RELAY SWITCH

Relay Switch adalah sebuah Skalar/switch yang menggunakan magnet listrik untuk memutuskan dan menghubungkan titik kontak pada saklar tersebut. Untuk menggerakan magnet listrik dibutuhkan arus listrik yang kecil namun kontak poin dari relay tersebut dapat menghantarkan arus listrik yang jauh lebih besar. Inilah yang menjadi fungsi utama switch relay yaitu mengontrol peralatan lain yang membutuhkan arus listrik yang besar dengan menggunakan arus listrik yang kecil. Relay switch ini juga ada yang menggunakan tegangan DC sebagai pengontrol lilitan magnet. Relay sering juga disebut kontaktor.

Foto aneka Relay

Untuk arus listrik yang sangat besar banyak relay yang menggunakan motor listrik sebagai penggerak tuas titik kontaknya. Relay tersebut sering disebut motorized relay atau motorized switch.

Aneka kontaktor

Seperti halnya saklar, maka relay pada dasarnya juga memiliki dua buah terminal yaitu terminal  P (Pole atau induk) dan terminal T (Throw atau anak) serta sebuah tuas penghubung antara kedua terminal tersebut yang bisa di tutup / dihubung atau dibuka. Terminal Pole atau induk selalu terhubung dengan tuas penghubung sedangkan terminal Throw atau anak bisa dihubung dan bisa dibuka. Jadi simbolnya sama dengan saklar hanya ditambah simbol lilitan magnet.

Simbol Relay switch

Pada gambar di atas terdapat simbol untuk beberapa jenis relay yaitu SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Dual Throw) dan DPDT (Dual Pole Dual Throw). Penjelasan tentang jumlah terminal Pole dan Throw dapat dilihat pada SAKLAR JENIS BERDASARKAN JUMLAH TERMINALNYA

Cara Kerja Relay Switch
Pada gambar di bawah terdapat mekanisme sebuah relay switch DPQT (Doble Pole Quad Throw). Pada gambar tersebut terminal 7 dan 8 merupakan terminal untuk lilitan magnet, sedangkan terminal 1 sampai dengan terminal 6 adalah terminal switch. Terminal 2 dan terminal 5 merupakan terminal Pole atau Common sedangkan terminal 1, 3, 4 dan 6 merupakan terminal Throw.

Gambar Prinsip kerja relay switch

Pada saat normal yaitu saat lilitan magnet tidak dialiri arus listrik maka tuas di atas lilitan magnet posisi jauh dari lilitan magnet. Pada posisi ini terminal 1 akan terhubung dengan terminal 2 dan terminal 5 terhubung dengan terminal 4. Posisi ini disebut Normaly Close (NC). Sedangkan terminal 3 dan terminal 6 tidak terhubung kemana-mana sehingga disebut Normaly Open (NO). 

Pada saat terminal 7 dan 8 dihubungkan ke sumber arus listrik, maka arus akan mengalir melalui lilitan magnet. Adanya arus listrik pada lilitan magnet membuat timbul medan magnet listrik pada lilitan magnet. Medan magnet ini akan menarik tuas di atas lilitan medan magnet mendekati lilitan magnet. Tuas ini terhubung  dengan tuas pada titik kontak terminal 2 dan 3. Maka tuas ini menjadi terdorong sehingga terminal 2 menjadi terhubung dengan terminal 3 dan terminal 5 terhubung dengan terminal 6.

Contoh Aplikasi Relay

Berikut ini akan deiberikan beberapa contoh penggunaan relay

Relay pada motor Starter kendaraan atau genset

Untuk menggerakan motor starter kendaraan atau genset dibutuhkan arus listrik yang sangat besar. Sedangkan untuk menghidupkan kendaraan atau genset biasanya dengan menggunakan saklar berupa kunci kontak. Karena arus yang sangat besar maka akan dibutuhkan kabel dan saklar yang besar untuk menghandel arus yang sangat besar tersebut. Karenanya sangat tidak praktis untuk membuat kunci kontak yang besar dan menghubungkannya dengan kabel yang besar ke motor starter.

Untuk mengatasi hal tersebut, maka biasanya motor starter kendaraan/genset dilengkapi dengan relay switch.  Jadi biasanya motor starter memiliki terminal yang dihubungkan langsung dengan accu/batere (terminal positif) sedangkan negatif biasanya terhubung dengan body atau chasis kendaraan. Satu terminal lagi adalah terminal triger dari kunci kontak yang akan menggerakan lilitan magnet yang akan menghubungkan tuas kontak point di dalam motor starter sehingga terminal positif tadi terhubung ke gulungan motor. Jadi dapat digunakan saklar kunci kontak yang tidak besar dan kabel yang kecil untuk menghubungkan kunci kontak ke motor starter.

Motor starter kendaraan

Relay untuk AC (pendingin udara)

Pendingin udara (AC) saat ini dilengkapi berbagai kemampuan seperti pengatur tempeatur otomatis, pengatur waktu, pengatur kecepatan kipas dan lain-lain. Rangkaian elektronik pengatur tersebut disebut rangkaian kontrol. Rangkaian kontrol ini akan mengatur kapan kompresor harus hidup atau mati, juga kipas peningin kompresor, dan kipas indoor unit. Rangkain kontrol inilah yang akan mentriger relay untuk kompresor, kipas outdoor atau kipas indoor.

CIRCUIT BREAKER SWITCH

Circuit breaker adalah saklar yang dapat digerakan secara manual untuk menghubungkan dan memutuskan arus listrik, namun dapat memutuskan arus listrik secara otomatis apabila ambang batas arus listrik yang melewati circuit breaker tersebut dilampaui (istilahnya Trip). Jadi Circuit Breaker digunakan sebagai pengaman beban terhadap kelebihan arus listrik atau beban. Setelah terjadi Trip Circuit Breaker dapat di reset lagi secara manual. Namun jika Trip lagi sebaiknya dilakukan pemeriksaan penyebab terjadinya Trip. Hal ini lebih baik dilakukan daripada direset berulang kali yang pada akhirnya dapat menyebabkan kerusakan pada beban atau lebih buruk lagi dapat terjadi ledakan.

Rentang arus maksimum dari Circuit breaker mulai dari beberapa Ampere hingga ratusan Ampere. Circuit Breaker sering disingkat CB.

berbagai macam Simbol Circuit Breaker

Ada beberapa jenis Circuit Breaker yang umum digunakan berdasarkan cara kejanya yaitu magnetik overload dan temperatur overload.

SISTIM CIRCUIT BREAKER MAGNETIK
Sistim Kerja
Sistim CB magnetik bekerja dengan prinsip apabila ada arus yang berlebih akan menimbulkan medan elektromagnet yang akan menarik tuas penghubung terminal sehingga hubungan antar terminal terputus.

Prinsip kerja CB magnetik dapat dijelaskan sebagai berikut. Perhatikan gambar di atas. Arus dari sumber ke beban melalui tuas kontak pada Circuit Breaker. Tuas kontak terdiri dari tuas kontak yang bisa bergerak dan tuas kontak yang tidak bergerak atau diam. Pada saat arus mengalir di tuas kontak akan timbul medan magnet pada tuas kontak tersebut. Karena arah arus berlawanan, maka medan magnetpun akan berlawanan. Pada kondisi normal medan magnet tidak cukup kuat untuk memisahkan titik kontak dan arus tetap tersambung ke beban. Pada saat arus berlebihan maka medan magnet dengan cepat bertambah kuat hingga mampu memisahkan titik kontak, seperti terlihat pada gambar berikut

Tuas pengoperasian Circuit Breaker dihubungkan dengan tuas kontak bergerak. Pada gambar berikut akan terlihat mekanisme on off dari Circuit Breaker. Pegas berfungsi memberikan tekanan pada Tuas kontak bergerak agar tekanan pada sambungan titik kontak menjadi kuat.

Peredam Arking

Pada saat titik kontak berpisah arus masih dapat mengalir saat jarak titik kontak masih dekat. Arus mengalir melalui udara dalam bentuk arcing atau kilatan listrik. Jika jarak titik kontak sudah cukup jauh maka arcing akan mati hilang dengan sendirinya. Arcing ini dapat menyebabkan terjadinya panas pada titik kontak yang dapat menyebabkan gosong dan merusak titik kontak tersebut. Selain itu panas yang ditimbulkan juga dapat menyebabkan wadah plastik dari CB menjadi getas dan mudah pecah.

Peredam arking menjadi penting untuk mencegah kerusakan Circuit Breaker. Saat ini biasanya Circuit breaker dilengkapi dengan perdam arking berupa plat besi berbentuk U yang disusun berlapis di sekitar titik kontak seperti tampak pada gambar di atas. Pada saat terjadi arking maka arking akan terbagi-bagi menjadi arking yang lebih kecil yang melalui plat besi tersebut.

Aneka magnetik Circuit Breaker

SISTIM CIRCUIT BREAKER THERMAL

Seperti Magnetik Circuit Breaker Thermal Circuit breaker juga dengan cara arus listrik dari sumber ke beban juga dialirkan melalui tuas kontak penghubung terminal dari Circuit Breaker. Pada Thermal Circuit Breaker Tuas kontak penghubung terminal dibuat dari keping pelat bimetal. Untuk lbih jelas dapat dilihat pada gambar berikut

Pada gambar di atas tombol berfungsi untuk menekan tuas penghubung yang terbuat dari bimetal sehingga terminal terhubung dan arus dapat melalui terminal. Arus listrik yang melewati bimetal membuat temperatur bimetal bertambah hangat. Selama arus yang mengalir normal dan tidak melebihi ambang batas yang ditentukan dari pelat bimetal maka tak akan ada yang terjadi dan pelat bimetal tetap terhubung ke terminal.  Sebaliknya jika arus berlebih maka temperatur bimetal akan dengan cepat meningkat. Karena sifatnya maka pelat bimetal akan melengkung jika terkena panas. Melengkungnya pelat bimetal membuat hubungan terminal  memlalui pelat bimetal menjadi terputus.Sekali hubungan terputus maka hubungan antar terminal tetap terputus meskipun arus listrik telah terputus dan pelat bimetal telah kembali ke bentuk semula. Hal ini memang dirancang demikian agar beban aman. Terminal dapat dihubungkan kembali dengan jalan menekan tombol Circuit breaker secara manual.

Contoh Thermal Circuit Breaker

Trip Unit

Circuit breaker dengan kapasitas besar biasanya ditambahkan tombol trip unit. Tombol ini berfungsi untuk mentripkan CB secara manual, tidak menggunakan tuas on off. Jadi dengan adanya tombol trip memudahkan mentripkan CB, terutama untuk CB dengan kapasitas besar. Karena ukuran CB yang besar maka otomatis ukuran Tuas On-Off juga besar yang biasanya cukup berat untuk menggeser tuas on-off tersebut. Dengan adanya tombol trip maka CB dapat di tripkan dengan mudah. Hal ini berguna jika ada indikasi gangguan pada beban namun masih belum menyebabkan CB Trip maka Tombol Trip berfungsi sebagai Tombol emergency stop.

Circuit breaker dengan tombol Trip

CB dengan Curent Adjustment

Circuit breaker dengan kapasitas besar biasanya selain ditambahkan tombol trip unit juga  dilengkapi dengan setting variable untuk besar arus listrik maksimum, Jadi selain nilai nominal arus listrik maksimum, circuit breaker tersebut juga bisa diubah nilai arus listrik maksimumnya .

SAKLAR NON LINEAR

Pada pembahasan terdahulu telah dibahas klasifikasi saklar berdasarkan jumlah terminal dan saklar berdasarkan cara menghubungkan terminalnya. Semua saklar tersebut digerakkan seccara manual. Saklar non linear adalah saklar yang terminal-terminalnya dihubungkan oleh faktor dari luar saklar seperti arus listrik,  suhu, tekanan dan lain-lain.
Termasuk saklar non linear di antaranya adalah

Circuit breaker (CB) Switch
Relay Switch
Thermal Switch
Flow Switch
Praesure Switch


Silahkan Klik masing-masing Link di atas untuk penjelasan lebih detail

SAKLAR JENIS BERDASARKAN JUMLAH TERMINALNYA

Berdasarkan jumlah terminalnya saklar dapat dikembangkan menjadi banyak jenisnya seperti saklar SPST (Single Pole Single Throw) seperti pada gambar di atas, SPDT (Single Pole Dual Throw), DPDT (Dual Pole Dual Throw), TPTT(triple Pole Triple Throw) dan seterusnya.

SPST (Single Pole Single Throw) Switch
Saklar ini hanya memiliki dua terminal yaitu satu Pole / induk dan satu Throw / anak. Saklar SPST ini bisa dari jenis apa saja apakah itu saklar toggle, saklar tekan ataupun saklar geser dan lainnya.

SPST Switch / Saklar SPST

Contoh Saklar SPST

SPDT (Single Pole Dual Throw) Switch
Saklar ini memiliki tiga terminal yaitu satu Pole / induk dan dua Throw / anak. Saklar SPDT ini bisa dari jenis apa saja apakah itu saklar toggle, saklar tekan ataupun saklar geser dan lainnya.

Saklar SPDT

Contoh Saklar SPDT

DPDT (Double Pole Dual Throw) Switch
Saklar ini memiliki empat terminal yaitu dua Pole / induk dan dua Throw / anak. Saklar SPDT ini bisa dari jenis apa saja apakah itu saklar toggle, saklar tekan ataupun saklar geser dan lainnya. Saklar DPDT ada yang memiliki satu tuas penggerak yang saling terhubung ada juga yang memiliki tuas penggerak sendiri-sendiri. Yang terhubung disini hanya tuas penggeraknya, sedangkan koneksi terminalnya tetap terpisah. Saklar DPDT dengan tuas penggerak terpisah sering juga disebut saklar ganda. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada simbul gambar dibawah ini

Saklar DPDT dengan tuas penggerak terpisah dan tuas penggerak terhubung

DPQT (Double Pole Quad Throw) Switch
Saklar ini memiliki empat terminal yaitu dua Pole / induk dan Empat Throw / anak. Saklar SPDT ini bisa dari jenis apa saja apakah itu saklar toggle, saklar tekan ataupun saklar geser dan lainnya. Saklar DPQT umumnya memiliki satu tuas penggerak yang saling terhubung. Yang terhubung disini hanya tuas penggeraknya, sedangkan koneksi terminalnya tetap terpisah.

Saklar SPQT

SPMT (Singble Pole Multi Throw) Switch
Saklar ini memiliki banyak terminal yaitu Satu Pole / induk dan lebih dari dua Throw / anak. Bisa terdiri dari throw tiga, empat, lima, enam dan seterusnya. Biasanya saklar SPMT ini adalah saklar putar atau rotary switch.

Contoh simbol SPMT dengan 3 dan 5 Throw / anak

Contoh SPMT switch

MPMT (Multi Pole Multi Throw) Switch
Saklar ini memiliki banyak terminal yaitu dua atau lebih Pole / induk dan dua atau lebih  Throw / anak.  Biasanya saklar MPMT ini adalah dari jenis saklar putar atau rotary switch.

Contoh MPMT switch simbol dual pole dengan 3 dan 5 throw

Aneka saklar MPMT

SAKLAR JENIS BERDASARKAN CARA MENGHUBUNGKAN TERMINALNYA

Terminal-terminal pada saklar dapa dihubungkan dengan berbagai cara seperti digeser, ditekan, diputar dan lain-lain. Secara umum berdasarkan cara menghubungkan terminlnya, saklar di bagi atas :

Saklar Toggle / Togle switch
Toggle berarti berpindah. Saklar toggle memiliki dua kondisi posisi saklar maka disebut toggle. Saklar toggle digerakan oleh semacam tuas yang dapat merubah posisi tuas penghubung menjadi terhubung atau terbuka

Toggle switch Simbol 

Berbagai macam toggle switch / saklar toggle

Saklar Tekan / Push button switch
Saklar tekan / Push Button switch adalah sebuah saklar yang untuk menghubungkan terminal-terminalnya dengan cara di tekan.

Gambar simbol push button switch

Berbagai macam saklar tekan / push button switch

Saklar Geser / Slidder switch
Saklar tekan / Push Button switch adalah sebuah saklar yang untuk menghubungkan terminal-terminalnya dengan cara di geser tuasnya.

Simbol saklar geser

Berbagai macam saklar geser/ slide switch

Saklar Putar / Rotary switch
Saklar Putar / Rotary switch adalah pengembangan saklar geser, bedanya adalah untuk menghubungkan terminal-terminalnya dengan cara di putar

Berbahao macam Rotary switch (atas) dan symbolnya (bawah)

SAKLAR ATAU SWITCH DASAR TEORI

Saklar atau switch merupakan komponen yang sangat penting dalam suatu rangkaian elektronika ataupun rangkaian listrik. Saklar adalah sebuah alat yang dapat menyambungkan dan memutuskan arus listrik. Pada dasarnya saklar memiliki simbol seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar dasar sebuah saklar

Jika dilihat gambar di atas maka saklar pada dasarnya terdiri dari dua buah terminal yaitu terminal  P (Pole atau induk) dan terminal T (Throw atau anak) serta sebuah tuas penghubung antara kedua terminal tersebut yang bisa di tutup / dihubung atau dibuka. Terminal Pole atau induk selalu terhubung dengan tuas penghubung sedangkan terminal Throw atau anak bisa dihubung dan bisa dibuka.

Berdasarkan gambar di atas saklar dikembangkan menjadi beragam variasi dan fungsi. Pada umumnya saklar dapat dikelompokan berdasarkan beberapa kriteria berikut.

Saklar berdasarkan Jumlah terminalnya
Saklar Berdasarkan Cara Menghubungkan Terminalnya
Saklar Non Linear

Silahkan klik masing-masing link di atas untuk penjelasan lebih detail

Parameter terpenting dari Saklar adalah Tegangan kerja maksimum dan arus maksimum dari saklar tersebut. Biasanya kedua parameter tersebut tertulis pada body dari saklar tersebut.

ENERGY DAN DAYA PADA RESISTOR

Selain parameter nilai resistansi, Resistor juga berhubungan dengan parameter energi dan daya.

Energi pada Resistor
Energi yang dimaksudkan di sini adalah energi Listrik. Energi listrik adalah sesuatu yang dibutuhkan untuk menjalankan atau mengoperasikan peralatan listrik seperti Lampu, tv, radio setrika dan lain-lain. Bagaimana cara mengetahui berapa besar energi yang dibutuhkan tersebut ?

 

Perhatikan gambar di atas, arus listrik I mengalir melalui resistor R. Arus listrik mengalir karena adanya muatan listrik pada sumber tegangan dan adanya beda potensial di dalam rangkaian. Arus listrik mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. Arus listrik tersebut tidak lain adalah gerakan muatan listrik yang melalui rangkaian tersebut. 

Besarnya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 

Q = I . t

dimana 

Q   = Muatan Listrik dengan satuan Coloumb

I     = Arus listrik dengan satuan detik

t      = waktu dalam detik

dalam suatu rangkaian listrik tertutup  muatan listrik dapat mengalir karena adanya Energi listrik . Energi listrik yang diberikan oleh suatu sumber dc bertegangan V (Volt) yang mencatu arus I (ampere) selama selang waktu t (detik) dinyatakan oleh,

W = V . I . t

W = Energi dalam Joule

Karena             V = I .  R

maka              W = I² .  R . t

atau                 W = ( V² / R) . t

Daya pada Resistor

Daya listrik adalah parameter terpenting setelah nilai resistansi dari resistor. Jadi dalam aplikasi pemakaian resistor dalam sebuah rangkain listrik perlu dilakukan pemilihan nilai resistansi dan nilai daya yang tepat dari resistor tersebut Nilai daya yang terlalu kecil dari resistor dapat menyebabkan resistor rusak dan terbakar. Sebaliknya pemilihan resistor dengan daya terlalu besar akan menyebabkan pemborosan biaya dan pemakaian tempat yang besar. Jadi untuk menentukan daya resistor yang digunakan harus diketahui daya maksimum yang dibebankan pada resistor tersebut lalu ditambahkan safety faktornya.  Untuk safety faktor tegantung kebutuhan bisa 10%, 30%, 50%, 100% dan seterusnya namun dengan tetap mempertimbangkan efisiensi dan efektifitas.

Besanya daya yang dibutuhkan oleh sebuah resistor ditentukan oleh persamaan :

P = V . I

atau     P  =   V² / R

atau     P  =  I² .  R

dimana

P  = daya dalam Watt

V  = tegangan dalam Volt

I   = arus dalam Ampere

R  = Resistansi dalam ohm

Untuk resistor dengan daya besar biasanya besarnya daya dituliskan pada body dari kemasan resistor. Untuk resistor karbon atau wirewound dengan kode warna biasanya besarnya daya tidak dituliskan. Namun demikian biasanya resistor tersebut tersedia dengan ukuran daya 1/8 W,  1/4 W, 1/2 W, 1 W dan 2 W. Yang membedakan resistor tersebut adalah ukurannya.

foto Resistor daya besar

foto Resistor daya 1/8 W,  1/4 W, 1/2 W, 1 W dan 2 W

TEORAMA SUPERPOSISI

Teorema superposisi merupakan salah satu solusi yang membuat suatu rangkaian yang terlihat kompleks dijadikan lebih sederhana. Metoda teorema Superposisi adalah menghilangkan semua sumber dan menyisakan satu sumber yang hanya bekerja pada waktu itu juga dan menganalisa rangkaian itu dengan konsep rangkaian seri-paralel masing-masing saat sumber bekerja sendiri-sendiri.  Lalu setelah masing-masing tegangan dan/atau arus yang tidak diketahui telah dihitung saat sumber bekerja sendiri-sendiri, masing-masing nilai yang telah diperoleh tadi dijumlahkan sehingga diperoleh nilai tegangan/arus yang sebenarnya.

Pada gambar rangkaian di bawah, tentukan besarnya masing-masing arus I₁, I₂ dan I₃ , dan tegangan pada R1, R2 dan R3 jika di ketahui tegangan E1  = 10 V, E2  = 6 V,  R₁ = 2 ohm, R₂ = 3 ohm, dan R₃ = 6 ohm

Gambar 1. Rangkaian Asli

Rangkaian Superposisi 1

Tahap pertama hilangkan salah satu sumber tegangan dan jadikan short circuit. Misalkan E2 yang dibuang maka akan diperoleh rangkaian superposisi 1 sebagai berikut

Gambar 2. Rangkaian superposisi 1

Dengan menggunakan rangkaian seri-paralel maka

Rtotal  =  R1 + (R2 paralel R3)

Rtotal  =  R1 + ( (R2  x  R3) / (R2  +  R3) )

Rtotal  =   2  +  ( (3    x   6 ) / ( 3    +  6 )  )

Rtotal  =   4 ohm

Dengan menggunakan hukum ohm maka 

I total  = E1 / R total

I total  = 10 / 4

I total  =  2,5 Ampere

Dengan menggunakan rumus pembagi arus diperoleh

I_R2 = I total  x   R3  / (R2  +  R3)

I_R2 = 2,5  x   6  / (3  +  6)

I_R2 =  1 ²/₃   Ampere

Dengan menggunakan rumus kirchoff 1

I_R3 = I total  -   I_R2

I_R3 = 2,5  -   1 ²/₃

I_R3 =  ⁵/₆   Ampere

_VR2 = I_R2   x   R2

_VR2 =  1 ²/₃     x   3

_VR2 =  5 Volt

_VR3 =VR2   = 5 Volt

_VR1 = I total    x   R1

_VR1 = 2,5   x   2

_VR1 = 5 Volt

Dengan diperolehnya semua tegangan dan arus pada masing-masing resistor maka rangkaian superposisi 1 menjadi seperti gambar berikut : (perhatikan polaritas tegangannya)

Rangkaian Superposisi 2

Untuk rangkaian superposisi 2 maka sumber tegangan E1 dihilangkan dan dishort circuit, maka akan diperoleh rangkaian superposisi 2 sebagai berikut

Gambar 3. Rangkaian superposisi 2

Dengan menggunakan rangkaian seri-paralel maka

Rtotal  =  R3 + (R2 paralel R1)

Rtotal  =  R3 + ( (R2  x  R1) / (R2  +  R1) )

Rtotal  =   6  +  ( (3    x   2 ) / ( 3    +  2 )  )

Rtotal  =   7,2 ohm

Dengan menggunakan hukum ohm maka 

I total  = E2 / R total

I total  = 6 / 7,2

I total  =  ⁵/₆   Ampere

Dengan menggunakan rumus pembagi arus diperoleh

I_R2 = I total  x   R1  / (R2  +  R1)

I_R2 = ⁵/₆  x   2  / (3  +  2)

I_R2 =   1/3   Ampere

Dengan menggunakan rumus kirchoff 1

I_R1 = I total  -   I_R2

I_R1 = ⁵/₆  -   1/3

I_R1 =  0,5  Ampere

_VR2 = I_R2   x   R2

_VR2 =  1/3     x   3

_VR2 =  1 Volt

_VR2 =VR1   = 1 Volt

_VR3 = I total    x   R3

_VR3 = ⁵/₆    x   6

_VR3 = 5 Volt

Dengan diperolehnya semua tegangan dan arus pada masing-masing resistor maka rangkaian superposisi 2 menjadi seperti gambar berikut : (perhatikan polaritas tegangannya)

Tahap terakhir adalah tinggal menjumlahkan masing-masing tegangan dan arus pada tiap-tiap resistor pada rangkaian superposisi1 dan rangkaian superposisi2 dengan memperhatikan arah arus dan polaritas tegangan, sehingga diperoleh

V_RI  =  V_{R1(soperposi1)}  +  V_{R1(soperposi2)} 

V_RI  =  5 +  (- 1) 

V_RI  =  4 Volt

V_R2  =  V_{R2(soperposi1)}  +  V_{R2(soperposi2)} 

V_R2  =  5   +   1 

V_R2  =  6 Volt

V_R3  =  V_{R3(soperposi1)}  +  V_{R3(soperposi3)} 

V_R3  =  5   +   (-5) 

V_R3  =  0 Volt

I_RI  =  I_{R1(soperposi1)}  + I_{R1(soperposi2)} 

I_RI  =  2,5 +  (-0,5) 

I_RI  =  2 Ampere

I_R2  = I_{R2(soperposi1)}  + I_{R2(soperposi2)} 

I_R2  =  1 ²/₃  +  ¹/₃

I_R2  =   2 Ampere

I_R3  =  I_{R3(soperposi1)}  +  I_{R3(soperposi3)} 

I_R3  =  5/6   +   (-5/6) 

I_R3  =  0 Ampere

Hasil yang diperoleh dengan teorama superposisi ini sama dengan menggunakan hukum kirchhoff 2, namun lebih sederhana cara penyelesaiannya. 

Namun perlu anda perhatikan, bahwa teorema Superposisi hanya dapat digunakan untuk rangkaian yang bisa direduksi menjadi seri-paralel saja saat salah satu sumber yang bekerja. Jadi, teorema ini tidak bisa digunakan untuk menganalisa rangkaian jembatan Wheatstone yang tidak seimbang. Karena  rangkaian tersebut tidak bisa direduksi menjadi kombinasi seri-paralel. Selain itu, teorema ini hanya bisa menghitung persamaan-persamaan yang linier. Jadi, teorema ini tidak bisa digunakan untuk menghitung dissipasi daya, misal pada resistor. Ingat, rumus menghitung daya adalah mengandung elemen kuadrat (P = I²R = V² / R)

Teorema ini bisa digunakan untuk menganalisa rangkaian yang didalamnya mmengandung sumber dc dan ac. Kita matikan sumber ac nya, lalu hanya sumber dc yang bekerja. Setelah itu sumber dc yang dimatikan, sumber ac nya yang bekerja. Masing-masing hasil perhitungan bisa dijumlahkan untuk memperoleh nilai yang sebenarnya

TEORAMA NORTON

Teorama Norton mirip dengan Teorama thevenin, yang sudah kita bahas sebelumnya. Teori Norton menyatakan bahwa dimungkinkan untuk menyederhanakan suatu rangkaian yang linier, tidak peduli seberapa kompleks rangkaian itu, menjadi sebuah rangkaian ekivalen yang terdiri dari sebuah sumber arus yang disusun paralel dengan sebuah resistansi yang biasanya dihubungkan juga ke beban. Seperti pada teorema Thevenin, kualifikasi “linier” disini identik dengan yang ditemukan pada Teorema Superposisi : semua persamaan harus linier (tidak mengandung perpangkatan atau akar).

Jadi beda dengan teorama thevenn adalah R thevenin disusun secara seri dengan beban sedangkan teorama Nortonn adalah R norton disusun secara paralel dengan beban dan sumber tegangan Vthevenin diganti sumber arus Norton.


Pada gambar rangkaian di bawah, tentukan besarnya masing-masing arus dan tegangan pada R1, R2 dan R3 jika di ketahui tegangan E1  = 10 V, E2  = 6 V,  R1 = 2 ohm, R2 = 3 ohm, dan R3 = 6 ohm

Gambar 1. Rangkaian Asli

Sama seperti pada torama thevenin,.  Misalkan kita tentukan saja R2 sebagai R beban sehingga diperoleh rangkaian ekivalen norton sebagai berikut:

Gambar 2. Rangkaian Ekivalen Norton

Sama seperti pada torama thevenin, langkah pertama adalah memngidentifikasi resistansi beban dan menyingkirkannya dari rangkaian asli hingga diperoleh rangkaian ekivalen berikut :

Gambar 3

Kemudian, untuk menghitung nilai arus Norton (sebagai sumber arus pada rangkaian ekivalen Nortonnya), ubah terminal terbuka yang ditempati resistansi beban tadi dengan hubung singkat (short circuit) sedangkan pada teorema Thevenin tadi, terminal resistansi beban dibuat open circuit.

Gambar 4

Dari gambar 4 maka besarnya I norton adalah

I norton  =  I_R1  +  I_R3

I norton  = V_R1 / R₁  +  V_R3 / R₃

I norton  = 10 / 2   +   6 /6

I norton  = 6 Ampere

Untuk menghitung R Norton sama dengan menghitung R thevenin yaitu sumber tegangan E1 dan E2 pada gambar 3 di short circuit. Sehingga tersisa R1 dan R3 

Gambar 4. E1 dan E2 di short

R tnorton adalah R1 paralel dengan R3, maka

1 / R norton    =  1 / R1    +   1 / R3

1 / R norton    =  1 / 2       +  1 / 6

1 / R norton   = 4 / 6

R norton = 1,5 ohm

Dengan demikian I norton dan R norton dari gambar 2 sudah diketahui. Selanjutnya untuk mencari I beban dapat dihitung dengan menggunakan rumus pembagi arus

I_R2  = I beban

I_R2  = Inorton   x   Rnorton / (Rnorton  + R2)

I_R2  =  6   x  1,5  / ( 1,5  +  3)

I_R2  = 2 Ampere

V_R2  =  V beban

V_R2  =  I_R2 .  R2

V_R2  =   2   .   3

V_R2  =  6 Volt

Nilai I beban dan V beban ini adalah nilai arus pada R2 pada gambar 1. Perhatikanlah bahwa hasil perhitungan dengan metoda norton ini sama dengan metoda lain pada bahasan sebelumnya (Hukum kirchhoff 2), dan teorama thevenin di mana rangkaian ini adalah sama dengan rangkaian pada bahasan tersebut. 

Keuntungan dari metode Norton adalah jika hanya  R beban diganti-ganti, maka tidak perlu menghitung ulang dari awal karena nilai I norton dan R norton tidak berubah. Dengan demikian menghitung tegangan dan arus pada R beban dapat menjadi lebih cepat.

Jika dipehatikan maka Teorama Norton dan teorama thevenin sangat mirip dan saling berhubungan seperti dapat dilihat pada gambar berikut :

Dengan demikian maka

E_thevenin = I_Norton .  R_Norton
I_Norton = E_thvenin /  R_thevenin