Sumber Daya AC Tegangan Rendah: Komponen dan Praktik Terbaik Rangkaian Pergeseran Fase

BAHAN DAN MATERI

• Sumber daya AC tegangan rendah
• Dua kapasitor, 0,1 µF masing-masing, non-polar (katalog Radio Shack # 272-135)
• Dua resistor 27 kΩ

Saya merekomendasikan kapasitor disk keramik karena mereka tidak sensitif terhadap polaritas (non-polar), murah, dan awet. Hindari kapasitor dengan tanda polaritas apa pun, karena ini akan rusak saat diberi daya AC!

 

REFERENSI SILANG

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, bab 1: “Teori AC Dasar”

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, bab 4: “Reaktansi dan Impedansi—Kapasitif”

 

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Bagaimana tegangan AC yang tidak dalam fasa tidak ditambahkan aljabar, tetapi menurut aritmatika vektor (fasor)

 

DIAGRAM SKEMATIK

 

 

ILUSTRASI

 

 

INSTRUKSI

Bangun rangkaian dan ukur penurunan tegangan di setiap komponen dengan volmeter AC. Ukur tegangan total (sumber) dengan volmeter yang sama. Anda akan menemukan bahwa penurunan tegangan tidak ditambahkan sama dengan tegangan total. Ini disebabkan oleh pergeseran fasa dalam rangkaian: tegangan yang jatuh di kapasitor tidak dalam fasa dengan tegangan yang jatuh di resistor, dan oleh karena itu angka penurunan tegangan tidak ditambahkan seperti yang mungkin diharapkan. Dengan mempertimbangkan sudut fasa, mereka memang ditambahkan sama dengan total, tetapi volmeter tidak memberikan pengukuran sudut fasa, hanya amplitudo.

Coba ukur tegangan yang jatuh di kedua resistor sekaligus. Penurunan tegangan ini akan sama dengan jumlah penurunan tegangan yang diukur di setiap resistor secara terpisah. Ini memberi tahu Anda bahwa kedua gelombang tegangan resistor dalam fasa satu sama lain karena mereka ditambahkan secara sederhana dan langsung.

Ukur tegangan yang jatuh di kedua kapasitor sekaligus. Penurunan tegangan ini, seperti penurunan yang diukur di kedua resistor, akan sama dengan jumlah penurunan tegangan yang diukur di setiap kapasitor secara terpisah. Demikian pula, ini memberi tahu Anda bahwa kedua gelombang tegangan kapasitor dalam fasa satu sama lain.

Dengan asumsi frekuensi sumber daya adalah 60 Hz (frekuensi listrik rumah tangga di Amerika Serikat), hitung impedansi untuk semua komponen dan tentukan semua penurunan tegangan menggunakan Hukum Ohm (E=IZ ; I=E/Z ; Z=E/I). Magnitud polar dari hasilnya harus cocok dengan bacaan volmeter Anda.

 

SIMULASI KOMPUTER

 

Skematik dengan nomor node SPICE:

 

Dua resistor nilai besar R_bogus1 dan R_bogus1 terhubung di seluruh kapasitor untuk memberikan jalur DC ke ground sehingga SPICE akan berfungsi. Ini adalah “perbaikan” untuk salah satu kekurangan SPICE, untuk mencegahnya melihat kapasitor sebagai rangkaian terbuka dalam analisisnya. Kedua resistor ini sepenuhnya tidak diperlukan dalam rangkaian nyata.

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, tepat):

 pergeseran fasa v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0.1u c2 4 0 0.1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Tegangan di setiap komponen: .print ac v(1,2) v(2,3) v(3,4) v(4,0) * Tegangan di pasangan komponen serupa .print ac v(1,3) v(3,0) .end 

 

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Daya AC
• Lembar Kerja Fasa AC