pembangkitan tegangan impuls

8/9/2019 PEMBANGKITAN TEGANGAN IMPULS

1/4

PEMBANGKITAN TEGANGAN IMPULS

Rangkaian pembangkitan tegangan impuls

Bentuk gelombang exponensial ganda sebagaimana yang telah

dirumuskan, dapat diperoleh pada laboratorium dengan kombinasirangkaian seri RLC atau dengan kombinasi RC. Pada gambar 1, kapasitor C

diberi muatan dari sumber DC melalui tahanan pemuat r. Percikan api

(spark over) antara sela api G terjadi saat tegangan pemuat V mencapai

harga tertentu. Pada saat itu muatan pada C dilepaskan (discharge)

melalui tahanan seri Rs, induktansi L dan tahanan Ro. Dengan demikian

tegangan impuls terjadi diantara terminal tahanan Ro. Tahanan Rs

bertindak sebagai tahanan peredam untuk menghindarkan osilasi

frekwensi tinggi. Tahanan pelepas muatan Ro dipakai untuk mengatur

bentuk ekor gelombang, sedangkan L bersama Ro mengatur mukagelombang.

Gambar.1. Rangkaian pembangkit tegangan impuls RLC

Gambar 2. Rangkaian dasar pembangkit Tegangan impuls


2/4

Kapasitor impuls Cs pada gambar 2 dimuati melalui resistansi dengan

tegangan searah Uo (sesuai gambar 1). Percikan api (spark over) antara

sela F terjadi saat tegangan pemuat Uo mencapai harga tertentu.

tegangan impuls u(t) muncul pada kapasitor beban Cb. Kedua rangkaian

berbeda dalam hal penempatan resistor peluahan Re terhadap resistor

redaman Rd.

Nilai elemen rangkaian menetukan bentuk kurva tegangan impuls. Waktu

dahi yang singkat membutuhkan pengisian muatan yang cepat pada Cb

hinga nilai puncak U, sedangkan waktu punggung yang panjang berarti

peluahan yang lambat, dan ini dicapai dengan Re >> Rd.

Segera setelah penyalaan F pada t=0, maka hampir seluruh tegangan Uo

muncul pada rangkaian seri RdCb dalam kedua rangkaian. Semakin kecil

nilai RdCb maka akan semakin cepat tegangan u(t) mencapai nilai puncak.

Nilai puncak U akan selalu kurang dari tegangan yang dapat dihasilkandengan muatan awal UoCs yang terbagi pada Cs+Cb. Untuk itu nilai efisien

medan () adalah:

CbCs

Cs

U

U

o

puncak

+=

Untuk mendapatkan U puncak setinggi mungkin (untuk Uo tertentu), maka

harus dipilih Cs >> Cb. Peluruhan tegangan impuls dalam rangkaian aterjadi dengan konstanta waktu Cs(Rd+Re) dan dalam rangkaian b dengan

konstanta waktu CsRe. Energy impuls yang diubah dalam sebuah peluahan,

dinyatakan dengan persamaan:

2osUC

2

1W =

Untuk memperoleh tegangan impuls dengan nilai puncak yang setinggi

mungkin, umumnya digunakan rangkaian pengali, sebagaiman yang

diusulkna oleh E.marx pada tahun 1923. Beberapa kapasitor impuls yang

identik dimuati secara parallel dan diluahkan secara seri, sehingga

mengasilkan tegangan pengisian yang berlipat sesuai dengan jumlah

tingkatan.


3/4

Gambar 3. Rangkaian pengali marx untuk 3 tingkat sesuai rangkaian b pada

gambar 2.

Bila seluruh sela F tembus, maka kapasitor-kapasitor Cs akan terhubung

seri, sehingga Cb akan dimuati melalui hubungan seri dari semua resistor

redaman Rd. Akhirnya seluruh Cs dan Cb akan meluah kembali melalui

resistor Re dan Rd. Seyogianya dipilih RL >> Re.

Rangkaian n tingkat pada gambar 3. Dapat disederhanakan menjadi

rangkaian eqivalen 1 tingkat, jika dipenuhi hubungan-hubungan sebagai

berikut:

Uo = n Uo Rd = n Rd

Cs = 1/n Cs Re = n Re

Analisis rangkaian seri RLC sebagai pembakit tegangan impuls

Dari gambar 1. Arus yang melalui beban resistor R dirumuskansebagai berikut;

dt

diLRidti

C

1V

t

0

++=


4/4

Dengan Keadaan awal pada t=0 adalah i(0)=0 dan muatan dalam

rangkaian q=0, jika persamaan tegangan diatas ditulis dalam bentuk

transformasi laplace, maka:

++=

++=

LC

1

L

Rss

1

L

V)s(I

)s(I)LsR

Cs

1(s/V

2

Tegangan yang melalui R adalah: vo(s) = I(s) R , dengan demikian maka;

++=

LC

1

L

Rss

1

L

RV)s(v

2o

Untuk keadaan teredam, maka: R/2L 1/ LC , maka akar-akar persamaan

LC

1

L

Rss2 ++ adalah:

LC

1

L2

R

L2

Rs

LC

1

L2

R

L2

Rs

2

2

2

1

==

+

==

Adapun solusi persamaan vo(t) adalah:

[ ] [ ]

2/1

2

2/1

2

2o

tto

tt2/1

2

2o

CR

L41

V

LC

1

L4

R

L2

RV

V

:Dimana

eeVee

LC

1

L4

R

L2

RV

)t(v

=

=

=

=

pembangkitan tegangan impuls

Documents