Mari kita meringkas apa yang baru saja kita bahas. Dalam rangkaian listrik, energi disimpan dalam medan listrik dan magnetik. Medan ini harus dibawa ke beban untuk mengirimkan energi itu. Pada beban, energi yang terkandung dalam Medan diubah menjadi bentuk yang energi diinginkan.
Transmisi Energi
Ketika beban terhubung langsung ke sumber energi, atau ketika saluran transmisi pendek, masalah tentang arus dan tegangan dapat diselesaikan dengan menerapkan hukum Ohm. Ketika saluran transmisi menjadi cukup panjang sehingga perbedaan waktu antara perubahan yang terjadi pada generator dan perubahan yang muncul pada beban menjadi cukup berarti, analisis saluran transmisi menjadi penting.
Dc Diterapkan ke Saluran Transmisi
Pada gambar di bawah, baterai terhubung melalui saluran transmisi dua jalur kabel yang relatif panjang untuk beban di ujung saluran transmisi. Pada saat saklar ditutup, baik arus maupun tegangan muncul di saluran. Ketika saklar ditutup, titik A menjadi memiliki potensial positif, dan titik B menjadi negatif. Titik-titik yang berbeda potesial in bergerak ke depan sepanjang saluran. Namun, sebagai titikawal potensial, meninggalkan titik A dan B, mereka diikuti oleh titik-titik baru dengan perbedaan potensial yang ditambahkan baterai di titik A dan B. Hal ini hanya mengatakan bahwa baterai mempertahankan perbedaan potensial konstan antara titik A dan B . Tak lama setelah saklar ditutup, titik awal perbedaan potensial telah mencapai titik A' dan B'; bagian kawat dari titik A ke A 'dan titik B ke B' dengan potensial yang sama seperti A dan B. Titik-titik muatan yang dinyatakan oleh tanda-tanda plus (+) dan minus (-) sepanjang kabel. Arah arus di kabel diwakili oleh tanda panah pada saluran, dan arah perjalanan ditunjukkan oleh panah di bawah saluran. Garis gaya konvensional mewakili medan listrik yang ada di antara jenis muatan yang berlawanan dari pada bagian kawat dari A ke A 'dan B ke B'. Persilangan (ekor panah) menunjukkan medan magnet yang diciptakan oleh medan listrik bergerak ke depan di dalam saluran. Bergeraknya medan listrik dan medan magnet yang menyertainya membentuk gelombang elektromagnetik yang bergerak dari generator (baterai) ke arah beban. Gelombang ini berjalan kira-kira sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang bebas. Energi yang mencapai beban sama dengan energy yang dihasilkan di baterai (dengan asumsi tidak ada kerugian dalam saluran transmisi). Jika beban menyerap semua energi, arus dan tegangan akan merata terdistribusi sepanjang saluran.
Ketika baterai gambar di atas digantikan oleh generator ac di bawah, Tiap tegangan sesaat yang dihasilkan berturut-turut merambat di saluran transmisi dengan kecepatan cahaya. Tindakan ini mirip dengan gelombang yang diciptakan oleh baterai kecuali bahwa tegangannya adalah sinusoidal bukannya konstan. Anggap saklar ditutup pada saat tegangan yang dibangkitkan melewati nol dan bahwa setengah siklus berikutnya membuat titik A positif. Pada akhir satu siklus tegangan yang dibangkitkan, distribusi arus dan tegangan akan seperti pada gambar di bawah ini
Dc Diterapkan ke Saluran Tak Terbatas
Gambar di bawah menunjukkan baterai terhubung ke sirkuit yang ekivalen dengan saluran transmisi. Dalam saluran ini resistansi seri dan konduktansi shunt tidak ditampilkan. Dalam diskusi berikut, saluran tersebut akan dianggap tidak memiliki kerugian.
Kapasitor C2 tidak dapat mulai mengisi sampai setelah C1 diisi. Tidak ada arus dapat mengalir melampaui titik A dan B sampai C1 telah mendapatkan sejumlah pengisian. Ketika tegangan C1 meningkat, arus melalui L2 dan C2 dan mengisi C2. Tindakan ini terus berlanjut di saluran dan mengisi masing-masing kapasitor, pada gilirannya, sebesar tegangan baterai. Jadi gelombang tegangan berjalan sepanjang saluran. Diluar ujung gelombang, saluran tidak diisi muatan. Karena saluran panjang tak terhingga, akan selalu ada kapasitor untuk diberi muatan, dan arustidak akan berhenti mengalir. Dengan demikian arus akan mengalir tanpa batas di saluran.
Perhatikan bahwa arus mengisi kapasitor sepanjang saluran. Aliran arus tidak maju sepanjang saluran sampai tegangan dikembangkan di setiap kapasitor sebelumnya. Dengan cara ini tegangan dan arus bergerak ke depan bersama-sama dalam fase.
Ac Diterapkan ke Saluran Transmisi Tak Terbatas
Sebuah garis rf menampilkan karakteristik serupa ketika tegangan ac diterapkan dikirim ke ujung atau ke terminal input. Pada Gambar di bawah, bagian A, tegangan ac diterapkan ke saluran diwakili oleh gambar rangkaian yang ditunjukkan.
Pada T7, tegangan pada berbagai titik pada saluran adalah sebagai berikut:
PENGANTAR
PENENTUAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI
REFLEKSI PADA TRANSMISI SALURAN
REFLEKSI DARI TEGANGAN DC DARI SEBUAH RANGKAIAN TERBUKA/OPEN
REFLEKSI DARI TEGANGAN DC DARI RANGKAIAN SHORT
REFLEKSI DARI TEGANGAN AC DARI SEBUAH RANGKAIAN TERBUKA/OPEN
REFLEKSI DARI TEGANGAN AC DARI RANGKAIAN SHORT
Terminasi Sebuah SALURAN TRANSMISI
GELOMBANG BERDIRI /STANDING WAVE PADA SALURAN TRANSMISI
Transmisi Energi
Ketika beban terhubung langsung ke sumber energi, atau ketika saluran transmisi pendek, masalah tentang arus dan tegangan dapat diselesaikan dengan menerapkan hukum Ohm. Ketika saluran transmisi menjadi cukup panjang sehingga perbedaan waktu antara perubahan yang terjadi pada generator dan perubahan yang muncul pada beban menjadi cukup berarti, analisis saluran transmisi menjadi penting.
Dc Diterapkan ke Saluran Transmisi
Pada gambar di bawah, baterai terhubung melalui saluran transmisi dua jalur kabel yang relatif panjang untuk beban di ujung saluran transmisi. Pada saat saklar ditutup, baik arus maupun tegangan muncul di saluran. Ketika saklar ditutup, titik A menjadi memiliki potensial positif, dan titik B menjadi negatif. Titik-titik yang berbeda potesial in bergerak ke depan sepanjang saluran. Namun, sebagai titikawal potensial, meninggalkan titik A dan B, mereka diikuti oleh titik-titik baru dengan perbedaan potensial yang ditambahkan baterai di titik A dan B. Hal ini hanya mengatakan bahwa baterai mempertahankan perbedaan potensial konstan antara titik A dan B . Tak lama setelah saklar ditutup, titik awal perbedaan potensial telah mencapai titik A' dan B'; bagian kawat dari titik A ke A 'dan titik B ke B' dengan potensial yang sama seperti A dan B. Titik-titik muatan yang dinyatakan oleh tanda-tanda plus (+) dan minus (-) sepanjang kabel. Arah arus di kabel diwakili oleh tanda panah pada saluran, dan arah perjalanan ditunjukkan oleh panah di bawah saluran. Garis gaya konvensional mewakili medan listrik yang ada di antara jenis muatan yang berlawanan dari pada bagian kawat dari A ke A 'dan B ke B'. Persilangan (ekor panah) menunjukkan medan magnet yang diciptakan oleh medan listrik bergerak ke depan di dalam saluran. Bergeraknya medan listrik dan medan magnet yang menyertainya membentuk gelombang elektromagnetik yang bergerak dari generator (baterai) ke arah beban. Gelombang ini berjalan kira-kira sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang bebas. Energi yang mencapai beban sama dengan energy yang dihasilkan di baterai (dengan asumsi tidak ada kerugian dalam saluran transmisi). Jika beban menyerap semua energi, arus dan tegangan akan merata terdistribusi sepanjang saluran.
Tegangan DC diterapkan pada saluran transmisi.
Ac Diterapkan ke Saluran TransmisiKetika baterai gambar di atas digantikan oleh generator ac di bawah, Tiap tegangan sesaat yang dihasilkan berturut-turut merambat di saluran transmisi dengan kecepatan cahaya. Tindakan ini mirip dengan gelombang yang diciptakan oleh baterai kecuali bahwa tegangannya adalah sinusoidal bukannya konstan. Anggap saklar ditutup pada saat tegangan yang dibangkitkan melewati nol dan bahwa setengah siklus berikutnya membuat titik A positif. Pada akhir satu siklus tegangan yang dibangkitkan, distribusi arus dan tegangan akan seperti pada gambar di bawah ini
Tegangan Ac diterapkan ke saluran transmisi
Dalam ilustrasi ini garis gaya konvensional mewakili medan listrik. Untuk mempermudah, medan magnet tidak ditampilkan. Titikt muatan ditunjukkan dengan tanda-tanda plus (+) dan minus (-), tanda-tanda yang lebih besar menunjukkan titik amplitudo yang lebih tinggi baik untuk tegangan maupun arus. Panah pendek menunjukkan arah arus (aliran elektron). Bentuk gelombang ditgambarkan di bawah saluran transmisi mewakili tegangan (E) dan arus (I) gelombang. Saluran transmisi ini dianggap memiliki panjang tak terbatas sehingga tidak ada refleksi. Dengan demikian, perjalanan gelombang tegangan dan arus sinusoidal terus melakukan perjalanan di fase dari generator menuju beban, atau hingga ujung saluran. Gelombang berjalan dari generator ke beban disebut GELOMBANG INSIDEN. Gelombang berjalan dari beban kembali ke generator disebut gelombang pantul dan akan dijelaskan dalam paragraf selanjutnya.Dc Diterapkan ke Saluran Tak Terbatas
Gambar di bawah menunjukkan baterai terhubung ke sirkuit yang ekivalen dengan saluran transmisi. Dalam saluran ini resistansi seri dan konduktansi shunt tidak ditampilkan. Dalam diskusi berikut, saluran tersebut akan dianggap tidak memiliki kerugian.
Gambar Dc diterapkan pada ekivalen saluran transmisi.
Ketika saklar ditutup, tegangan baterai diterapkan pada terminal input saluran. Sekarang, C1 tidak memiliki muatan dan muncul, efektif, sebagai rangkaian hubung singkat di titik A dan B. tegangan penuh baterai muncul di induktor L1. Induktor L1 menentang perubahan arus (sekarang 0 ) dan membatasi laju muatan C1.Kapasitor C2 tidak dapat mulai mengisi sampai setelah C1 diisi. Tidak ada arus dapat mengalir melampaui titik A dan B sampai C1 telah mendapatkan sejumlah pengisian. Ketika tegangan C1 meningkat, arus melalui L2 dan C2 dan mengisi C2. Tindakan ini terus berlanjut di saluran dan mengisi masing-masing kapasitor, pada gilirannya, sebesar tegangan baterai. Jadi gelombang tegangan berjalan sepanjang saluran. Diluar ujung gelombang, saluran tidak diisi muatan. Karena saluran panjang tak terhingga, akan selalu ada kapasitor untuk diberi muatan, dan arustidak akan berhenti mengalir. Dengan demikian arus akan mengalir tanpa batas di saluran.
Perhatikan bahwa arus mengisi kapasitor sepanjang saluran. Aliran arus tidak maju sepanjang saluran sampai tegangan dikembangkan di setiap kapasitor sebelumnya. Dengan cara ini tegangan dan arus bergerak ke depan bersama-sama dalam fase.
Ac Diterapkan ke Saluran Transmisi Tak Terbatas
Sebuah garis rf menampilkan karakteristik serupa ketika tegangan ac diterapkan dikirim ke ujung atau ke terminal input. Pada Gambar di bawah, bagian A, tegangan ac diterapkan ke saluran diwakili oleh gambar rangkaian yang ditunjukkan.
Gambar Ac diterapkan pada ekivalen saluran transmisi.
Dalam bagian B generator tegangan mulai dari nol (T1) dan menghasilkan tegangan yang ditunjukkan. Segera setelah sejumlah perubahan tegangan kecil dihasilkan, tegangan mulai berjalan di saluran sementara generator terus memproduksi tegangan baru sepanjang kurva sinus. Pada T2 tegangan generator 70 volt. Tegangan masih bergerak sepanjang saluran sampai, di T3, perubahan kecil pertama tiba di titik W, dan tegangan pada titik ini mulai meningkat. Pada T5, tegangan yang sama tiba di X titik pada saluran. Akhirnya, pada T7, perubahan kecil pertama tiba pada akhir penerimaan saluran. Sementara itu, semua perubahan dalam gelombang sinus yang dihasilkan oleh generator melewati setiap titik secara bergantian. Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk perubahan untuk berjalan di sepanjang saluran adalah sama dengan yang dibutuhkan oleh tegangan dc untuk menempuh jarak yang sama.Pada T7, tegangan pada berbagai titik pada saluran adalah sebagai berikut:
di generator:
|
-100 V
|
di titik W:
|
0 V
|
di titik X:
|
+100 V
|
di titik Y:
|
0 V
|
Jika tegangan ini diplot sepanjang saluran, kurva yang dihasilkan seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah, bagian A. Perhatikan bahwa kurva seperti tegangan sesaat menyerupai gelombang sinus. Perubahan tegangan yang terjadi antara T7 dan T8 adalah sebagai berikut:
di generator:
|
naik dari
|
-100 V to -70 V
|
di titik W:
|
turun dari
|
0 V to -70 V
|
di titik X:
|
turun dari
|
+100 V to +70 V
|
di titik Y:
|
naik dari
|
0 V to +70 V
|
Gambar tegangan sesaat sepanjang saluran transmisi
Sebuah plot tegangan baru ini menghasilkan kurva yang garis sambung yang ditunjukkan pada Gambar di atas, bagian B. Untuk referensi, kurva dari T7 digambar sebagai garis putus-putus. Kurva garis sambung memiliki bentuk yang sama persis sebagai kurva garis putus-putus, tetapi telah pindah ke kanan dengan jarak X. petak lain di T9 akan menunjukkan kurva baru yang mirip dengan yang di T8, tapi pindah ke kanan dengan jarak Y.
Dengan menganalisis titik sepanjang grafik yang baru saja dibahas, Anda dapat melihat bahwa tindakan yang terkait dengan perubahan tegangan sepanjang jalur rf adalah sebagai berikut:
1. Semua tegangan sesaat dari gelombang sinus yang dihasilkan oleh generator berjalan menyusuri saluran sesuai urutan mereka dihasilkan.
2. Pada setiap titik, gelombang sinus dapat diperoleh jika semua tegangan sesaat melewati titik diplot. Sebuah osiloskop dapat digunakan untuk plot nilai-nilai tegangan sesaat terhadap waktu.
3. Tegangan sesaat (display osiloskop) adalah sama dalam semua kasus kecuali bahwa terdapat perbedaan fasa yang ditampilkan dilihat di berbagai titik sepanjang garis. Fase berubah terus-menerus terhadap generator sampai dengan 360 derajat di atas panjang tertentu dari saluran.
4. Semua bagian dari gelombang sinus melewati setiap titik di sepanjang saluran. Sebuah plot pembacaan meteran ac (yang membaca nilai efektif dari tegangan selama waktu tertentu) diambil di berbagai titik sepanjang garis menunjukkan bahwa tegangan konstan di semua titik. Ini ditampilkan dalam tampilan C gambar di atas.
5. Karena saluran diakhiri dengan resistensi sama dengan Z0, energi yang sampai di ujung saluran akan diserap oleh resistansi.
LIHAT JUGA
PENGANTAR
PENENTUAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI
REFLEKSI PADA TRANSMISI SALURAN
REFLEKSI DARI TEGANGAN DC DARI SEBUAH RANGKAIAN TERBUKA/OPEN
REFLEKSI DARI TEGANGAN DC DARI RANGKAIAN SHORT
REFLEKSI DARI TEGANGAN AC DARI SEBUAH RANGKAIAN TERBUKA/OPEN
REFLEKSI DARI TEGANGAN AC DARI RANGKAIAN SHORT
Terminasi Sebuah SALURAN TRANSMISI
GELOMBANG BERDIRI /STANDING WAVE PADA SALURAN TRANSMISI
Tidak ada komentar:
Posting Komentar