Resonansi paralel: pengertian, perhitungan dan aplikasi dalam teknik elektro

Ketika mempelajari elektronika dan proses yang terkait dengannya, seseorang tidak dapat mengabaikan konsep penting seperti resonansi arus. Selain elektronik, fenomena fisik ini telah diterapkan di banyak bidang, termasuk teknik elektro bahkan kedokteran.

Karena resonansi saat ini digunakan secara aktif dalam kehidupan sehari-hari, diperlukan pemahaman tentang fitur dan prinsip kejadiannya dan bidang penerapannya diperlukan tidak hanya untuk para spesialis, tetapi juga untuk semua orang yang tertarik dengan topik ini dan yang bekerja di bidang terkait daerah.

Definisi dan makna fisik

Resonansi arus merupakan fenomena fisis yang ditandai dengan arus pada suatu rangkaian listrik mencapai nilai maksimumnya dengan adanya frekuensi arus bolak-balik tertentu. Fenomena ini hanya mungkin terjadi pada rangkaian dengan arus bolak-balik, karena elemen wajib yang menyebabkan resonansi adalah kapasitansi dan induktansi, disetel ke frekuensi yang sama.

Arti fisik dari fenomena ini menjadi jelas ketika mempertimbangkan sisi energi dari proses tersebut. Resonansi terjadi ketika energi yang tersimpan dalam medan magnet kumparan menjadi sama dengan energi medan listrik kapasitor. Dalam hal ini, osilasinya berlawanan fase, yang menyebabkan pertukaran energi.

Dasar-dasar Resonansi Loop Paralel

Resonansi yang terjadi pada rangkaian osilasi paralel atau rangkaian rlc dianggap paralel. Rangkaian paralel mengandung 3 elemen utama: r berarti resistansi, l berarti induktansi, dan c berarti kapasitansi. Setiap elemen memainkan peran penting dalam menciptakan resonansi.

Kondisi utama di mana rangkaian osilasi memasuki resonansi adalah terciptanya persamaan XL = XC. Dalam hal ini, resistansi rangkaian osilasi terhadap arus bolak-balik meningkat secara signifikan, yaitu muncul resistansi resonansi, yang dinyatakan dengan rumus R res = L / CR.

Analisis fenomena resonansi pada rangkaian paralel

Terjadinya resonansi pada rangkaian paralel terjadi ketika tegangan yang sering diberikan padanya, induktansi kumparan atau kapasitansi kapasitor berubah. Dalam hal ini, nilai frekuensi sudut yang diperlukan untuk menciptakan resonansi ditentukan dengan rumus v (0) = 1/√LC.

Ketika kondisi tertentu terpenuhi, reaktansi menjadi nol dan resistansi ekivalen diaktifkan. Dalam hal ini, tegangan dan arus masukan berada dalam satu fasa. Inilah resonansi, dan hubungan yang dihadirkan menjadi syarat utama terjadinya.

Rumus dan perhitungan arus resonansi

Ada beberapa rumus analisis dan perhitungan yang terkenal, yang masing-masing ditujukan untuk menentukan karakteristik tertentu.

Tiga rumus dasar:

• Rumus untuk menentukan frekuensi resonansi adalah fres = 1 / (2π√LC);

Di sini fres berarti frekuensi resonansi yang dinyatakan dalam hertz, π adalah konstanta matematika yang sama dengan nilai 3,14..., L adalah induktansi, dan C adalah kapasitansi rangkaian listrik.

• Rumus untuk menentukan amplitudo arus adalah Ires = Ui / (ωL);

Di sini Ires adalah amplitudo arus, dinyatakan dalam ampere, Uya adalah tegangan sumur pada pemindah fasa, ω adalah frekuensi sudut (2πf), dan L adalah induktansi.

• Rumus menghitung hambatan aktif pada resonansi adalah Ract = Uya / Ires.

Di sini Ract adalah resistansi aktif dalam ohm, Uya adalah tegangan sumur pada pemindah fasa, dan Ires adalah amplitudo arus.

Pengetahuan tentang rumus ini memungkinkan para insinyur dan spesialis kelistrikan merancang dan mengkonfigurasi rangkaian listrik dengan presisi tinggi.

Perbandingan resonansi paralel dan seri

Ada dua jenis utama resonansi arus - seri dan paralel. Dalam kasus pertama, resistansi minimum fase nol diasumsikan, sedangkan resonansi paralel ditandai dengan penciptaan kesetaraan antara resistansi induktansi dan kapasitansi, yang arahnya berlawanan dan, karenanya, saling mengimbangi teman.

Perbedaan dan syarat terjadinya resonansi arus paralel

Jenisnya secara langsung bergantung pada prinsip koneksi. Agar resonansi arus paralel dapat terjadi, diperlukan sambungan paralel elemen rangkaian, dan untuk rangkaian seri diperlukan sambungan serial.

Paralel terjadi ketika ada frekuensi di mana reaktansi memiliki nilai minimum. Untuk serial, diperlukan frekuensi di mana kesetaraan antara reaktansi tercapai.

Penerapan Praktis Resonansi Seri dan Paralel

Seperti dapat dilihat dari apa yang telah dijelaskan, perbedaan utama antara fenomena-fenomena tersebut terletak pada cara unsur-unsur reaktif dihubungkan, yang mempengaruhi definisi bidang penerapannya.

Resonansi paralel telah menemukan penggunaan aktif dalam rangkaian kontrol arus pada perangkat dan peralatan dengan kontrol frekuensi. Sedangkan untuk resonansi seri, efektif digunakan untuk membuat filter, serta pengatur tegangan.

Saat memilih antara resonansi paralel dan seri, persyaratan sistem dan kondisi pengoperasian yang efektif harus diperhitungkan. Jika tegangan adalah kuncinya, maka resonansi seri akan berfungsi dengan baik. Jika stabilitas arus atau frekuensi penting, maka resonansi paralel cocok.

Aspek praktis resonansi arus dalam rangkaian osilasi paralel

Untuk lebih memahami hakikat fenomena tersebut, kita dapat mempertimbangkannya dengan menggunakan contoh rangkaian osilasi yang terletak pada suatu rangkaian elektronik. Elemen utamanya adalah kapasitansi, kumparan dan induktor yang dihubungkan secara paralel.

Resonansi dikaitkan dengan terjadinya osilasi teratur dengan frekuensi tertentu ketika energi medan listrik kapasitansi diubah menjadi medan magnet induktansi. Resistensi yang kuat dimulai, menghilangkan kemungkinan aliran arus tanpa hambatan.

Ketika daya diterapkan, kapasitor mengumpulkan muatan yang sama dengan tegangan pengenal sumber arus. Setelah sumber dimatikan, kapasitor menutup pada rangkaian loop, memastikan transfer pelepasan lebih lanjut ke koil. Melewatinya, arus memicu timbulnya medan magnet, sebagai akibatnya tercipta gaya induktif diri yang diarahkan ke arus.

Metode Pengaturan Sirkuit

Proses setup dilakukan dalam beberapa tahap:

1. Tergantung pada spesifikasi aplikasi atau sistem tertentu, frekuensi yang diperlukan ditentukan. Misalnya, ini bisa berupa frekuensi stasiun radio saat menyetel penerima.
2. Elemen rangkaian yang diperlukan dipilih, yang nilainya ditentukan berdasarkan rumus frekuensi resonansi dan resistansi yang diperlukan.
3. Elemen yang dipilih terhubung dan dikonfigurasi. Ada dua cara utama di sini - dengan sengaja mengubah nilai induktansi/kapasitansi elemen atau menggunakan komponen (variabel) yang dapat disesuaikan.

Opsi yang disajikan adalah metode utama untuk menyetel rangkaian menjadi resonansi. Setelah menyelesaikan proses penyetelan, perlu dilakukan pengecekan apakah frekuensi resonansi memenuhi parameter yang diperlukan, serta kestabilan rangkaian pada frekuensi yang disetel. Pemeriksaan ini dilakukan dengan menggunakan alat ukur khusus.

Perhitungan kapasitansi dan induktansi resonansi

Kapasitas dihitung menggunakan rumus:

C = 1 / (4π² * L * F), dengan L adalah induktansi dan F adalah frekuensi resonansi. Dengan menggunakan rumus kapasitansi resonansi, Anda dapat menentukan kapasitansi kapasitor yang diperlukan untuk mencapai keadaan resonansi rangkaian.

Untuk menghitung induktansi pada frekuensi resonansi digunakan rumus sebagai berikut:

L = (1 / (4π² * C * F²)), dengan C adalah kapasitansi dan F adalah frekuensi.

Seperti dapat dilihat dari rumus yang disajikan, terdapat hubungan terbalik antara kapasitansi resonansi dan induktansi. Kenaikan nilai salah satu besaran ini menyebabkan penurunan nilai besaran kedua.

Area penggunaan

Penerapan fenomena ini dapat ditemui baik di bidang yang sangat terspesialisasi maupun dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi industri dan teknologi

Resonansi paralel telah banyak digunakan dalam aplikasi industri dan teknologi. Misalnya, dalam industri otomotif fenomena ini digunakan untuk menciptakan medan elektromagnetik yang memungkinkan untuk mengetahui kondisi mesin dan semua sistem utama.

Berdasarkan resonansi, parameter seperti suhu, tekanan atau getaran diukur dan dikontrol. Diagnostik umum sistem juga dilakukan. Resonansi antara lain digunakan dalam berbagai macam filter, perangkat medis, dan aplikasi.

Teknik telekomunikasi dan radio

Penerima dan pemancar radio beroperasi dengan menyetel frekuensi yang diinginkan. Sirkuit osilasi digunakan untuk memperkuat sinyal dan menyediakan transfer informasi. Proses ini hanya mungkin terjadi jika frekuensi sinyal sesuai dengan frekuensi resonansi rangkaian, yang juga digunakan saat menyetel televisi dan peralatan lainnya.

Pentingnya fenomena ini bagi elektronik modern dan teknik elektro

Penggunaan resonansi memastikan berfungsinya perangkat dan sistem listrik/elektronik secara paling efisien. Resonansi digunakan untuk menyetel, memperkuat, dan menyaring sinyal. Sifat-sifat fenomena ini memungkinkan tercapainya daya maksimum dan selektivitas sinyal dalam jangkauan radio, serta menekan sinyal non-resonansi.

Kesimpulan

Resonansi arus adalah fenomena fisik yang didasarkan pada interaksi induktansi dan kapasitansi dalam suatu rangkaian. Pilihan antara resonansi paralel atau seri dibuat berdasarkan kebutuhan sistem dan hasil yang diinginkan. Penggunaan resonansi memungkinkan Anda untuk memperkuat, menyetel, dan mengatur berbagai frekuensi, yang karenanya Fenomena ini telah diterapkan dalam bidang elektronik, teknik elektro, kedokteran estetika, teknik radio dan telekomunikasi.

Diterbitkan 23/11/2023 Diperbarui 23/11/2023 oleh Pengguna Elvira Kasimova