Metode Analisis Tegangan Nodal

Analisis Tegangan Nodal

Analisis tegangan nodal adalah metode untuk menyelesaikan jaringan listrik, terutama berguna ketika semua arus cabang perlu dihitung. Pendekatan ini menentukan tegangan dan arus dengan memanfaatkan node dari rangkaian.

Node adalah terminal di mana tiga atau lebih elemen rangkaian terhubung. Analisis nodal biasanya diterapkan pada jaringan dengan beberapa rangkaian paralel yang berbagi terminal ground bersama, menawarkan keuntungan memerlukan persamaan yang lebih sedikit untuk menyelesaikan rangkaian.

Prinsip dan Aplikasi

• Hukum Arus Kirchhoff (KCL): Prinsip inti menyatakan bahwa jumlah aljabar semua arus masuk di suatu node harus sama dengan jumlah aljabar semua arus keluar.

• Klasifikasi Node:

• Node Referensi: Berfungsi sebagai titik referensi ground atau potensial nol untuk semua node lainnya.

• Node Non-Referensi: Node dengan tegangan yang tidak diketahui relatif terhadap node referensi.

Formulasi Persamaan

Jumlah persamaan node independen yang diperlukan adalah satu kurang dari jumlah junction (node) dalam jaringan. Jika n mewakili jumlah persamaan node independen dan j adalah total jumlah junction, hubungannya adalah: n = j - 1

Saat merumuskan ekspresi arus, diasumsikan bahwa potensial node selalu lebih tinggi daripada tegangan lain yang muncul dalam persamaan.

Metode ini fokus pada definisi tegangan di setiap node untuk menemukan perbedaan potensial di antara elemen atau cabang, membuatnya efisien untuk menganalisis rangkaian kompleks dengan banyak jalur paralel.

Mari kita pahami metode Analisis Tegangan Nodal melalui contoh yang ditunjukkan di bawah ini:

Langkah-langkah untuk Menyelesaikan Jaringan melalui Analisis Tegangan Nodal

Dengan menggunakan diagram rangkaian di atas, langkah-langkah berikut menggambarkan proses analisis:

Langkah 1 – Identifikasi Node

Identifikasi dan label semua node dalam rangkaian. Dalam contoh, node ditandai sebagai A dan B.

Langkah 2 – Pilih Node Referensi

Pilih node referensi (potensial nol) di mana sejumlah maksimum elemen terhubung. Di sini, node D dipilih sebagai node referensi. Misalkan tegangan di node A dan B dinyatakan sebagai V_A dan V_B, masing-masing.

Langkah 3 – Terapkan KCL pada Node

Terapkan Hukum Arus Kirchhoff (KCL) pada setiap node non-referensi:

Menerapkan KCL pada Node A: (Rumuskan ekspresi arus berdasarkan konfigurasi rangkaian, memastikan jumlah aljabar arus masuk/keluar seimbang.)

Menyelesaikan Persamaan (1) dan Persamaan (2) akan menghasilkan nilai V_A dan V_B.

Keunggulan Utama Analisis Tegangan Nodal

Metode ini memerlukan penulisan jumlah persamaan minimum untuk menentukan kuantitas yang tidak diketahui, menjadikannya efisien untuk menganalisis rangkaian kompleks dengan banyak node.