SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu...

114
SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK

Transcript of SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu...

Page 1: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

SISTEM SATU FASA

EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK

Page 2: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

SISTEM SATU FASA

• Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa

• Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa

• Pengiraan voltan, arus dan kuasa

Page 3: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• ALTERNATING CURRENT: a current or voltage varies periodically in magnitude and direction

PENGENALAN DAN CIRI-CIRI SISTEM SATU FASA

Page 4: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

PERBEZAAN AC DAN DC

Difference between DC and AC:

• DC: a direct flow of electrons through a conductor such as a metal wire. A battery or DC generator usually provides a source of electrons and the potential or voltage between the positive (+) and negative (-) terminals.

Page 5: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• AC (Alternating Current): a back-and-forth movement of electrons in a wire. When the force of a negative (-) charge is at one end of a wire and a positive (+) potential is at the other end, the electrons in the wire will move away from the (-) charge, just like in DC electricity. But if the charges at the ends of the wires are suddenly switched, the electrons will reverse their direction.

Page 6: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.
Page 7: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AC voltage (1 cycle):

Page 8: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Mathematics of AC voltages

• An AC voltage v(t) can be described mathematically as a function of time by the following equation:

whereA is the amplitude in volts (also called the peak voltage), ω is the angular frequency in radians per second t is the time in seconds

)cos()(

)sin()(

tAtv

tAtv

Page 9: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Since angular frequency is of more interest to mathematicians than to engineers, this is commonly rewritten as:

Where f is the frequency in hertz (Hz).

)2sin( tfAv(t)

Page 10: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AC voltage:

Page 11: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Amplitude is the maximum voltage reached by the signal. It is measured in volts, V.

• Peak voltage (Vp) is another name for amplitude.

• Peak-peak voltage (Vp-p) is twice the peak voltage (amplitude). When reading an oscilloscope trace it is usual to measure peak-peak voltage.

Page 12: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

RMS (effective) value:• The root-mean-square (RMS) value of an alternating

current is the steady direct current which converts electrical energy to other forms of energy in a given resistance at the same rate as the alternating current (AC).

• In power distribution work the AC voltage is nearly always given in as a root-mean-square (rms) value, written Vrms. For a sinusoidal voltage:

A707.02

AVrms

Page 13: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Vrms = 0.707 × Vpeak   and   Vpeak = 1.414 × Vrms

Page 14: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Frequency

• The number of complete cycles of alternating current or voltage completed each second

• Frequency is always measured and expressed in hertz (Hz).

Page 15: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Period

• An individual cycle of any sine wave represents a definite amount of TIME.

• The time required to complete one cycle of a waveform is called the PERIOD of the wave.

• The relationship between Period (T) in seconds and frequency (f) in Hz:

Tf

fT

11

Page 16: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.
Page 17: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Frequency measurement:

Page 18: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Wavelength

• The time it takes for a sine wave to complete one cycle is defined as the period of the waveform. The distance traveled by the sine wave during this period is referred to as WAVELENGTH.

Page 19: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.
Page 20: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Wavelength measurement:

Page 21: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Alternating current values:

• PEAK AND PEAK-TO-PEAK VALUES:

Page 22: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.
Page 23: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Contoh (1)Rajah berikut menunjukkan satu kitar gelombang arus sinus. Berikan persamaan bagi arus tersebut sebagai fungsi masa.

t (ms)

i (mA)

170

-170

0

20

10

Page 24: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Penyelesaian:

•Persamaan umum bagi gelombang sinus ialah

i(t) = Im sint •Dari rajah gelombang

diketahui;Im = 170 mA dan

T = 20 ms = 0.02 s

Page 25: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Maka, frekuensi dapat dikira seperti berikut:

f = 1/T = 1/0.02 = 50 Hz• Seterusnya persamaan arus

menjadi,i(t) = Imsint

= 170 sin(2ft) = 170 sin(100t) mA

Page 26: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Contoh (2)

Satu voltan ulang-alik bentuk sin mempunyai frekuensi 2500 Hz dan nilai puncak 15 V. Lukiskan bentuk satu kitar gelombang voltan tersebut.

Page 27: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Penyelesaian• Dari soalan, diketahui nilai-nilai berikut:

Vm = 15 V dan T = 0.4 ms

• Rajah umum gelombang sinus adalah seperti berikut:

t (ms)

v (V)

15

-15

0

0.4

0.2

Page 28: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Contoh (3)

Satu voltan ulang-alik sinus diberikan oleh persamaan:

v(t) = 156kos(800t) V

Lukiskan rajah satu kitar gelombang voltan tersebut.

Page 29: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Penyelesaian:

Diberi, v(t) = Vm kos(t) = 156 kos(800t) volt

Maka, nilai puncak voltan, Vm = 156 = 2f = 800

f = 400Tempoh bagi gelombang ini ialah;

T = 1/f = 1/400 = 2.5 ms

Page 30: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

v (V)

0

156

-1560.625

1.25

2.5

t (ms)

1.875

Gambarajah gelombang voltan:

Page 31: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

INSTANTANEOUS VALUE

• The INSTANTANEOUS value of an alternating voltage or current is the value of voltage or current at one particular instant

• There are actually an infinite number of instantaneous values between zero and the peak value.

Page 32: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AVERAGE VALUE

• The AVERAGE value of an alternating current or voltage is the average of ALL the INSTANTANEOUS values during ONE alternation.

pavg

pavg

II

VV

637.0

637.0

Page 33: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Effective and

average value

Page 34: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Phase angle (sudut fasa):

• Apabila sesuatu gelombang sinus tidak melepasi nilai kosong pada t=0, maka persamaan gelombang tersebut mempunyai sudut fasa yang perlu dipertimbangkan.

• Sudut fasa menunjukkan ANJAKAN sesuatu gelombang dari sifar.

• Gelombang sinus boleh bermula dari apa-apa nilai seperti berikut. Ia tidak semestinya bermula dari sifar (atau dari nilai puncak bagi fungsi kos).

Page 35: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Persamaan gelombang berikut: y = Ymsin(x + a)

x ()

90

180 270

360

0

Ym

-Ym

a

ao adalah sudut fasa

(phase angle)

Page 36: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Sine Waves In Phase (sefasa)

• When two sine waves are precisely in step with one another, they are said to be IN PHASE. To be in phase, the two sine waves must go through their maximum and minimum points at the same time and in the same direction.

Page 37: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Voltage and

current are in phase

Page 38: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Sine Waves Out Of Phase (tidak sefasa)

• Voltage wave E1 which is considered to start at 0° (time one). As voltage wave E1 reaches its positive peak, voltage wave E2 starts its rise (time two). Since these voltage waves do not go through their maximum and minimum points at the same instant of time, a PHASE DIFFERENCE exists between the two waves. The two waves are said to be OUT OF PHASE.

Page 39: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Phase difference is 90o

Page 40: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

GELOMBANG TIDAK SEFASA• Dua gelombang sinus yang tidak sefasa

boleh diwakilkan dengan persamaan:

v(t) = Vm kost ; i(t) = Im kos(t + )• Arus i(t) MENDAHULU (leading) voltan v(t)

dengan sudut . • Dalam sebutan masa, arus mendahului

voltan dengan tempoh (T/360) saat.• Boleh juga disebut voltan MENGEKOR

(lagging) arus dengan sudut

Page 41: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Dua Gelombang Tidak Sefasa:

v, i

Vm

Im

0

-Vm

-Im

Gelombang V mencapai nilai puncak di t2

t

T

Gelombang i mencapai nilai puncak di t1

v i

Θ is phase

difference

Page 42: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

CONTOH (4)

Lukiskan satu kitar gelombang arus sinus yang diberikan oleh persamaan

i(t) = 70sin(8000t + 0.943 rad) mA.

Tandakan nilai-nilai kritikal.

Page 43: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

PENYELESAIAN

Bentuk am gelombang arus ialah:

i(t) = Im sin(t + ) = 70 sin(8000t + 0.943 rad)

Dari persamaan diatas, nilai-nilai kritikal ialah:

Im = 70;

= 2f = 8000;

Page 44: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

f = 4000 Hz = f = 4000 Hz = 4 kHz4 kHz;;

Maka,Maka,

T = 1/f = 1/4000 = T = 1/f = 1/4000 = 0.25 0.25 msms;;

Dan,Dan, = 0.943 rad = = 0.943 rad = 5454

180rad1

Page 45: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Rajah gelombang sinus bagi arus:

0

i (mA)

t (ms)

70

-70

57

54

0.25

0.125

Page 46: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

SISTEM SATU FASA

• Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa

• Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa

• Pengiraan voltan, arus dan kuasa

Page 47: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

KEBAIKAN DAN KEBURUKAN SISTEM SATU FASA• Direct current has several disadvantages

compared to alternating current. Direct current must be generated at the voltage level required by the load. Alternating current, however, can be generated at a high level and stepped down at the consumer end (through the use of a transformer) to whatever voltage level is required by the load.

Page 48: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• The major advantage that AC electricity has over DC is that AC voltages can be transformed to higher or lower voltages. This means that the high voltages used to send electricity over great distances from the power station could be reduced to a safer voltage for use in the house.

• This is done by the use of a transformer. This device uses properties of AC electromagnets to change the voltages.

• It is easy to convert AC to DC but expensive to convert DC to AC.

Page 49: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

SISTEM SATU FASA

• Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa

• Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa

• Pengiraan voltan, arus dan kuasa

Page 50: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

1. POLAR FORM1. POLAR FORM

Z= Z

Z :magnitude of Z : angle of Z

COMPLEX NUMBER

Page 51: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

2. RECTANGULAR FORM2. RECTANGULAR FORM

Z = R + jX

R: real value of ZX: imaginary value of Z j : operator valued √-1

Page 52: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

3. EXPONENTIAL FORM3. EXPONENTIAL FORM

Z = rej

r : magnitude : angle

Page 53: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

magnitud:XRZ22

sudut:R

Xtan 1

RECTANGULARRECTANGULARFORM TO FORM TO POLAR POLAR FORMFORM

ZZ

cL jXR@jXRZ

Page 54: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

POLARPOLAR FORM TO FORM TO RECTANGULAR RECTANGULAR FORMFORM

valuereal :θcosZR

valueimaginary:sinZjX

ZZ

cL jXR@jXRZ

Page 55: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

COMPLEX NUMBER ALGEBRA OPERATION

• To ADD two number:

–Transform to Rectangular

• To MULTIPLY two number:

–Transform to Polar

• To SUBTRACTSUBTRACT two number:

–Transform to Polar

Page 56: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

SINUSOID-PHASOR TRANSFORMATION

)sin(

)cos(

)sin(

)cos(

tI

tI

tV

tV

m

m

m

m

90

90

m

m

m

m

I

I

V

V

Time domain representation

Frequency domain representation

Page 57: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Ohm’s Law in AC circuit

Page 58: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

RESISTOR IN ACRESISTOR IN AC

IN FREQUENCY DOMAIN:

V

IV

im

im

R

V

IR

R

Page 59: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

NO PHASE DIFFERENCE BETWEEN VOLTAGE AND CURRENT

v, iv

it

IN PHASE

V and I waveform for resistor :V and I waveform for resistor :

Page 60: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

INDUCTOR

dt

diLvL

• ININ TIME DOMAIN: TIME DOMAIN:

• ININ FREQUENCY DOMAIN: FREQUENCY DOMAIN:

ILjeLIjV ijmL

Page 61: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

GELOMBANG LITAR L

v, iv

i t

90º

ARUS MENGEKOR VOLTAN (ELI)BEZA FASA SEBANYAK 90º = (1/4)T = 1/4f

Page 62: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

KAPASITOR

dtiC

1vC

• IN TIME DOMAIN:IN TIME DOMAIN:

I

VC

Cj

1

eICj

1ij

m

• IN FREQUENCY DOMAIN:IN FREQUENCY DOMAIN:

Page 63: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

GELOMBANG LITAR C

Arus mendulu voltan sebanyak 90° (ICE)

v

i

t

v, i

Page 64: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

GELOMBANG v-i BAGI R,L,Cv, i

v

i t

V,I SEFASA

v

it

v, iI MENDAHULU V SBYK 90º

v, iv

i t

90º

I MENGEKOR V SBYK 90º

Page 65: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Penentuan Mendulu/Mengekor

Page 66: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

ARUS MENGEKOR VOLTAN

Jika gelombang voltan mpy sudut fasa positif

Terletak disebelah kiri gelombang arus

Gelombang voltan mendulu gelombang arus.

Dengan menganggap gelombang Arus sbg RUJUKAN:

Page 67: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Jika gelombang voltan mpy sudut fasa negatif

Terletak disebelah kanan gelombang arus

gelombang voltan mengekor gelombang arus.

ARUS MENDULU VOLTAN

Page 68: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AC CIRCUIT ELEMENT

REACTANCE AND IMPEDANCE

Page 69: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

REACTANCE

All elements in AC circuit (resistor, inductor and capacitor) should have same unit before you do the analysis.

Page 70: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Inductor value (in henry) and capasitor value (in farad) must be transform into ohms ().

• Inductance and capacitance value in ohms are known as reactance which is inductive reactance for inductor, and capacitive reactance for capacitor.

Page 71: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Symbol for inductive reactance is XL

and for capacitive reactance is Xc..• Formula to get XL dan Xc:

fC2

1j

C

1j

Cj

1X

fL2jLjX

C

L

HAFAL!

Page 72: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

CAPACITOR

• Series capacitors:

NT CCCC

N

eq

XXXX

CCC

C

..

1..

111

21

21

• Parallel capacitors:

N

T

CCC

C

Neq

XXX

X

CCCC

1..

111

..

21

21

Page 73: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

INDUCTOR

• Series inductors:

NT LLLL

Neq

XXXX

LLLL

..

..

21

21

• Parallel inductors:

N

T

LLL

L

N

eq

XXX

X

LLL

L

1..

111

1..

111

21

21

Page 74: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

IMPEDANCE

Impedance is a element connecting the resistance, inductive reactance and capacitive reactance in time domain.

Page 75: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Impedance is represent by Z symbol:

(ohms)

I

V

I

VZ

• is angle between voltage and current• Impedance is complex number because of magnitude and angle

Page 76: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Resistance impedance, ZR:

R

0I

VI

V

I

VZ

R

RRR

Page 77: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Inductive impedance, ZL

L

L

LLL

jX

90I

V90I

0V

I

VZ

Page 78: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Capacitive impedance, Zc

cc

c

ccC

X

1j

jX

1

90I

V90I

0V

I

VZ

Page 79: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AI imj

m IeI i

VIV imR RIR

V)90(LIIX imLLV

• Transform circuit into frequency domain using these equation.

• Use KVL and KCL…

V)90(IC

1IXV imCC

KIRCHHOFF LAW IN AC ANALYSIS

Page 80: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

R-L CIRCUIT IN FREQUENCY DOMAIN

+

V

L

-

RjL

V = V

m

+ V

R

-

I

V s

R

L

+ V R -

+V L-

Page 81: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

CONTOH (1) : LITAR RLGiven Vs = 40 cos (2000t - 60º). Find,

a) Phasor voltage across R;

b) Phasor voltage across L;

c) Current, i(t) expression

V s

R = 1 0 0 0

L= 0 .2 5 H

+ V R -+V L-

Page 82: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Step 1: Circuit in frequency domain

Vs=40-60

R=1000

jL=j1570.8

+ VR -+VL

-

Page 83: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Step 2: Find circuit impedance

5.571.1862

1000

8.1570tan8.15701000

8.1570j1000

LjR

122

Z

Page 84: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

mA5.1175.21

A5.1170215.0

5.57601.1862

405.571.1862

6040

Z

VI

Step 3: Calculate current

Page 85: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Phasor current is;

mAe5.21

atau

mA5.1175.21

5.117j

I

I

Page 86: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

(a) Phasor voltage across R,

V5.1175.21

mA5.1175.211000

RR

IV

Page 87: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

(b) Phasor voltage across L,

V5.278.33

mA)5.1175.21()908.1570(

mA)5.1175.21()25.02000j(

LjL

IV

Page 88: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

(c) Current, i(t) expression:

»» Transform I in time domain

mA)5.117t2000(c5.21i os

mA5.1175.21 I

Page 89: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

CONTOH (2) : LITAR RCGiven VC = 60 cos(1000t - 33º). Find,

a) Phasor current, I

b) Phasor voltage across R

c) Voltage source, vs(t).

2200R

CVsV

RV

Page 90: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Step 1: Circuit in frequency domain

2200R

CV1447j

Cj

1

3360VC

sV

RV

Page 91: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Step 2: Circuit impedance (Z)

3.332200

1447tan

2633)1447(2200Z

:sudutdanmagnitud

1447j2200C

1jR

1

22

Z

Z

Page 92: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

Step 3: Find I, VR,VS (a) Phasor current;

A

CjC

570415.0901447

33601

VI

(b) Phasor voltage across R;

V

A

RR

573.91

570415.02200

IV

Page 93: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

(c) Source phasor voltage;

V

A

7.233.109

570415.03.332633

ZIV

Transform V into time domain;

V)7.23t10000cos(3.109v

Page 94: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

IMPEDANCE TRIANGLE

Page 95: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

IMPEDANCE TRIANGLE• We also can get impedance by using

impedance triangle:

Galangan,Z Reaktan, X

Perintang, R

Page 96: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Dari segitiga galangan;

• Ini bermakna, dengan mengetahui Galangan (Z), kita boleh juga mengetahui nilai perintang (R) dan Reaktan (X).

2X 2RZ

Page 97: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

HUBUNGAN Z, R DAN X• Hubungan Z dan R;

• Hubungan Z dan X;

Z

Rkosθ

Z

Xθ sin

Page 98: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AC Power Calculation

Page 99: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

POWER IN AC CIRCUIT

Source

)t(v ZLoad

)t(i

Page 100: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

INSTANTENAOUS POWER (KUASA SEKETIKA)

• Kuasa seketika yg diserap oleh setiap peranti elektrik adalah hasil darab Voltan seketika yg merintanginya dan Arus seketika yang melaluinya.

)t(i)t(v)t(p

Page 101: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Semua nilai Voltan dan Arus dalam pengiraan kuasa adalah menggunakan nilai RMS (root mean square). Iaitu:

• Dimana, Vm dan Im adalah Nilai Puncak

(peak) bagi voltan dan arus.

2

VV m

rms 2

II m

rms

RMS VALUE

Page 102: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

1. AVERAGE POWER (KUASA PURATA)

• Kuasa purata atau kuasa sebenar ditakrifkan sebagai:

• Unit bagi kuasa purata ialah Watt.

)Watt(cos2

IVP

cos2

I

2

VPPurataKuasa

mm

mm

Page 103: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Kuasa purata pada Perintang boleh juga diwakili oleh persamaan berikut:

• Kita tahu V=IR, maka kuasa purata turut diwakili oleh:

rmsrmsmmmm IV

2

IVcos

2

IVP

RIR

VIVP 2

rmsrms

2rms

rms rms

Page 104: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Kuasa purata ialah kuasa berguna yg. disebabkan oleh elemen Perintang.

• Dengan itu, kuasa purata bagi beban reaktif (L atau C) adalah Kosong.

ialah Sudut antara Voltan dan Arus, ATAU dikenali juga sebagai Sudut Galangan,Z.

Page 105: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

ZZ

-ZI

VZ

Nilai diperolehi seperti berikut:

Page 106: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

CONTOH (1)

Voltan sinus mempunyai amplitud maksimum 625 Volt dikenakan pada terminal yg mempunyai Perintang 50. Dapatkan kuasa purata yang dihantar kepada perintang tersebut.

Page 107: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Nilai rms:

• Kuasa purata bagi perintang diperolehi:

PENYELESAIAN

VVrms 94.4412

625

W25.3906

50

94.441

R

VP

22

Page 108: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

2. REACTIVE POWER (KUASA REAKTIF)

• Kuasa Reaktif ditakrifkan sebagai:

)Var(sinIVQ

sin2

IV

sin2

I

2

VQreaktifKuasa

rmsrms

mm

mm

Page 109: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Kuasa reaktif juga merupakan kuasa yg disimpan oleh elemen reaktif iaitu L atau C.

• Maka, kuasa reaktif boleh juga dicari dengan:

C

2C

CC2

C

L

2L

LL2

L

XVIVXIQ

,Dan

XVIVXIQ

Page 110: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

CONTOH (2)Diberi v= 100 kos (t + 15º) dan i= 4 sin (t - 15º), Pada terminal rangkaian, dapatkan:

(a)Kuasa purata(b)Kuasa reaktif

i

+v-

Rangkaian

Page 111: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

PENYELESAIAN• Tukarkan persamaan arus, i dalam bentuk

kos: i= 4 kos (t - 105º)

• Dari persamaan Kuasa Purata:

• Maka,

(Watt)cosθ2

IVP mm

W100

W10515cos41002

1P

Page 112: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Dari pers. Kuasa reaktif:

• Maka,

(Var)sinθ2

IVQ mm

Var21.173

W10515sin41002

1P

Page 113: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

• Nilai kuasa purata, P= -100 W:

Bermaksud kuasa purata telah dihantar balik dari beban kepada terminal bekalan.

• Nilai kuasa reaktif, Q=173.21 Var: Bermaksud kuasa reaktif telah diserap oleh beban.

Page 114: SISTEM SATU FASA EET103 TEKNOLOGI ELEKTRIK. SISTEM SATU FASA Pengenalan dan ciri-ciri sistem satu fasa Kebaikan dan keburukan sistem satu fasa Pengiraan.

AC POWER FORMULA

• AC power calculation can be done by using these formula:

)Watt(cosIVPPurataKuasa rmsrms )Watt(cosIVPPurataKuasa rmsrms

)Var(sinIVQaktifReKuasa rmsrms )Var(sinIVQaktifReKuasa rmsrms