Dalam banyak situasi praktis, suatu rangkaian dirancang untuk menyediakan daya ke suatu beban. Ada penerapan di bidang seperti komunikasi yang diinginkan untuk memaksimalkan daya yang disalurkan ke beban. Cara ini disebut teorema transfer daya maksimum.
Apa Teorema Transfer Daya Maksimum?
Sekarang kita mengatasi masalah penyaluran daya maksimum ke suatu beban ketika diberikan suatu sistem dengan rugi-rugi internal yang diketahui. Perlu dicatat bahwa hal ini akan mengakibatkan kerugian internal yang signifikan lebih besar atau sama dengan daya yang disalurkan ke beban.
Teorema transfer daya maksimum merupakan salah satu analisis rangkaian listrik yang populer. Teorema ini akan membantu kita menyederhanakan rangkaian listrik kompleks menjadi daya eksternal maksimum yang dihasilkan dengan resistansi internal.
Itulah ide dasarnya.
Pernyataan Teorema Transfer Daya Maksimum
Teorema transfer daya maksimum menyatakan bahwa:
Untuk menghasilkan daya eksternal maksimum dengan resistansi internal yang terbatas, resistansi internal yang terbatas ini harus sama dengan resistansi sumber yang tersedia dalam rangkaian yang sama.
Pernyataan ini menunjukkan bahwa resistansi tersebut sama dengan resistansi ekivalen Thevenin.
Rumus Teorema Transfer Daya Maksimum
Setara Thevenin berguna dalam mencari daya maksimum yang dapat disalurkan rangkaian linier ke suatu beban. Kami berasumsi bahwa kami dapat mengatur resistansi beban RL.
Jika seluruh rangkaian diganti dengan ekuivalen Thevenin kecuali beban, seperti ditunjukkan di atas, maka daya yang disalurkan ke beban adalah
Untuk rangkaian tertentu, VTh dan RTh adalah tetap. Dengan memvariasikan resistansi beban RL, daya yang disalurkan ke beban bervariasi seperti gambar di bawah. Kita perhatikan bahwa dayanya kecil untuk nilai RL yang kecil atau besar, namun maksimum untuk beberapa nilai RL antara 0 dan ∞.
Di bawah ini adalah grafik teorema transfer daya maksimum berdasarkan pembahasan kita di atas.
Mari saya tunjukkan bahwa daya maksimum ini terjadi ketika RL sama dengan RTh. Ini dikenal sebagai teorema daya maksimum.
Daya maksimum ditransfer ke beban ketika resistansi beban sama dengan resistansi Thevenin dilihat dari beban (RL = RTh).
Untuk membuktikan teorema transfer daya maksimum, kita bedakan p pada Persamaan (1) terhadap RL dan atur hasilnya sama dengan nol. Kami memperoleh
yang menghasilkan
Rumus Teorema Transfer Daya Maksimum
Seperti disebutkan di atas, rumus teorema transfer daya maksimum akan fokus pada rangkaian listrik dengan sumber dan resistansi beban variabel RL bertindak sebagai resistansi internal berhingga.
Perhatikan rangkaian di bawah ini.
Daya maksimum yang ditransfer diperoleh dengan mensubstitusi Persamaan (3) ke (1), untuk
Persamaan.(4) hanya berlaku jika RL = RTh. Ketika RL ≠ RTh, kita menghitung daya yang disalurkan ke beban menggunakan Persamaan.(1).
Teorema Transfer Daya Maksimum Soal Terpecahkan
Untuk lebih memahaminya, mari kita lihat contoh di bawah ini:
1. Carilah nilai RL untuk transfer daya maksimum pada rangkaian di bawah ini
Menjawab:
Kita perlu mencari resistansi Thevenin RTh dan tegangan Thevenin VTh pada terminal a-b.
Untuk mendapatkan RTh, kita menggunakan rangkaian di atas dan memperoleh
Untuk mendapatkan VTh, kita perhatikan rangkaian di bawah ini
Menerapkan analisis mesh memberi
Menyelesaikan i1, kita mendapatkan i1 = -2/3. Menerapkan KVL di sekitar loop luar untuk mendapatkan VTh melintasi terminal a-b, kita peroleh
Untuk transfer daya maksimum,
dan daya maksimumnya adalah
gambar tidak muncul