama dengan formula-formula di dalam persamaan (7.10) dan (7.12). Perbezaan hanya wujud pada formula yang melibatkan pembolehubah LX dan CX sahaja.

a) Galangan litar, 22 )( CL XXRZ

b) Arus litar, Z

VI

c) Voltan susut setiap komponen

IRVR , CC IXV dan LL IXV (7.12)

c) Sudut fasa )(tan 1

R

XX CL

d) Faktor kuasa ,Z

Rcos .

Page 23: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

23

7.9.2.2 Gambar Rajah Vektor Untuk CX > LX

LX

R

R I Z )( CL XX

- )( LC XX Z

CX

(a). (b).

Rajah 7.20 : Gambar Rajah Vektor (a) Dan Segitiga Galangan (b) Untuk CX > LX

Formula-formula yang terhasil sama dengan persamaan (7.12). Perbezaan hanya terdapat pada sudut fasa sahaja iaitu yang melibatkan tanda –ve yang menunjukkan arah sudut.

a) Sudut fasa, )(tan 1

R

XX CL

Untuk pengetahuan pelajar, apabila nilai CX > LX ia dinamakan litar berkemuatandan nilai LX > CX ia dinamakan litar berkearuhan.

Page 24: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

24

7.10 FAKTOR KUASA, Cos

Faktor kuasa boleh diungkapkan di dalam bentuk peratus (%) atau nombor pecahan. Ia dikenali sebagai Cos dan disebut sebagai mendahulu (lead) atau mengekor (lag), di mana ialah sudut fasa di antara voltan dan arus.

a) Faktor kuasa ialah nisbah di antara kuasa sebenar terhadap kuasa ketara.

S

PCos

c) Faktor kuasa juga ditakrifkan sebagai nisbah di antara rintangan terhadap galangan.

Z

RCos

c) Faktor kuasa mendahulu apabila arus mendahului voltan jika voltan diambil sebagai faktor rujukan dan nilainya ialah positif (+ve).

d) Faktor kuasa mengekor apabila arus mengekori voltan jika voltan diambil sebagai faktor rujukan dan nilainya ialah negatif (-ve).

e) Faktor kuasa yang paling baik ialah satu ( )1Cos dan yang menghampiri satu.

7.11 KUASA DI DALAM LITAR ARUS ULANG ALIK

Terdapat tiga (3) kuasa yang wujud di dalam litar AU iaitu;a) Kuasa ketara, Sb) Kuasa Sebenar, Pc) Kuasa reganagan

7.11.1 Kuasa Ketara, SKuasa yang berkurang kerana kewujudan regangan yang menyebebkan arus dan voltan terpisah iaitu tidak sefasa. Pemisahan arus dan voltan ini menyebabkan kuasa dalam litar akan berkurang.

Simbol : S , Unit : Voltan –Ampere (VA)

Kuasa Ketara = Voltan x Arus

VIS (7.15)

(7.13)

(7.14)

Page 25: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

25

7.11.2 Kuasa Sebenar, P

Kuasa sebenar juga dikenali sebagai kuasa aktif dan merupakan kuasa yang digunakan atau diserap oleh komponen perintang dalam litar AU.

Simbol : P , Unit : Watt (W)

Kuasa Sebenar = Voltan x Arus x Faktor kuasa

7.11.3 Kuasa Regangan, Q

Kuasa regangan juga dikenali sebagai kuasa reaktif dan merupakan kuasa yang digunakan atau diserap oleh komponen pemuat atau pearuh di dalam litar AU.

Simbol : Q , Unit : Voltan Ampere Regangan (VAR)

Kuasa Regangan = Voltan x Arus x Sin

7.11.4 Segitiga Kuasa

Perhubungan di antara kuasa ketara, kuasa sebenar dan kuasa regangan boleh digambarkan melalui gambar rajah segitiga yang dikenali sebagai Segitiga Kuasa.

S = VI Q

P

Rajah 7.21 : Gambar Rajah Segitiga Kuasa

cosVIP (7.15)

sinVIQ (7.16)

Page 26: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

26

Contoh 7.3 :

Sebuah litar sesiri RLC berintangan 100 , berkearuhan mH100 dan berkemuatan F200dibekalkan dengan bekalan kuasa AU 240V, 50Hz. Kirakan;i) Galangan litarii) Arus litariii) Faktor kuasa dan sudut fasa iv) Kuasa kVA, kuasa kW dan kuasa kVAR.

Penyelesaian :

Di mana, 42.31)10100)(50(22 3xfLX L ,

91.15)10200)(50(2

1

2

16xfC

XC .

i) Galangan, 2.101)91.1542.31(100)( 2222CL XXRZ

ii) Arus litar, AZ

VI 37.2

2.101

240

iii) Faktor kuasa, 988.02.101

100

Z

RCos (mengekor)

Sudut fasa, o

Z

R9.8)988.0(cos)(cos 11

iv) Kuasa kVA, kVAVIS 57.08.568)37.2)(240(

Kuasa kW, kWVIP 562.0562)988.0)(8.568(cos

Kuasa kVAR, kVARVIQ o 09.088)9.8)(sin8.568(sin

Page 27: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

27

AKTIVITI 7B

7.5 Berikan takrifan bagi galangan

7.6 Nyatakan satu (1) definisi bagi faktor kuasa

7.7 Lukis dan labelkan litar RL sesiri dalam litar AU

7.8 Sebuah pemuat berkemuatan F200 disambung ke bekalan 75V, 50Hz. Berapakah

nilai regangan berkemuatan dan arus yang mengalir dalam litar tersebut?

7.9 Lukis dan labelkan gambar rajah vektor bagi litar RLC sesiri untuk CX > LX .

Page 28: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

28

MAKLUM BALAS 7B

7.5 Galangan ialah jumlah halangan yang wujud di dalam litar AU .7.6 Faktor kuasa ialah nisbah di antara rintangan terhadap galangan.7.7 Gambar rajah litar RL sesiri di dalam litar AU;

R L I

+ RV - + LV -

V

7.8 Regangan berkemuatan, 91.15)10200)(50(2

1

2

16xfC

XC

Arus litar, AX

VI

C

71.491.15

75

7.9 Gambar Rajah Vektor Untuk CX > LX

LX

R I

- )( LC XX Z

CX

Page 29: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

29

Penilaian Kendiri

1. Lukis dan labelkan gambar rajah litar RLC sesiri di dalam litar AU

2. Sebuah pearuh berkearuhan 0.09H disambungkan ke bekalan AU 220V yang

berfrekuensi 80Hz. Tentukan;

i) Arus litar

ii) Sekiranya, frekuensi litar diubah kepada nilai 10Hz, apakah kesannya kepada

arus litar ?

3. Sebuah litar sesiri RLC berintangan 10 , berkearuhan 20 dan berkemuatan 5.35dibekalkan dengan bekalan kuasa AU 220V, 60Hz. Kirakan;i) Galangan litarii) Arus litariii) Faktor kuasa dan sudut fasa iv) Kejatuhan voltan pada setiap komponen

4. Lukis dan labelkan gambar rajah segitiga kuasa dan seterusnya terbitkan formula-formula kuasa daripada segitiga tersebut.

Page 30: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

30

MAKLUM BALAS KENDIRI

1. Gambar Rajah Litar RLC Sesiri

R L C I

+ RV - + LV - + CV -

V

2. Hzf 80 :

24.45)09.0)(80(22 fLX L

Arus litar, AX

VI

L

86.424.45

220

Hzf 10 :

66.5)09.0)(10(22 fLX L

Arus litar, AX

VI

L

9.3866.5

220

Apabila nilai frekuensi berkurang, nilai arus litar semakin bertambah.

3. i) Galangan, 45.18)5.3520(10)( 2222CL XXRZ

ii) Arus litar, AZ

VI 93.11

45.18

220

iii) Faktor kuasa, 542.045.18

10

Z

RCos (mendahulu)

Sudut fasa, oLC

R

XX57)55.1(tan)

10

205.35(tan)(tan 111

Page 31: LITAR ARUS ULANG ALIK (AU) - ahm80.files. · PDF fileLITAR ARUS ULANG ALIK (AU) 2 7.0 ARUS ULANG ALIK (AU) Arus ulang alik merupakan sejenis arus elektrik yang mengalir di dalam dua

LITAR ARUS ULANG ALIK (AU)

31

iv) Kejatuhan voltan setiap komponen,

VIXV

VIXV

VIRV

LL

CC

R

6.238)20)(93.11(

5.423)5.35)(93.11(

3.119)10)(93.11(

4. Gambar Rajah Segitiga Kuasa

S = VI Q

P

Formula kuasa yang boleh diperolehi daripada segiriga ini ialah ;

i) Kuasa ketara, VIS (VA)

ii) Kuasa sebenar, cosVIP (W)

iii) Kuasa regangan, sinVIQ (VAR)