Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Teorema Millman untuk Rangkaian AC & DC – Contoh Soal Selesai Langkah demi Langkah

Teorema Millman

Teorema Millman digunakan dalam analisis rangkaian ketika rangkaian hanya memiliki cabang yang paralel. Oleh karena itu, teorema ini berguna untuk menghitung tegangan di akhir rangkaian. Teorema Millman hanya berlaku untuk rangkaian yang berisi jaringan paralel.

Teorema Millman adalah kombinasi dari Thevenin’s theorem dan Norton’s theorem. Kadang-kadang teorema ini juga disebut sebagai Parallel Generator Theorem. Teorema ini diajukan oleh profesor teknik elektro Jacob Millman. Dan atas namanya, teorema ini dinamakan teorema Millman.

Teorema Millman menyatakan bahwa;

Artinya, kita dapat menemukan tegangan di seluruh cabang paralel dari jaringan yang diberikan. Teorema ini mengurangi kompleksitas jaringan ketika sejumlah sumber disambungkan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Menurut teorema Millman; tegangan di seluruh beban adalah;

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Persamaan Matematis

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, rangkaian memiliki sejumlah sumber tegangan (E1, E2, E3, …, En). Dan hambatan internal dari sumber adalah R1, R2, R3, …, Rn masing-masing. Menurut teorema Millman, setiap rangkaian dapat digantikan dengan jaringan di bawah ini. Gambar berikut menunjukkan rangkaian setara Millman.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Sekarang, kita perlu menemukan nilai sumber tegangan (E) dan hambatan setara (R). Rangkaian di atas mirip dengan rangkaian setara Thevenin. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa sumber tegangan (E) sama dengan tegangan setara Thevenin (VTH) dan hambatan setara adalah hambatan setara Thevenin (RTH).

Kita menemukan rangkaian setara Norton untuk mempermudah perhitungan. Untuk itu, kita akan melakukan transformasi sumber. Dan mengubah semua sumber tegangan menjadi sumber arus.

Kita memiliki hambatan internal yang disambungkan secara seri dengan sumber tegangan. Setelah transformasi sumber, sumber tegangan diubah menjadi sumber arus dan hambatan internal disambungkan secara paralel dengan sumber arus. Oleh karena itu, rangkaian di atas diubah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Menurut hukum Ohm, nilai sumber arus akan E1/R1, E2/R2, E3/R3, …, En/Rn. Sekarang, untuk menemukan arus setara Norton (IN), kita perlu memendekkan terminal beban. Dan menemukan arus yang melewati cabang tersebut.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Pada node A1, arus terbagi menjadi dua jalur. Satu jalus melalui hambatan R1 dan jalur kedua dari cabang yang disingkat. Seperti yang kita ketahui, arus selalu mengalir melalui jalur hambatan rendah. Oleh karena itu, dalam kondisi ini, seluruh arus melewati cabang yang disingkat. Dan arus yang melewati hambatan adalah nol.

Hal yang sama terjadi untuk semua sumber pada node A2, A3, …, An. Dan arus yang melewati semua resistor adalah nol.

Sekarang, pada node A2, arus yang datang dari node A1 ditambahkan. Demikian pula, pada node A3, arus yang datang dari node A2 ditambahkan. Oleh karena itu, pada node An, arus dari semua node ditambahkan. Arus total adalah jumlah semua arus dan dikenal sebagai arus Norton (IN).

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Jadi, kita telah menemukan arus setara Norton. Sekarang, kita perlu menemukan hambatan setara Norton. Dan untuk itu, kita perlu menghapus semua sumber energi yang ada dalam rangkaian dengan membuka sirkuit sumber arus dan memendekkan sirkuit sumber tegangan.

Pada gambar di atas, kita hanya memiliki satu sumber arus. Kita akan menghapus sumber arus ini dengan membuka sirkuit. Dan kita perlu menghapus beban untuk menghitung hambatan setara. Oleh karena itu, rangkaian yang tersisa terlihat seperti gambar di bawah ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, kita dapat melihat bahwa semua resistor disambungkan secara paralel. Dan kombinasi paralel ini sama dengan hambatan setara.

Req = RN = R1 || R2 || R3 … || Rn

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Sekarang, masukkan nilai-nilai ini dalam rangkaian setara Norton seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Jika kita mengubah rangkaian setara Norton ini menjadi rangkaian setara Thevenin, kita dapat menghitung nilai E dan R dari arus Norton IN dan hambatan Norton RN.

Menurut hukum Ohm;

E = IN x RN

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Mari kita buat persamaan di atas dalam bentuk umum untuk n-sejumlah cabang.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Jadi, kita memiliki nilai sumber tegangan. Dan nilai hambatan setara sama dengan hambatan setara Norton. Oleh karena itu, kita dapat mendapatkan rangkaian setara Millman (fig-2).

Langkah yang Diikuti untuk Teorema Millman

Langkah-1 Teorema Millman hanya berlaku untuk jaringan atau rangkaian yang memiliki sejumlah cabang paralel yang lebih banyak. Jadi, kita asumsikan bahwa kita perlu menyelesaikan rangkaian yang memiliki sejumlah cabang paralel yang berisi sumber tegangan yang disambungkan secara seri dengan hambatan internal.

Langkah-2 Buat daftar hambatan internal atau hambatan yang disambungkan secara seri dan sumber tegangan.

Langkah-3 Temukan hambatan setara (R) di seluruh terminal beban dengan memendekkan sumber tegangan.

Langkah-4 Terapkan teorema Millman dan temukan nilai tegangan (E) di seluruh terminal beban. Untuk itu gunakan persamaan-1. Tegangan ini adalah tegangan di seluruh beban.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Langkah-5 Masukkan nilai R dan E dalam rangkaian setara Millman (fig-2).

Langkah-6 Terapkan KVL pada lingkaran untuk menemukan arus yang melewati beban.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Menganalisis Rangkaian DC Menggunakan Teorema Millman

Contoh #1

Temukan arus dan tegangan di seluruh terminal beban menggunakan teorema Millman.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Langkah-1 Dengan mengamati gambar di atas, kita dapat mengatakan bahwa semua empat cabang disambungkan secara paralel. Dan kita dapat menerapkan teorema Millman.

Langkah-2 Tiga cabang kecuali cabang beban. Jadi, ada tiga tegangan dan tiga hambatan seperti tercantum di bawah ini.

E1 = 12V dan R1 = 2Ω

E2 = 0V dan R1 = 4Ω

E3 = 16V dan R1 = 4Ω

Langkah-3 Untuk menemukan hambatan setara, kita perlu menghapus sumber tegangan dengan memendekkannya dan membuka terminal beban. Oleh karena itu, gambar yang tersisa ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Req = 1Ω

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, semua hambatan disambungkan secara paralel. Jadi, hambatan setara adalah;

Langkah-4 Sekarang, terapkan teorema Millman.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Dalam contoh ini, kita memiliki 3 cabang. Oleh karena itu, kita gunakan n=3.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Masukkan nilai-nilai yang tercantum di atas dalam persamaan ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

E = 10V

Ini adalah tegangan di seluruh terminal beban.

Langkah-5 Masukkan nilai-nilai ini dalam rangkaian setara Millman.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Langkah-6 Menurut hukum Ohm,

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

IL = 1A

Maka, tegangan di seluruh beban adalah 10 V dan arus yang melewati beban adalah 1 A.

Menganalisis Rangkaian AC Menggunakan Teorema Millman

Contoh #2

Temukan arus dan tegangan di seluruh terminal beban menggunakan teorema Millman.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Langkah-1 Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas empat cabang disambungkan secara paralel. Oleh karena itu, kita dapat menerapkan teorema Millman.

Langkah-2 Jika kita tidak mempertimbangkan cabang beban, ada tiga cabang. Untuk mempermudah perhitungan, kita akan mencantumkan tegangan dan impedansi. Dalam kasus rangkaian AC, kita perlu menggunakan kata impedansi alih-gaung hambatan.

Nilai sumber tegangan diberikan dalam bentuk polar. Namun, nilai impedansi diberikan dalam bentuk persegi panjang. Jadi, kita perlu mengubah nilai sumber tegangan dalam bentuk polar.

V1 = 12∠60° = 6 + j10.392

V2 = 9∠0° = 9 + j0

V3 = 6∠30° = 5.196 + j3

Impedansi diberikan dalam bentuk persegi panjang. Jadi, kita mencantumkannya seperti semula.

Z1 = 6Ω

Z2 = j6Ω

Z3 = –j6Ω

Langkah-3 Temukan impedansi setara. Seperti yang ditunjukkan pada contoh di atas, kita perlu menghapus semua sumber tegangan dengan memendekkannya. Dan rangkaian yang tersisa adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Di sini, semua impedansi disambungkan secara paralel. Jadi, impedansi setara akan;

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Zeq = 6Ω

Langkah-4 Sekarang, terapkan teorema Millman,

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Di sini, kita memiliki tiga cabang. Oleh karena itu, n sama dengan 3.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

V = 6 + 1j0.392 – j9 + j5.196 – 3

V = 3 + j6.588

Sekarang, kita perlu menemukan nilai RMS.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

V = 7,23V

Langkah-5 Masukkan nilai-nilai ini dalam rangkaian setara Millman.

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

Langkah-6 Menurut hukum Ohm,

Teorema Millman: Analisis Rangkaian AC & DC Langkah demi Langkah dengan Contoh Praktis

IL = 0,9A

Keterbatasan Teorema Millman

Teorema Millman sangat membantu untuk menyelesaikan jaringan. Namun ada beberapa keterbatasan yang tercantum di bawah ini.

Aplikasi Teorema Millman

Teorema Millman banyak digunakan dalam analisis jaringan untuk menyelesaikan rangkaian yang kompleks. Aplikasi Teorema Millman adalah sebagai tercantum di bawah ini.

Tutorial Analisis Rangkaian Listrik Terkait:


Teknologi Industri

  1. Fondasi Rangkaian DC: Memahami Arus Listrik Langsung dan Konsep Listrik Inti
  2. Panduan Praktis Pembagi Arus: Membangun, Mengukur, dan Mensimulasikan dengan Baterai 6 V
  3. Memahami Rangkaian AC: Panduan untuk Pemula
  4. Rangkaian Pengarah: Dari Setengah Gelombang hingga Desain Gelombang Penuh Polifase
  5. Rangkaian Radio Kristal dan Transistor: Dari Detektor Dasar hingga Penerima AM/FM Terpadu
  6. Rangkaian Kontrol: Dasar, Aplikasi, dan Praktik Terbaik
  7. Memahami Rangkaian Induktor AC: Reaktansi, Pergeseran Fase, dan Dinamika Daya
  8. Rangkaian Kapasitor AC: Reaktansi Kapasitif, Pergeseran Fase, dan Perilaku Daya
  9. Analisis Mesh Dijelaskan: Prosedur, Contoh, dan Aplikasi
  10. Panduan Lengkap Teorema Tellegen dengan Contoh Soal dan Simulasi MATLAB