Praktikum 9 - Kontrol Motor Universal Dengan SCR [PDF]

Citation preview

LAPORAN Praktikum Elektronika Daya dan Sistem Kendali KONTROL MOTOR UNIVERSAL DENGAN SCR Kelas : LT 3B Kelompok 2 1. Annisa Rosyada 2. Praniatma Prambahan 3. Rizal Amila Arthama



(3.31.12.1.03) (3.31.12.1.17) (3.31.12.1.21)



Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang 2015



PRAKTIKUM IX KONTROL MOTOR UNIVERSAL DENGAN SCR



1.



TUJUAN Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa mampu : a. Mengetahui Prinsip Kerja Silicon Controlled Rectifier ( SCR ) dan DIAC b. Mengoprasiakan Sebuah Thyristor, DIAC dan diode dalam rangkaian terpadu untuk mengatur motor universal. c. Mengetahui Prinsip Kerja Motor Universal



2.



DASAR TEORI a. SCR Untuk membuat thyristor menjadi ON adalah dengan memberi arus trigger lapiasan P yang dekat dengan katoda. Yaitu dengan membuat kaki gate pada thyristor PNPN seperti pada gambar -7.1a. karena letaknya yang dekat dengan katoda, bisa juga pin gate ini disebut gate katoda ( cathode gate ). Beginilah SCR dibuat dan symbol SCR digambarkan seperti gambar-7.1b. SCR dalam banyak literature disebut Thyristor saja.



Gambar 7.1 : struktur SCR



Melalui kaki ( pin ) gate tersebut memungkinkan komponen ini di trigger menjadi ON, yaitu dengan Memberi Arus Gate. Ternyata dengan memberi arus gate Ig yang semakin besar dapat menurunkan tegangan breakover ( Vb0) sebuah SCR untuk menjadi ON. Sampai pada suatu besar arus gate tertentu, ternyata akan sangat mudah membuat SCR untuk menjadi ON. Bahkan dengan tegangan forword yang kecil sekalipun. Misalnya 1 Volt saja atau lebih kecil lagi. Kurva tegangan dan arus dari sebuah SCR adalah seperti pada gambar -7.2 yang berikut ini.



Gambar- 7.2 : karakteristik kurva I – V SCR Pada gambar tertera tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap breakover. Pada data sheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT ( gate trigger current ). Pada gambar ditunjukkanjuga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada diatas parameter ini.



Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCR menjadi ON.pada kenyataannya, sekali SCR mencapai ON maka selamanya ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short ke katoda. Satu- satunya cara membuat SCR menjadi OFF adalah membuat arus anoda-katoda turun di bawah arus Ih ( holding current ). Pada gambar -7.2 kurva I-V SCR, jika arus forward berada dititik Ih, maka SCR kembali keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR. Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut adalah sama saja dengan menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena inilah SCR atau thrystor pada umumnya tidak cocok digunakan untuk aplikasi DC. Komponen ini lebih banyak digunakan untuk aplikasi – aplikasi tegangan AC, dimana SCR bisa OFF pada saat gelombang tegangan AC berada di titik nol. Ada satu parameter penting dari SCR, yaitu Vgt. Parameter ini adalah tegangan trigger pada gate yang menyebabkan SCR ON. Kalau dilihat dari model thrystor, tegangan ini adalah tegangan Vbe pada transistor Q2. Vgt seperti halnya Vbe, besarnya kira – kira 0.7 volt. Seperti contoh rangakaian gambar-7.3 berikut ini sebuah SCR diketahui memiliki Igt = 10 mA dan Vgt = 0.7 volt. Maka dapat dihitung tegangan Vin yang diperlukan agar SCR ini ON adalah sebesar : Vin = Vr+VGT Vin = IGT(R) + VGT= 4.9 volt



Gambar -7.3: Rangkaian SCR



b. DIAC Kalau dilihat strukturnya seperti gambar-7.4a, DIAC bukanlah termasuk keluarga thrystor, namun prinsip kerjanya membuat ia di golongkan sebagai thrystor. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga electron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga electron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah diode PN dan NP, sehingga dalam beberapa literature DIAC digolongkan sebagai diode.



Gambar – 7.4 Struktur dan Simbol DIAC



Sukar dilewati oleh arus dua arah, Diac memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus hanya dihantarkan tentu saja bisa bolak- balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya.



Symbol dari DIAC adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar -7.4b. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi . Contohnya adalah aplikasi dimmer lampu yang berikut pada gambar- 7.5.



Gambar 7.5 : Rangkaian Dimmer Jika diketahui IGT dari TRIAC pada rangkaian diatas 10 mA dan VGT = 0.7 volt.lalu diketahui juga yang digunakan adalah sebuah DIAC dengan Vbo = 20 V, maka dapat dihitung TRIAC akan ON pada tegangan : V = Igt ( R ) + Vbo + Vgt = 120.7



Pada rangkaian dimmer, resistor R biasanya di ganti dengan rangkaian seri resistor dan potensiometer. Di sini kapasitor C bersama rangkaian R digunakan untuk menggeser phasa tegangan V ac. Lampu dapat di atur menyala redup dan terang, tergantung pada saat kapan TRIAC di picu.



3.



ALAT DAN BAHAN  Motor universal  Saklar NO  Dioda  SCR 2N 4444  DIAC  Kapasitor 0,01 mF  Multimeter  Kabel Jumper



( 1 buah ) ( 1 buah ) ( 1 buah ) ( 1 buah ) ( 1 buah ) ( 1 buah ) ( 2 buah ) ( 20 buah )



4.



GAMBAR RANGKAIAN



5.



LANGKAH KERJA Langkah kerja dari praktikum untuk rangkaian ini, langkah – langkahnya sebagai berikut :



a. Siapkan alat dan bahan praktikum b. Cek alat maupun bahan, tujuannya adalah mengetahui layak tidaknya suatu alat dan c. d. e. f. g. 6.



7.



bahan untuk praktikum. Rangkai rangkaian sesuai dengan gambar percobaan 4.1mdan 4.2 Periksa kembali rangkaian yang sudah dirangkai. Ukur tegangan dan arus sesuai dengan table hasil praktikum. Buatlah hasil analisa percobaan beserta kesimpulan hasil praktikum. Kembalikan alat seperti semula. HASIL PRAKTIKUM VAB



VBC



VDE



VEF



10



(V) 96,2



(V) 95,8



(V) 0,3



(V) 95,8



220 V



550



95,6



95,4



0,62



3



220 V



1k2



95,3



95,2



4



220 V



2k7



92,8



5



220 V



4k5



6



220 V



7



No



Vin (V)



R (Ω)



Ig (µA)



IL (A)



1



220 V



8,8



0,021



2



95,7



8,8



0,032



0,92



95,4



8,7



0,032



92,7



0



93,4



9



0,028



88,5



88,6



0



89,3



10



0,028



5k7



82,2



81,3



0,58



82,6



12



0,022



220 V



7k5



72,4



36,2



0,5



72,5



11



0,018



8



220 V



8k6



38,5



29,18



1,5



58,2



11



0,005



9



220 V



9k5



34,33



23,92



1,8



44,4



4



0,001



10



220 V



9k9



32,74



23,54



2,5



44,6



4



0,001



ANALISA PERCOBAAN Dari hasil percobaan dapat kita analisa sebagai berikut : 1. Pada percobaan kontrol motor universal dengan SCR, motor universal akan berputar ketika tegangan yang melewati DIAC dapat melampaui tegangan breakdown pada DIAC dan triger pada SCR mendapat polaritas positif. 2. Pada percobaan ini DIAC berfungsi sebagao pemicu /pengendali tegangan gate pada SCR, ketika DIAC on maka SCR aktif. Pada tegangan input yang relatif tinggi DIAC tidak akan menghantarkan arus sebelum batas tegangan breakdownterlampaui.



3. Kecepetan putar dari motor universal dipengaruhi oleh besarnya nilai potensiometer (R2), semakin besar R2 (potensiometer) maka motor universal akan berputar semakin lambat, demikian sebaliknya. Jika nilai R2 (potensiometer) kecil maka motor universal akan berputar semakin cepat. Perputaran motor yang cepat karena nilai R2 (potensimeter) yang kecil sehingga tegangan yang dihasilkan pada motor besar. 4. Pada percobaan ini kapasitor berfungsi untuk menggeser gelombang fasa. Pergeseran tersebut terjadi karena delay waktu pengisian dan pengosonga kapasitor. Waktu pengisian dan pengosongan kapasitor dipengaruhi oleh nilai VR2 yang mempengaruhi besar arus yang masuk pada kapasitor. 8.



KESIMPULAN Motor universal merupakan motor yang bisa beroperasi dengan menggunakan supply dc maupun supply ac. Pengaturan starting motor universal dapat dilakukan dengan mengatur tegangan input pada motor universal tersebut. Dengan adanya soft starting, arus awal motor tidak terlalu tinggi. Pada dasarnya motor universal adalah suatu motor seri yang mempunyai kemampuan bekerja pada supply ac dan supply dc. SCR digunakan untuk mengontrol sumber AC, selain dapat mengatur daya listrikyang diberikan kepada beban juga berfungsi sebagai penyearah. Motor Universal dalam rangaian ini tentu saja dapat dikontrol dengan thyristor, karena Motor Universal tersebut dirancang untuk dapat dioperasikan pada tegangan AC dan tegangan DC.



9.



TUGAS DAN PERTANYAAN 1.Jelaskan Prinsip kerja dari gambar rangkaian percobaan 9 Jawaban : pada saat saklar s2 ditekan maka tegangan akan terbagi kapasitor, motor , R1 dan R2 ( Potensiometer).dan motor universal akan berputar cepat atau lambat itu tergantung dari pergeseran potensiometer jika potensiometer digeser pada nilai tahanan besar maka motor universal akan berputar lambat dan jika potensiometer digeser pada nilai tahanan kecil maka motor universal akan berputar cepat. 2.Kapan DIAC dapat bekerja untuk menghantarkan arus gate pada thyristor Jawaban : pada saat tegangan kapasitor mencapai tegangan breakover , maka kapasitor mulai mengosongkan muatan melalui DIAC ke gerbang (gate) TRIAC. Pulsa trigger TRIAC akan menghantarkan TRIAC pada setengah perioda untuk setengah perioda berikutnya (negative) prinsipnya sama. Sekali TRIAC dihidupkan, maka dia akan



menghantarkan sepanjang arus gate yang mengalir melaluinya tetap dipertahankan. TRIAC tidak dapat dimatikan oleh arus balik layaknya suatu SCR. 3.Apa fungsi DIAC pada rangkaian ini Jawaban : fungsi DIAC yaitu sebagai pemicu atau mengendalikan tegangan yang diperuntukkan mensupply komponen SCR atau sebagai pengatur daya tegangan yang dikendalikan adalah tegangan arus bolak balik 4.Jelaskan Prinsip Kerja dari motor universal Jawaban : Motor universal pada dasarnya merupakan motor DC yang dimodifikasi sedemikian rupa sehina dapat dijalankan dengan suplai tegangan AC. Pada motor DC seri, jika arah aliran arusnya dibalik maka arah medan magnetnya juga terbalik sehinga tosi dari motor tetap memiliki arah yan sama sebelum arah aliran arus dibalik, artinya motor selalu berputar pada satu arah saja tidak tergantung arah arusnya.pada arah arus seperti gambar di atas, kutub utara pada sisi kiri dan kutub selatan pada sisi kanan, hal ini dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan Maxwell. Arah arus yang melalui kumparan



jangkar



menjauhi



dan



menuju



pengamat.



Dengan



aturan



tangan



kiri Fleming maka dapat ditentukan bahwa motor berputar berlawanan dengan jarum jam. 10. DAFTAR PUSTAKA http://jendeladenngabei.blogspot.com/2012/10/penyearah-satu-fasa-setengahgelombang.html yusnan badruzzaman, 2008. BPKM Praktikum Elektronika Daya dan Sistem Kendali. Semarang. Politeknik Negeri Semarang.