BerandaSainsFisikaRangkaian Listrik - Sirkuit Orde Kedua - Bagian 52

Rangkaian Listrik – Sirkuit Orde Kedua – Bagian 52

Sebuah rangkaian RLC paralel memiliki step response (respon injak) tegangan sebagai berikut:

$$v(t) = 10 + 20e^{-300t}(\cos 400t – 2 \sin 400t)\text{ V}, \quad t \geq 0$$

Dengan nilai induktor sebesar $L = 50\text{ mH}$, tentukanlah nilai resistansi ($R$) dan nilai kapasitansi ($C$)

Kita pecah menjadi beberapa tahap penyelesaian

Identifikasi Jenis Redaman

Kita ingat ulang apa saja jenis redaman bentuk fungsi waktu

  • Akar-Akar Berbeda (Overdamped) : $x(t) = C_1e^{r_1x} + C_2e^{r_2x}$
  • Akar-Akar Kembar (Critically Damped) : $x(t) = e^{-rx}(C_1 + C_2x)$
  • Akar-Akar Imajiner (Underdamped) : $x(t) = e^{\alpha x}(C_1 \cos (\omega_d x) + C_2 \sin (\omega_d x))$

Lihat fungsi tegangan tersebut

$$v(t) = 10 + 20e^{-300t}(\cos 400t – 2 \sin 400t)\text{ V}$$

Kita bisa mengidentifikasinya sebagai Underdamped (karena ada fungsi cos dan fungsi sin)

Identifikasi Komponen

Dengan membandingkannya dengan rumus, kita bisa mendapatkan nilai dari komponen-komponennya

$$x(t) = e^{-\alpha x}(C_1 \cos (\omega_d x) + C_2 \sin (\omega_d x))$$

$$v(t) = 10 + 20e^{-300t}(\cos 400t – 2 \sin 400t)\text{ V}$$

Nilai dari $\alpha$ adalah $300 \text{rad/s}$ dan nilai dari $\omega_d$ adalah $400 \text{rad/s}$

Nilai Frekuensi Sudut Alami

Berhubung yang diketahui adalah frekuensi redaman, kita harus mencari frekuensi alaminya.

$$\omega_0^2 = \sqrt{\omega_d^2 + \alpha^2}$$
Substitusi nilai-nilainya
$$\omega_0^2 = \sqrt{400^2 + 300^2}$$
$$\omega_0^2 = \sqrt{160000 + 90000}$$
$$\omega_0^2 = \sqrt{250000}$$
$$\mathbf{\omega_0 = 500 \text{rad/s}}$$

Nilai Resistansi

Kita ingat bahwa rumus faktor redaman adalah

$$\alpha = \frac{R}{2L}$$

Maka kita bisa susun ulang menjadi

$$R = \alpha \times 2 \times L$$

Substitusikan nilai-nilainya

$$R = 300 \times 2 \times 0,05$$

$$\mathbf{R = 30 \Omega}$$

Nilai Kapasitansi

Kita ingat bahwa rumus frekuensi alami adalah

$$\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{LC}}$$

Maka kita bisa susun ulang menjadi

$$C = \frac{1}{L\omega_0^2}$$
Substitusikan nilai-nilainya
$$C = \frac{1}{0,05 \cdot 500^2}$$
$$C = \frac{1}{0,05 \cdot 250000}$$
$$C = \frac{1}{12500}$$
$$\mathbf{C = 0,00008 \text{F}}$$

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer