Metode Analisis Rangkaian Listrik

 Metode Analisis Rangkaian Listrik

     Apa itu Metode Analisis Rangkaian Listrik? Menurut Bab IV dari buku yang berjudul “Rangkaian Listrik” oleh Mohamad Ramdhani, metode analisis rangkaian listrik adalah salah satu cara untuk membantu menyelesaikan suatu permasalahan dalam menganalisis suatu rangkaian listrik. Dengan kata lain, analisis rangkaian listrik adalah teknik untuk menentukan arus, tegangan, dan parameter lain yang terdapat dalam suatu rangkaian.

 

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menganalisis rangkaian listrik menggunakan metode analisis node yaitu:

 

Ø Menentukan node referensi sebagai ground yang memiliki potensial sama dengan 0.

 

Ø Menentukan tegangan node yang merupakan tegangan antara node nonreferensi dengan node referensi. 

 

Ø Mengasumsikan tegangan node yang sedang dihitung bernilai lebih tinggi daripada tegangan node manapun, sehingga arah arus keluar dari node tersebut.

 

Berikut adalah beberapa metode analisis yang digunakan dalam memecahkan masalah rangkaian listrik:

 

A) Analisis Node

     Analisis node menggunakan Hukum Kirchoff I (KCL) yang menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk dan keluar dari titik percabangan adalah nol. Metode ini sangat efektif untuk rangkaian dengan banyak sumber arus.

 

 1. Analisis Node Sumber Bebas

    Pada analisis sumber bebas, sumber tegangan atau arus yang digunakan tidak bergantung pada parameter lain dalam rangkaian. Sumber ini disebut sumber independen karena tidak dipengaruhi oleh variabel rangkaian lain. Metode yang digunakan dalam analisis ini melibatkan penerapan hukum Ohm, hukum Kirchhoff, serta prinsip pembagian tegangan dan arus untuk menentukan variabel rangkaian yang diinginkan.

 

Contoh Sumber Bebas: Baterai yang memiliki tegangan tetap, atau sumber arus dengan nilai arus konstan.

 

 2. Analisis Node Sumber Tak Bebas

    Pada analisis ini, terdapat sumber yang bergantung pada tegangan atau arus lain dalam rangkaian. Sumber ini dikenal sebagai sumber terkontrol atau dependent source. Sumber tersebut dikendalikan oleh variabel lain di dalam rangkaian, seperti arus atau tegangan pada komponen tertentu. Penerapan hukum Kirchhoff dalam rangkaian dengan sumber terkontrol menunjukkan bahwa kombinasi antara hukum Kirchhoff untuk arus dan tegangan sangat esensial dalam mengatasi persamaan rangkaian yang melibatkan sumber tak bebas.

 

Jenis Sumber Terkontrol:

l Voltage Controlled Voltage Source (VCVS): Tegangan keluaran bergantung pada tegangan input.

l Current Controlled Voltage Source (CCVS): Tegangan keluaran bergantung pada arus input.

l Voltage Controlled Current Source (VCCS): Arus keluaran bergantung pada tegangan input.

l Current Controlled Current Source (CCCS): Arus keluaran bergantung pada arus input.

 

 3. Analisis Super Node Sumber Bebas

    Super node digunakan ketika terdapat dua atau lebih node yang terhubung langsung oleh sumber tegangan bebas (independen). Dalam metode ini, kita akan menggabungkan beberapa node untuk membentuk sebuah super node, kemudian menerapkan hukum Kirchhoff untuk arus (KCL) pada super node tersebut.

 

Langkah-langkah:

1) Gabungkan node yang dihubungkan sumber tegangan bebas menjadi satu super node.

2) Terapkan hukum KCL untuk menentukan arus total yang masuk atau keluar dari super node.

3) Gunakan persamaan tambahan untuk hubungan tegangan pada sumber bebas.

 

B) Analisis Mesh

    Analisis mesh atau analisis arus loop menggunakan Hukum Kirchoff II (KVL) yang menyatakan bahwa jumlah tegangan dalam satu loop tertutup adalah nol. Metode ini cocok untuk rangkaian dengan banyak loop.

 

1. Analisis Arus Flux Sumber Bebas

    Analisis arus flux melibatkan penggunaan hukum Kirchhoff untuk arus (KCL) pada looploop yang dipilih dalam rangkaian. Pada sumber bebas, arus flux tidak dipengaruhi oleh variabel lain dalam rangkaian, sehingga nilai arus atau tegangan sumber dapat langsung digunakan dalam analisis.

 

2. Analisis Mesh atau Arus Flux Tak Bebas 

    Metode mesh atau loop digunakan ketika menganalisis rangkaian yang memiliki sumber tak bebas atau terkontrol. Dalam kasus ini, arus flux pada mesh tertentu akan bergantung pada arus atau tegangan di lokasi lain dalam rangkaian.

 

Langkah-langkah:

1) Tentukan loop atau mesh dalam rangkaian.

2) Terapkan hukum Kirchhoff untuk tegangan (KVL) pada setiap loop.

3) Masukkan persamaan hubungan antara arus atau tegangan sumber tak bebas dengan variabel lain di dalam rangkaian.

 

3. Analisis Super Mesh Sumber Bebas dan Tidak Bebas 

    Super mesh terjadi ketika ada sumber arus bebas atau terkontrol yang berada di antara dua mesh. Dalam kasus super mesh, kita menggabungkan kedua mesh yang dipisahkan oleh sumber arus tersebut dan menerapkan hukum Kirchhoff untuk tegangan (KVL).

 

Langkah-langkah:

1) Gabungkan dua mesh yang dipisahkan oleh sumber arus untuk membentuk super mesh.

2) Terapkan KVL pada super mesh.

3) Gunakan hubungan arus pada sumber arus bebas atau terkontrol sebagai persamaan tambahan.

 

 

C) Analisis Arus Cabang

    Metode ini melibatkan perhitungan arus di setiap cabang rangkaian menggunakan hukum dasar seperti Ohm dan Kirchoff. Ini berguna untuk rangkaian yang kompleks dengan banyak cabang.

 

Ø Analisis Arus Cabang Sumber Bebas dan Tidak Bebas

    Pada analisis arus cabang, arus di setiap cabang dari rangkaian dianalisis. Untuk sumber bebas, arus dalam cabang tersebut tidak tergantung pada variabel lain dalam rangkaian. Sedangkan untuk sumber tidak bebas, arus bergantung pada tegangan atau arus di komponen lain.

 

Langkah-langkah:

1) Tentukan semua cabang dalam rangkaian.

2) Gunakan hukum Kirchhoff untuk arus (KCL) di setiap node dan hukum Ohm untuk menentukan arus atau tegangan dalam setiap cabang.

3) Masukkan persamaan hubungan untuk sumber tak bebas, jika ada.