Laporan Elektronika Daya [PDF]

Citation preview

LAPORAN ELEKTRONIKA DAYA “Penyearah Gelombang Penuh Satu Fasa”



Dosen pengajar : Masramdhani Saputra S.T. M.T. Disusun oleh : Ahmad Rizal A Arvito Rizal F Asyifa Jihan N Iin Rahma P Lisda Ayu L



D-III Teknik Listrik / 2E Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang 2017 / 2018



PENYEARAH SATU FASA GELOMBANG PENUH



1.1 Tujuan 1. Memahami karakteristik komponen SCR (Silicon Controlled Rectifier). 2. Memahami prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh satu fasa 3. Memahami karakteristik pengaturan rangkaian penyearah gelombang penuh satu fasa untuk beban R dan R-L 4. Memahami gelombang keluaran arus dan tegangan terhadap waktu dari rangkaian penyearahgelombang penuh satu fasa untuk beban R dan R-L 1.2 Dasar Teori Penyearah satu fasa gelombang penuh adalah penyerarah (converter) AC ke DC menggunakan empat komponen elektronika daya SCR (Silicon Controlled Rectifier) sebagai saklar atau switching device dengan cara dihubungkan sebagai rangkaian jembatan. SCR berbeda dengan dioda, pada SCR memiliki 3 terminal atau kaki. Sedangkan dioda hanya memiliki 2 buah terminal atau kaki. SCR bekerja dengan cara mengalirkan arus ke kaki gate untuk mengatur kerja dari SCR. Output sebuah SCR akan berubah seiring dengan perubahan input yang diberikan ke kaki gate tersebut. Pada prinsipnya, cara kerja SCR sama seperti dioda normal, namun SCR memerlukan tegangan positif pada kaki “Gate (Gerbang)” untuk dapat mengaktifkannya. Pada saat kaki Gate diberikan tegangan positif sebagai pemicu (trigger), SCR akan menghantarkan arus listrik dari Anoda (A) ke Katoda (K). Jika arus gate > 0 SCR akan hidup, dengankan arus gate dengan nilai < 0 SCR dalam kondisi Off. Dalam rangkaian penyearah ini, outputannya dapat diatur dengan mengatur sudut penyalaan dari SCR tersebut.



a Q1



Q2



R



Q4



Q3



b



Rangkaian Trigger SCR Gambar 1.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh satu fasa



Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda secara bergantian menyearahkan tegangan AC pada siklus positif dan negatifnya. Pada siklus fasa positif, SCR Q1 dan Q2 mendapat tegangan maju dan ketika SCRtersebut diberi arus gate positif, maka kedua SCR tersebut akan konduksi, dan arus positif akan mengalir ke beban melalui kedua SCR tersebut. Ketika arus gate dilepaskan, SCR tetap konduksi sampai arus yang melewatinya kurang dari I holding (sangat mendekati nol). Pada saat yang bersamaan, SCR Q2 dan Q3 mengalami reverse bias sehingga tidak ada arus yang mengalir atau 2 SCR tersebut bersifat isolator. Untuk mendapatkan arus mundur (reserve), Q2 dan Q3 dialiri tegangan dipicu oleh arus gate positif, hal ini dinamakan siklus fasa negatif. Dua siklus ini terus berulang dan menghasilkan tegangan DC yang dapat diatur melalui sudut penyalaannya.



Gambar 1.2 Gambar rangkaian dan bentuk penyearah Gelombang penuh satu fasa beban R Berdasarkan gambar gelombang diatas dapat dilihat bahwa besar tegangan rata - rata output (VRrata−rata ) dapat diatur dengan cara menggeser sudut triger SCR (α) pada rangkaian dan besar tegangan rata - rata output (VRrata−rata ) / Vdc rata-rata dapat diketahui dengan rumus :



Karakteristik Pengaturan Karakteristik pengaturan dari rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa adalah karakteristik yang menyatakan hubungan antara tegangan output sebagai fungsi dari sudut penyalaan (  ). Karakteristik pengaturan biasanya dinyatakan dalam suatu kurva dari Vo AV/V AV0 = f(  ). Karakteristik pengaturan untuk rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa dapat dilihat pada gambar di bawah ini : Ud AV Ud AV0



Opersai sebagai



Penyearah



Beban Induktif



Inverter



Beban Tahanan



0,5



Opersai sebagai



1,0



0 Beban Induktif Beban Aktif -0,5



-1,0 0



30



60



90



120



150



180



α



derajat



Gambar 1.3 Karakteristik pengaturan untuk rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa



1.3 Alat dan Bahan Percobaan No.



Nama alat



Jumlah



1.



Trafo 3 fasa



1



2.



Fuse



3



3.



SCR



4



4.



Beban Tahanan dan Induktif



1



5.



DC Power Supply,+/- 15 V, 3A



1



6.



Set Point Potentiometer



1



7.



Control unit 2 pulse



1



8.



Tahanan shunt



1



9.



Isolation Amplifier



1



10.



Probe



Sesuai kebutuhan



11.



Jumper



Sesuai kebutuhan



12.



Osiloskop



1



13.



RMS Meter



2



14.



Multimeter Digital



1



15.



Power Meter



1



1.4 Rangkaian Percobaan



Gambar 1.4. Diagram Rangkaian percobaan penyearah satu fasa gelombang penuh



1.5 Prosedur Percobaan 1. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 1.5. 2. Tunjukkan pada asisten apakah peralatan yang telah dirangkai sudah benar. 3. Bila sudah benar, maka percobaan dimulai dengan menghubungkan rangkaian dengan beban R= ... Ω (hitung dengan ohm meter untuk mendapatkan nilai R yang lebih teliti). 4. Tutuplah saklar daya SW (dengan keluaran sekunder trafo ... volt) dengan menutup saklar untuk rangkaian kontrol atau pentrigeran SCR terlebih dahulu. 5. Set sudut penyalaan dengan nilai yang tertera pada tabel 1.1. dan masukkan nilai dari parameter yang ditanyakan pada tabel 1.1



Catatan: Untuk memudahkan penentuan nilai sudut penyalaan, maka dilakukan pentransformasian dengan tegangan referensi dari set point potentiometer (VREF yang bernilai 0-10 volt). Dengan persamaan sebagai berikut: VREF 



180   10 ----------------------------------------------- (3.6) 180



6. Save gelombang keluaran arus dan tegangan beban pada oscilloscope pada sudut penyalaan tertentu, dan catat semua pengaturan (settingan) yang berkaitan dengan oscilloscope dan isolation amplifier 7. Setelah tabel 1.1 selesai, matikan saklar pengontrol SCR dan saklar daya. 8. Gantilah beban dengan beban R= .... Ω seri dengan L= .... mH. 9. Lakukan langkah ke-4 10. Lakukan langkah ke-5 dengan tabel 1.2 dan tabel 1.3 (bukan tabel 1.1). 11. Lakukan langkah ke-6. 12. Lakukan langkah ke-7.



1.6 Data Hasil Percobaan alfa (degree)



Vs 47 47 47 47 47 47 47 47



18 36 54 72 90 108 126 144



alfa (rad) 0,31415927 0,62831853 0,9424778 1,25663706 1,57079633 1,88495559 2,19911486 2,51327412



V average V av V av ukur rhitung 40,5 41,27935 37 38,27416 33 33,59346 27 27,69544 20 21,15743 13,75 14,61943 7,3 8,721406 2,8 4,04071



V rms V rms V rms ukur hitung 46 46,84815 45 45,84284 43 43,36665 38,5 39,1414 32,5 33,23402 25 26,01827 16 18,11999 8 10,36504



Penyearah Gelombang Penuh 1 Fasa 50 45 40 35 30 25 20 15



10 5 0 1



2 V av rhitung



3



4 V rms hitung



5



6 V av ukur



7



8



V rms ukur



1.7 Analisis Data dan Pembahasan Penyearah satu fasa gelombang penuh adalah penyerarah (converter) AC ke DC menggunakan empat komponen elektronika daya SCR (Silicon Controlled Rectifier) sebagai switching device dan remote control. Penyearah gelombang penuh ini menyebabkan adanya pergeseran sudut antara arus beban terhadap tegangan input yang disebut Power Faktor (Cos f) meskipun beban tersebut berbentuk resistif. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan besari nilai f(sudut ∝) berbanding terbalik dengan nilai V rms dan V average. Sedangkan V average dan Vrms berbanding nilai nya lurus.