Rangkaian Kapasitor : Kapasitor dalam Rangkaian Seri, Paralel & AC

Kapasitor adalah salah satu komponen elektronik yang paling banyak digunakan. Ia memiliki kemampuan untuk menyimpan energi di dalamnya, dalam bentuk muatan listrik yang menghasilkan tegangan statis (beda potensial) di seluruh pelatnya. 

Sederhananya, kapasitor mirip dengan baterai isi ulang kecil. Kapasitor hanyalah kombinasi dari dua pelat konduktif atau logam yang ditempatkan sejajar, dan dipisahkan secara elektrik oleh lapisan isolasi yang baik (juga disebut Dielektrik) yang terbuat dari kertas lilin, mika, keramik, plastik, dan lain-lain.

Ada banyak aplikasi kapasitor dalam elektronika, beberapa di antaranya tercantum di bawah ini:

• Penyimpanan Energi
• Pengkondisian Daya
• Koreksi Faktor Daya
• Penyaringan
• Osilator

Nah, intinya bagaimana cara kerja kapasitor? Ketika Anda menghubungkan catu daya ke kapasitor, ia memblokir arus DC karena lapisan isolasi, dan memungkinkan tegangan hadir di seluruh pelat dalam bentuk muatan listrik.

Jadi, Anda tahu bagaimana kapasitor bekerja dan apa kegunaan atau aplikasinya, tetapi Anda harus belajar bagaimana menggunakan kapasitor dalam rangkaian elektronik.

Bagaimana Cara Menghubungkan Kapasitor di Rangkaian Elektronik?

Di sini, kami akan menunjukkan kepada Anda koneksi kapasitor dan efeknya dengan contoh.

• Kapasitor Seri
• Kapasitor secara Paralel
• Kapasitor di Rangkaian AC

Kapasitor di Rangkaian Seri

Di rangkaian, ketika Anda menghubungkan kapasitor secara seri seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, kapasitansi total berkurang. Arus yang melalui kapasitor secara seri sama (yaitu it = i1 = i2 = i3 = in), Teori kapasitor Serta Cara Membaca Nilai Penandaan Warna Kapasitor

Oleh karena itu, muatan yang disimpan oleh kapasitor juga sama (yaitu QT = Q1 = Q2 = Q3), karena muatan yang disimpan oleh pelat kapasitor apa pun berasal dari pelat kapasitor yang berdekatan di rangkaian.

Dengan menerapkan Hukum Tegangan Kirchhoff (KVL) di rangkaian, kami memiliki

VT = VC1 + VC2 + VC3… persamaan (1)

Seperti yang kita tahu,

Q = CV

Jadi, V = Q / C

Dimana, VC1 = Q / C1; VC2 = Q / C2; VC3 = Q / C3

Sekarang, saat meletakkan nilai di atas dalam persamaan (1)

 (1 / CT) = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)

Untuk n jumlah kapasitor secara seri persamaannya adalah

(1 / CT) = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3) +…. + (1 / Cn)

Oleh karena itu, persamaan di atas adalah Persamaan Kapasitor Seri.

Dimana, CT = Kapasitansi total rangkaian

C1… n = Kapasitansi kapasitor

Persamaan Kapasitansi untuk dua kasus khusus ditentukan di bawah ini:

Kasus I: Jika ada dua kapasitor yang dirangkai seri, dengan nilai yang berbeda maka kapasitansi akan dinyatakan sebagai:

(1 / CT) = (C1 + C2) / (C1 * C2)

Atau, CT = (C1 * C2) / (C1 + C2)… persamaan (2)

Kasus II: jika ada dua kapasitor secara seri, dengan nilai yang sama kapasitansi akan dinyatakan sebagai:

(1 / CT) = 2C / C2 = 2 / C

Atau, CT = C / 2

Contoh Perhitungan Rangkaian Kapasitor Seri:

Sekarang, dalam contoh di bawah ini kami akan menunjukkan kepada Anda cara menghitung kapasitansi total dan penurunan tegangan rms individu di setiap kapasitor.

Seperti pada diagram rangkaian di atas terdapat dua buah kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan nilai yang berbeda. Jadi, penurunan tegangan pada kapasitor juga tidak sama. Jika kita menghubungkan dua kapasitor dengan nilai yang sama, penurunan tegangan juga sama, Kapasitor Jenis, Fungsi Dan Karakteristik

Nah, untuk nilai total kapasitansi kita akan menggunakan rumus dari persamaan (2)

Jadi, CT = (C1 * C2) / (C1 + C2)

Di sini, C1 = 4.7uf dan C2 = 1uf

CT = (4.7uf * 1uf) / (4.7uf + 1uf)

CT = 4.7uf / 5.7uf

CT = 0,824 uuf

Sekarang, penurunan tegangan pada kapasitor C1 adalah:

VC1 = (CT / C1) * VT

VC1 = (0.824uf / 4.7uf) * 12

VC1 = 2.103V

Sekarang, penurunan tegangan pada kapasitor C2 adalah:

VC2 = (CT / C2) * VT

VC2 = (0.824uf / 1uf) * 12

VC2 = 9,88V

Kapasitor di Rangkaian Paralel

Ketika Anda menghubungkan kapasitor secara paralel, maka total kapasitansi akan sama dengan jumlah dari semua kapasitansi kapasitor. Karena pelat atas dari semua kapasitor dihubungkan bersama dan pelat bawah juga. Jadi, dengan saling bersentuhan, luas pelat efektif juga meningkat. Oleh karena itu, kapasitansi sebanding dengan rasio Luas dan jarak.

Dengan menerapkan Hukum Arus Kirchoff (KCL) di rangkaian di atas,

IT = i1 + i2 + i3

Seperti yang kita ketahui arus melalui kapasitor dinyatakan sebagai;

i = C (dV / dt)

Jadi, IT = C1 (dV / dt) + C2 (dV / dt) + C3 (dV / dt)

Dan,

IT = (C1 + C2 + C3) * (dV / dt)

IT = CT (dV / dt)… persamaan (3)

Dari persamaan (3), persamaan Kapasitansi Paralel adalah:

CT = C1 + C2 + C3

Untuk n jumlah kapasitor yang dihubungkan paralel persamaan di atas dinyatakan sebagai:

CT = C1 + C2 + C3 +… + Cn

Contoh Perhitungan Rangkaian Kapasitor Paralel

Pada diagram rangkaian di bawah ini, ada tiga kapasitor yang dihubungkan secara paralel. Karena kapasitor ini dihubungkan secara paralel, kapasitansi ekuivalen atau total akan sama dengan jumlah kapasitansi individu.

CT = C1 + C2 + C3

Dimana, C1 = 4.7uf; C2 = 1uf dan C3 = 0.1uf

Jadi, CT = (4.7 +1 + 0.1) uf

CT = 5,8 uuf

Kapasitor di rangkaian AC

Ketika kapasitor dihubungkan ke supply DC, maka kapasitor mulai mengisi daya secara perlahan. Dan, ketika tegangan arus pengisian kapasitor sama dengan tegangan suplai maka dikatakan kondisi terisi penuh. 

Di sini, pada kondisi ini kapasitor berfungsi sebagai sumber energi selama diberikan tegangan. Selain itu, kapasitor tidak membiarkan arus melewatinya setelah terisi penuh.

Setiap kali, tegangan AC disuplai ke kapasitor seperti yang ditunjukkan pada rangkaian kapasitif murni di atas. Kemudian kapasitor mengisi dan melepaskan secara terus menerus ke setiap level tegangan baru (mengisi daya pada level tegangan positif dan melepaskan pada level tegangan negatif). 

Kapasitansi kapasitor dalam rangkaian AC bergantung pada frekuensi tegangan input yang disuplai ke rangkaian. Arus berbanding lurus dengan laju perubahan tegangan yang diterapkan ke rangkaian.

i = dQ / dt = C (dV / dt)

Diagram fasor untuk Kapasitor pada Rangkaian AC

Seperti yang Anda lihat diagram fasor untuk kapasitor AC pada gambar di bawah ini, arus dan tegangan direpresentasikan dalam gelombang sinus. Pada pengamatan, pada 0⁰ arus pengisian berada pada nilai puncaknya karena tegangan terus meningkat ke arah positif.

Sekarang, pada 90⁰ tidak ada arus yang mengalir melalui kapasitor karena tegangan suplai mencapai nilai maksimum. 

Pada 180⁰ tegangan mulai menurun perlahan ke nol dan arus mencapai nilai maksimum dalam arah negatif. Dan, sekali lagi pengisian mencapai nilai puncaknya pada 360⁰, karena tegangan suplai berada pada nilai minimumnya.

Oleh karena itu, dari bentuk gelombang di atas kita dapat mengamati bahwa arus memimpin tegangan sebesar 90⁰. Jadi, kita dapat mengatakan bahwa tegangan AC tertinggal arus sebesar 90⁰ dalam rangkaian kapasitor yang ideal.

Reaktansi Kapasitor (Xc) di Rangkaian AC

Perhatikan diagram rangkaian di atas, seperti yang kita ketahui tegangan input AC dinyatakan sebagai,

V = VmSinwt

Dan, kapasitor mengisi Q = CV,

Jadi, Q = CVmSinwt

Dan, arus melalui kapasitor, i = dQ / dt

Begitu,

i = d (CVmSinwt) / dt

i = C * d (VmSinwt) / dt

i = C * VmCoswt * w

i = w * C * VmSin (wt + π / 2)

di, wt = 0

sin (wt + π / 2) = 1

karenanya, im = wCVm

Vm / im = 1 / wC

Seperti yang kita ketahui, w = 2πf

Begitu,

Reaktansi Kapasitif (Xc) = Vm / im = 1 / 2πfC

Contoh Perhitungan Reaktansi Kapasitif di Rangkaian AC

diagram

Mari kita pertimbangkan nilai C = 2.2uf dan tegangan suplai V = 230V, 50Hz

Sekarang, Reaktansi Kapasitif (Xc) = Vm / im = 1 / 2πfC

Di sini, C = 2.2uf, dan f = 50Hz

Jadi, Xc = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10-6

Xc = 1446,86 ohm

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini