Pada rangkaian AC yang mengandung resistor, induktor, dan kapasitor, tegangan dan arus pada kedua ujung rangkaian umumnya berbeda fasa. Jika parameter rangkaian atau frekuensi daya disesuaikan untuk membuat arus sefasa dengan tegangan catu daya, rangkaian menjadi resistif, dan keadaan kerja rangkaian disebut resonansi.
Fenomena resonansi merupakan fenomena spesifik pada rangkaian AC sinusoidal. Ini banyak digunakan dalam teknik elektronik dan komunikasi. Namun pada sistem tenaga listrik, resonansi dapat mengganggu operasi normal sistem.
Resonansi secara umum dibagi menjadiresonansi seri (juga dikenal sebagai resonansi frekuensi variabel)dan resonansi paralel. Seperti namanya, resonansi seri mengacu pada resonansi yang terjadi pada rangkaian seri, sedangkan resonansi paralel mengacu pada resonansi yang terjadi pada rangkaian paralel.
Pada rangkaian seri tersusun atas resistor, induktor, dan kapasitor. Jika reaktansi kapasitif XC sama dengan reaktansi induktif XL, yaitu XC=XL. Fase tegangan U dan arus I dalam suatu rangkaian adalah sama, dan rangkaian tersebut menunjukkan perilaku resistif murni, yang disebut resonansi seri. Ketika resonansi seri terjadi pada rangkaian, impedansi total diminimalkan dan arus akan mencapai nilai maksimumnya.
Kondisi terjadinya resonansi seri
Agar resonansi dapat terjadi pada rangkaian seri, syarat-syarat tertentu harus dipenuhi.
Ciri-ciri rangkaian resonansi seri
Ketika nilai impedansi total paling kecil dan tegangan catu daya konstan, arus paling tinggi, dan rangkaian bersifat resistif. Tegangan pada kapasitor atau induktor mungkin lebih tinggi dari tegangan catu daya.
Perubahan energi dalam suatu rangkaian selama resonansi seri
Q yang diserap rangkaian ke catu daya adalah 0. Selama resonansi, terjadi pertukaran energi antara medan listrik dan magnet di dalam rangkaian, dan catu daya hanya menyediakan energi ke R.
Tegangan tinggi dapat merusak peralatan, dan resonansi seri harus dihindari dalam sistem tenaga, yang banyak digunakan dalam teknik radio.
Penerapan rangkaian resonansi seri
Memanfaatkan resonansi seri untuk menghasilkan tegangan frekuensi daya tinggi, diterapkan pada teknologi tegangan tinggi, untuk melakukan uji ketahanan tegangan pada peralatan listrik seperti transformator. Metode yang paling efektif dan langsung untuk menguji kekuatan isolasi peralatan listrik adalah dengan secara efektif mendeteksi cacat terkonsentrasi yang berbahaya pada peralatan tersebut.
Di radio, rangkaian resonansi seri sering digunakan untuk memilih sinyal radio, sebuah proses yang disebut tuning. Diagram berikut menunjukkan rangkaian tipikalnya.
Ketika berbagai gelombang radio dengan frekuensi berbeda menghasilkan sinyal listrik dengan frekuensi berbeda pada antena, gelombang tersebut diinduksi melalui kumparan 1L ke kumparan 2L. Jika rangkaian osilasi beresonansi dengan frekuensi sinyal tertentu, arus sinyal dalam rangkaian adalah yang tertinggi, dan tegangan CU lebih tinggi dari Q kali tegangan sinyal ini dihasilkan di kedua ujung kapasitor. Untuk sinyal lain dengan frekuensi berbeda, karena tidak terjadi resonansi, arus dalam rangkaian sangat kecil, sehingga ditekan oleh rangkaian. Oleh karena itu, kapasitor C dapat diubah untuk mengubah frekuensi resonansi rangkaian untuk memilih sinyal radio yang diinginkan.