Laporan Praktikum Elektronika Daya

LAPORAN PRAKTIKUM Matakuliah Elektronika Daya Pengampu: I Nyoman Kusuma Wardana, S.T., M.Sc.

Anggota Kelompok Nama

NIM

I Putu Aditya Kevin Sangasta

1615333002

I Putu Andika Suputra

1615333004

I Made Dwi Dharmayasa

1615333006

I Made Dwi Indrayana

1615333008

I Gusti Putu Widnyana Putra

1615333010

Program Studi Teknik Listrik Kelas PLN Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bali 2018

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas karunia Beliaulah Laporan Praktikum Praktek Elektronika Analog ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah berkontribusi baik secara teknis maupun non teknis dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam penulisan laporan ini, yaitu kepada: 1. Bapak I G. N. B. Catur Bawa, S.T, M.Kom., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 2. Bapak I Ketut Ta, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro 3. Bapak I Ketut Parti, S.T., M.T., selaku Kepala Workshop Elektronika 4. Bapak I Nyoman Kusuma Wardana, S.T., M.Sc., selaku dosen pengampu matakuliah Elektronika Analog 5. Seluruh Dosen, Laboran, serta Staf Akademik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bali 6. Orang Tua, Saudara dan Keluarga Penulis 7. Rekan-rekan peserta praktikum Penulis menyadari bahwa laporan praktikum ini masih memiliki banyak kekurangan, sehingga kritik dan saran dari berbagai pihak yang sifatnya membangun sangat Penulis harapkan. Semoga laporan dapat menjadi sarana informasi dan evaluasi dalam pelaksanaan Praktek Otomasi Industri. Bukit Jimbaran, Juli 2018 Ketua kelompok


ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas karunia Beliaulah Laporan Praktikum Praktek Elektronika Analog ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah berkontribusi baik secara teknis maupun non teknis dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam penulisan laporan ini, yaitu kepada: 1. Bapak I G. N. B. Catur Bawa, S.T, M.Kom., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 2. Bapak I Ketut Ta, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro 3. Bapak I Ketut Parti, S.T., M.T., selaku Kepala Workshop Elektronika 4. Bapak I Nyoman Kusuma Wardana, S.T., M.Sc., selaku dosen pengampu matakuliah Elektronika Analog 5. Seluruh Dosen, Laboran, serta Staf Akademik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bali 6. Orang Tua, Saudara dan Keluarga Penulis 7. Rekan-rekan peserta praktikum Penulis menyadari bahwa laporan praktikum ini masih memiliki banyak kekurangan, sehingga kritik dan saran dari berbagai pihak yang sifatnya membangun sangat Penulis harapkan. Semoga laporan dapat menjadi sarana informasi dan evaluasi dalam pelaksanaan Praktek Otomasi Industri. Bukit Jimbaran, Juli 2018 Ketua kelompok


ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................... ii DAFTAR ISI ............................................................................................... iii Karakteristik DIAC ...................................................................................... 1 Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier) ....................................... 15 Karakteristik TRIAC ................................................................................. 25 Single Phase Half Wave Controlled Rectifier W ith R Load ...................... .................... .. 36 Single Phase Half W ave Controlled Rectifier With W ith L Load ....................... ............ ........... 47 Single Phase Half Wave Controlled Rectifier With RL Load .................... .................. .. 59 Single Phase Half Wave Controlled Rectifier W ith Rl Load And Free Wheeling Diode ........................................................................................ 71 Daftar Pustaka ......................................................................................... 83

iii

Karakteristik DIAC

A. Tujuan 1. Mengetahui tegangan saat ON (VB) dari DIAC 2. Mengetahui karakteristik output DIAC 3. Menggambar karakteristik DIAC 4. Menjelaskan kegunaan kegunaan DIAC B. Dasar Teori Diac merupakan komponen yang paling sederhana dari keluarga thyristor, semi konduktor yang terdiri dari tiga lapisan seperti pada transistor pnp. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.

Gambar 1. 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 yang dihantarkan tentu saja bisa

1

bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya. DIAC umumnya dipakai sebagai pemicu TRIAC agar ON pada tegangan input tertentu yang relatif tinggi. Rangkaian ekuivalen dari diac adalah dua buah diode empat lapis yang dipasang secara paralel seperti terlihat pada Gambar 4.5(a). Dilihat secara ideal ini sama dengan sistem saklar penahan dalam Gambar 4.5(b). Diac tidak akan menghantar sampai tegangan yang melaluinya melebihi tegangan breakover dalam salah satu arahnya. Lambang dari Diac terlihat pada Gambar 4.5(d).

Gambar 2. (a) Rangkaian ekuivalen. (b) Sistem saklar-penahan ekuivalen. (c) Saklar penahan kiri tertutup. (d) Lambang rangkaian

Gambar 3. Karakteristik DIAC 2

Apabila tegangan v mempunyai polaritas, maka dioda yang berada di sebelah kiri akan menghantar bila harga v mulai melampaui tegangan breakover Diac. Dalam hal ini saklar penahan kiri tertutup. saat v memiliki polaritas yang berlawanan, maka saklar-penahan kanan yang akan menutup bila v mulai melampaui tegangan breakover. Saat penghantaran arus pada Diac sudah mulai berlangsung, satu-satunya cara untuk membukanya kembali adalah dengan cara pemutusan arus rendah. Ini berarti mengurangi arus sampai di bawah batas aruspenahan dari piranti yang bersangkutan.

C. Alat dan Bahan Tabel 1. Alat dan Bahan Percobaan Karakteristik DIAC Nama

Jumlah

Sumber tegangan AC Variabel 0-

1

30V Resistor 1kΩ

2

Resistor 470Ω

1

Resistor 100Ω

1

Kapasitor 0,22 μF

1

DIAC

1

Osiloskop

1

Multimeter

1

Kabel

secukupnya

3

D. Gambar Rangkaian

Gambar 4. Rangkaian Karakteristik DIAC

Gambar 5. Rangkaian DIAC Sebagai Penyulut

4

E. Langkah Kerja 1. Mempersiapkan alat dan bahan praktikum sesuai dengan tabel 1 2. Mengecek semua koneksi antar kabel dengan alat multimeter. 3. Merangkai komponen sesuai dengan Gambar 4 4. Mengecek rangkaian sebelum sumber tegangan AC dinyalakan. 5. MengON-kan rangkaian. menaikkan secara perlahan Vs sampai DIAC ON, dan mencatat hasil pengukuran dalam tabel 2 6. Gambarkan bentuk gelombang setiap perubahan tegangan 7. Jika sudah, merangkai komponen untuk percobaan DIAC sebagai penyulut sesuai dengan gambar 5 8. MengON-kan rangkaian. menaikkan secara perlahan Vs sampai DIAC ON, dan mencatat hasil pengukuran dalam tabel 3 9. Gambarkan bentuk gelombang setiap perubahan tegangan 10. Mematikan sumber tegangan AC bila telah selesai.

F. Hasil dan Pembahasan 1. Hasil secara Teori

DIAC merupakan komponen yang dapat menghantarkan arus listrik dari dua arah jika diberikan tegangan yang melebihi batas

5

breakovernya. Apabila DIAC diberikan tegangan, Anode 1 akan menghantarkan arus listrik jika tegangan positif yang diberikan melebihi tegangan breakover DIAC. Sebaliknya, apabila DIAC diberikan siklus negatif yang melebih tegangan breakover DIAC dari arah yang berlawanan, maka Anode 2 akan menghantarkan arus listrik. Untuk mengetahui karateristik dari DIAC yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdownnya. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya.

Seperti

terlihat

pada

gambar

tersebut

tegangan

breakdownnya berkisar antara 20 V sampai 40 V. 2. Hasil secara Simulasi

Gambar 6. Hasil Simulasi Karakteristik DIAC pada tegangan 5 Volt

Gambar 7. Hasil Simulasi Karakteristik DIAC pada tegangan 17.5 Volt

6

Gambar 8. Hasil Simulasi Karakteristik DIAC pada tegangan 30 Volt

Gambar 9. Hasil Simulasi Penyulutan DIAC Pada Tegangan 5 Volt

Gambar 10. Hasil Simulasi Penyulutan DIAC Pada Tegangan 21 Volt

7

Gambar 11. Hasil Simulasi Penyulutan DIAC Pada Tegangan 30 Volt. 3. Hasil Praktikum

Tabel 2. Tabel Pengamatan Karakteristik DIAC No

Vs

VA1

VA2

1

2,33 V

2,3 V

100 mV

2

4,23 V

4,22 V

109 mV

3

6,27 V

6,26 V

180 mV

4

8,35 V

8,33 V

175 mV

5

10,5 V

10,5

174 mV

6

13,5 V

13,5 V

164 mV

7

15,4 V

15,4 V

180 mV

8

17,3 V

17,3 V

166 mV

9

19,3 V

19,3 V

165 mV

10

21 V

21 V

160 mV

11

23 V

23 V

158 mV

12

24,7 V

24,7 V

910 mV

13

25,2 V

25,2 V

1,56 V

14

27,2 V

27,2 V

3,09 V

15

28,4 V

28,4 V

3,03 V

16

30 V

30 V

4,73 V

8

Gambar 12. Gelombang DIAC saat Off

Gambar 13. Gelombang DIAC Saat ON

Gambar 14. Kurva Karakteristik DIAC

Tabel 3. Tabel Pengamatan DIAC sebagai Penyulut

9

No

Vs

VA1

VA2

1

2,54

2,53

175 mV

2

4,42

4,41

170 mV

3

6,08

6,07

171 mV

4

8,08

8,07

165 mV

5

10,5

10,5

166 mV

6

12,1

12,1

168 mV

7

14,4

14,4

166 mV

8

16,4

16,4

163 mV

9

18,2

18,2

159 mV

10

20

20

158 mV

11

23,5

23,5

582 mV

12

24,4

23,5

844 mV

13

26,4

22,2

1,43 V

14

28,4

22,3

1,84 V

15

29,8

22,5

2,15 V

Gambar 15. DIAC Sebagai Penyulut Saat OFF

10

Gambar 16. DIAC Sebagai Penyulut saat ON

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan 2 percobaan yaitu pengamatan karakteristik DIAC dan pengamatan DIAC sebagai penyulut. Melalui percobaan Karakteristik DIAC diperoleh data seperti pada tabel 2. Pada percobaan pertama yaitu pengamatan karakteristik DIAC digunakan 2 hambatan tetap yaitu sebesar 1000 Ω dan dengan mengubah-ubah sumber tegangan untuk mengetahui karakteristik dari DIAC sehingga didapatkan parameter-parameter seperti pada tabel 2. Pada hasil simulasi dapat dilihat DIAC mulai bekerja pada saat diberikan tegangan sebesar 17,5 Volt. Selanjutnya dilihat pada tabel hasil pengukuran yaitu pada tabel 2. DIAC mulai bekerja atau terjadinya peningkatan arus pada saat diberikan tegangan sebesar 24,7 V dan terlihat muncul gelombang pada channel 2 ini dikarenakan pada tegangan tersebut adalah tegangan breakover dari DIAC sehingga DIAC dapat mengaliri arus secara signifikan. Dibawah tegangan breakover tersebut DIAC tidak dapat mengaliri arus atau tidak dapat bekerja. Dapat dilihat juga kurva karakteristik X-Y arus akan mengalir secara signifikan ketika telah diberikan tegangan breakovernya.

11

Percobaan selanjutnya adalah pengamatan DIAC sebagai penyulut. Melalui percobaan DIAC sebagai penyulut diperoleh data seperti pada tabel 3. Dengan menambahkan kapasitor yang diparalel sebagai penyulut DIAC guna mengurangi tingkat bouncing dengan memanfaatkan pelepasan muatan yang terjadi secara mendadak. Pada hasil simulasi dapat dilihat DIAC mulai bekerja pada saat diberikan tegangan sebesar 21 Volt. Selanjutnya dilihat pada tabel hasil pengukuran yaitu pada tabel 3. DIAC mulai bekerja atau terjadinya peningkatan arus pada saat diberikan tegangan sebesar 23,5 V dan terlihat pada gelombang terjadi kehilangan beda potensial. Hal ini diakibatkan oleh penyulutan. Dapat sedikit perbedaan antara hasil teori, hasil simulasi dan hasil praktikum. Hal ini disebabkan perbedaan dari jenis DIAC yang digunakan sehingga tegangan breakover nya juga berbeda. Perbedaan selanjutnya didapatkan karena alat ukur yang tidak presisi sehingga hasil pengukuran dapat berubah-ubah namun hasil dari perbedaannya tidak terlampau terlalu signifikan.

b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang mengamati karakteristik DIAC sehingga dapat disimpulkan bahwa DIAC dapat

menghantarkan

harus

ketika

telah

melebihi

tegangan

breakdownnya dan dapat menghantarkan arus secara bolak-balik. DIAC digunakan sebagai penyulut dengan menambahkan kapasitor guna untuk mengurangi tingkat bouncing dengan memanfaatkan pelepasan muatan yang terjadi secara mendadak.

12

G. Pertanyaan 1. Tentukan nilai VBO! 2. Jelaskan karakteristik dari DIAC!

Jawaban: 1. Berdasarkan hasil praktikum karakteristik DIAC, didapatkan nilai VBO atau tegangan pada saat DIAC ON yaitu pada tegangan Vs = 24,7 V, karena pada saat DIAC ON nilai VA2 mengalami perubahan drastis dari mV ke V, sehingga pada tegangan Vs = 24,7 V dikatakan DIAC sudah ON. 2.

DIAC merupakan komponen yang dapat menghantarkan arus listrik dari dua arah jika diberikan tegangan yang melebihi batas breakovernya. Apabila DIAC diberikan tegangan, Anode 1 akan menghantarkan arus listrik jika tegangan positif yang diberikan

13

melebihi tegangan breakover DIAC. Sebaliknya, apabila DIAC diberikan siklus negatif yang melebih tegangan breakover DIAC dari arah yang berlawanan, maka Anode 2 akan menghantarkan arus listrik. Untuk mengetahui karateristik dari DIAC yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdownnya. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Seperti terlihat pada gambar tersebut tegangan breakdownnya berkisar antara 20 V sampai 40 V.

14

Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier)

A. Tujuan

1. Mengetahui tegangan saat ON (VBF) dari SCR 2. Mengetahui karakteristik output SCR 3. Menggambar karakteristik SCR 4. Menjelaskan kegunaan SCR

B. Dasar Teori

SCR (Silicon Controlled Rectifier) adalah piranti 3 (tiga) terminal yang digunakan untuk mengatur arus yang melalui suatu beban. Untuk mengatur arus yang cukup besar yang melalui Anoda-Katoda, hanya diperlukan arus yang kecil dari Gate. Selama arus Anoda-Katoda tetap mengalir, arus Gate dapat dihilangkan setelah satu kali melakukan penyulutan. Bila SCR digunakan pada arus AC, maka hanya akan mengalir arus ke satu arah saja, seperti halnya pada dioda. Pada pengaturan daya AC dengan SCR dikenal istilah sudut tunda penyulutan (firing delay angle) yaitu periode yang hilang sebelum SCR tersulut. Rangkaian penyulut pada Gate dapat berupa R mapun RC. Dengan rangkaian RC akan dapat diatur firing delay angle dalam jangkah yang lebar.

15

Gambar 17. Struktur dan Simbol SCR

Keluaran sebuah SCR dapat diubah ubah secara halus dengan mengubah fasa picu gerbang. Makin awal sinyal pemicu tiba pada setengah siklus positf tegangan anoda maka maka makin lama siklus anoda yang mengalir, maka makin besar pula harga dari arus tersebut. Dengan menggunakan sebuah SCR, suatu arus anoda yang besar dapat disaklarkan dengan menggunakan arus gerbang yang kecil.

Gambar 18. Kurva Karakteristik SCR Pada gambar 18 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

16

lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada datasheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT (gate trigger current). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini.

C. Alat dan Bahan

Tabel 4. Alat dan Bahan Percobaan Karakeristik SCR Nama

Jumlah

Sumber tegangan AC Variabel 0-30V

1

Resistor 1kΩ

2

Resistor 390Ω

1

Kapasitor 0,22 μF

1

DIAC

1

SCR

1

Osiloskop

1

Multimeter

1

Kabel

secukupnya

D. Langkah Kerja

1. Mempersiapkan alat dan bahan praktikum sesuai dengan tabel 4 2. Mengecek semua koneksi antar kabel dengan alat multimeter. 3. Merangkai komponen sesuai dengan Gambar 19 4. Mengecek rangkaian sebelum sumber tegangan AC dinyalakan. 5. MengON-kan rangkaian. menaikkan secara perlahan Vs sampai SCR ON, dan mencatat hasil pengukuran dalam tabel 5 6. Menggambarkan bentuk gelombang setiap perubahan tegangan 7. Mematikan sumber tegangan AC bila telah selesai.

17

E. Gambar Rangkaian

Gambar 19. Rangkaian Percobaan Karakteristik SCR

F. Hasil dan Pembahasan

1. Hasil secara Teori

Gambar 20. Kurva Karakteristik SCR Pada saat tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding 18

yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini. sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short ke katoda. Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus anoda-katoda turun dibawah arus Ih (holding current ).

2. Hasil secara Simulasi

Gambar 21. Grafik Hasil Simulasi Karakteristik SCR pada tegangan 5 Volt

19



Gambar 24. Kurva Karakteristik Hasil Simulasi SCR

3. Hasil Praktikum Tabel 5. Tabel Pengamatan Karakteristik SCR No 1

Vs 4,18 V

VC1

VA

VK

4,18 V

4.03 V

0,07 V

20

VAK 4V

2

10,8 V

10,8 V

10,52 V

0,06 V

10,5 V

3

15,7 V

15,7 V

15,27 V

0,05 V

15,26 V

4

24,8 V

24,8 V

21,4 V

4,2 V

19 V

5

29,8 V

29,8 V

23,5 V

7,48 V

18,6 V

Gambar 25. Gelombang SCR saat Off

Gambar 26. Gelombang SCR saat ON

21

Gambar 27. Kurva Karakteristik SCR

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan pengamatan karakteristik SCR Melalui percobaan Karakteristik SCR diperoleh data seperti pada tabel 5. Dengan mengubah-ubah sumber tegangan untuk mengetahui karakteristik dari SCR sehingga didapatkan parameter-parameter seperti pada tabel 5. Pada hasil simulasi dapat dilihat SCR mulai bekerja pada saat diberikan tegangan sebesar 22 Volt. Selanjutnya dilihat pada tabel hasil pengukuran yaitu pada tabel 5. SCR mulai bekerja atau terjadinya peningkatan arus pada saat diberikan tegangan sebesar 24,8 V dan terlihat muncul gelombang pada channel 2 ini dikarenakan pada tegangan tersebut adalah tegangan breakover dari SCR sehingga SCR dapat mengaliri arus secara signifikan. Dibawah tegangan breakover tersebut SCR tidak dapat mengaliri arus atau tidak dapat bekerja. SCR hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. SCR akan on bila diberi arus pemicu pada gatenya dengan tegangan positif dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besar dari arus penahannya (IH).

22

Dapat dilihat juga pada kurva karakteristik X-Y arus akan mengalir jika (IT) lebih tinggi daripada (IH) dan SCR hanya dapat mengaliri arus satu arah saja. Dapat sedikit perbedaan antara hasil teori, hasil simulasi dan hasil praktikum. Hal ini disebabkan perbedaan dari jenis SCR yang digunakan sehingga tegangan breakover nya juga berbeda. Perbedaan selanjutnya didapatkan karena alat ukur yang tidak presisi sehingga hasil pengukuran dapat berubah-ubah namun hasil dari perbedaannya tidak terlampau terlalu signifikan.

b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang mengamati karakteristik SCR sehingga dapat disimpulkan bahwa SCR dapat menghantarkan arus ketika arus trigger (IT) lebih besar dari arus penghalang (IH) dan hanya dapat menghantarkan arus satu arah saja yaitu anoda menuju ke katoda dan proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi. SCR akan off dengan mengurangi arus trigger (IT) hingga dibawah arus penahan (IH).

G. Pertanyaan

1. Tentukan nilai VBF dari SCR! 2. Jelaskan karakteristik dari SCR ! Jawaban : 1. Berdasarkan hasil praktikum karakteristik SCR, didapatkan nilai VBF atau tegangan pada saat SCR ON yaitu pada tegangan Vs = 23V, 23V, karena pada saat SCR ON nilai VG mengalami perubahan drastis dari mV ke V, sehingga pada tegangan Vs = 23V dikatakan SCR sudah ON

23

2.

Pada saat tegangan breakover Vbo, Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar 11 ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini. sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short ke katoda. Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus anoda-katoda turun dibawah arus Ih (holding current

24

Karakteristik TRIAC A. Tujuan 1. Mengetahui tegangan tegangan saat ON (VBF) dari TRIAC 2. Mengetahui karakteristik output TRIAC 3. Menggambar karakteristik TRIAC 4. Menjelaskan kegunaan TRIAC

B. Dasar Teori TRIAC adalah perangkat semikonduktor berterminal tiga yang berfungsi sebagai pengendali arus listrik. Nama TRIAC ini merupakan singkatan dari

TR Iode

for A lternating

(Trioda C urrent (Trioda

untuk arus bolak

balik). Sama seperti SCR, SCR, TRIAC juga tergolong tergolong sebagai Thyristor Thyristor yang berfungsi sebagai pengendali atau Switching. Namun, berbeda dengan SCR yang hanya dapat dilewati arus listrik dari satu arah (unidirectional), TRIAC memiliki kemampuan yang dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah (bidirectional) ketika dipicu. Terminal Gate TRIAC hanya memerlukan arus yang relatif rendah untuk dapat mengendalikan aliran arus listrik AC yang tinggi dari dua arah terminalnya. TRIAC sering juga disebut dengan Bidirectional Triode Thyristor .Pada .Pada dasarnya, sebuah TRIAC sama dengan dua buah SCR yang disusun dan disambungkan secara antiparalel (paralel yang berlawanan arah) dengan Terminal Gerbang atau Gate-nya dihubungkan bersama menjadi satu. Jika dilihat dari strukturnya, TRIAC merupakan komponen elektronika yang terdiri dari 4 lapis semikonduktor dan 3 Terminal, Ketiga Terminal tersebut diantaranya adalah MT1, MT2 dan Gate. MT adalah singkatan dari Main Terminal. Simbol TRIAC ditunjukkan pada gambar 15 ini TRIAC biasa juga disebut thyristor bi-directional.

25

Gambar 28. Dioda dibias Maju

TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH. Perbedaan antara SCR dan TRIAC dapat dilihat juga pada Rangkaiannya yaitu pada rangkaian TRIAC tidak terdapat dioda hal ini disebabkan karena TRIAC dapat bekerja atau dipicu dengan tegangan positif dan negatif.

Gambar 29. Kurva Karakteristik TRIAC

Selain dengan cara memberi pemicuan melalui teminal gate, tr iac juga dapat dibuat tersambung (on) dengan cara memberikan tegangan yang tinggi

sehingga melampaui tegangan breakover-nya terhadap 26

terminal MT1 dan MT2, namun cara ini tidak diizinkan karena dapat menyebabkan triac akan rusak. Pada saat triac tersambung (on) maka tegangan jatuh maju antara terminal MT1 dan MT2 sangatlah kecil yaitu berkisar antara 0.5 volt sampai dengan 2 volt.

C. Alat dan Bahan Tabel 6. Alat dan Bahan Karakteristik TRIAC Nama

Jumlah


1

30V Resistor 1kΩ

2

Resistor 390 Ω

1

Kapasitor 0,22 μF

1

DIAC

1

TRIAC

1

Osiloskop

1

Multimeter

1

Kabel

secukupnya

D. Langkah Kerja 1. Mempersiapkan alat dan bahan praktikum sesuai dengan tabel 3.1. 2. Mengecek semua koneksi antar kabel dengan alat multimeter. 3. Merangkai komponen sesuai dengan Gambar 4.1. 4. Mengecek rangkaian sebelum sumber tegangan AC dinyalakan. 5. mengON-kan rangkaian. menaikkan secara perlahan Vs sampai TRIAC ON, dan mencatat hasil pengukuran dalam tabel 6.1. 6. Gambarkan bentuk gelombang setiap perubahan tegangan 7. Mematikan sumber tegangan AC bila telah selesai.

27

E. Gambar Rangkaian

Gambar 30. Rangkaian Karakteristik TRIAC


Gambar 31. Kurva Karakteristrik TRIAC

28

TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH. Perbedaan antara SCR dan TRIAC dapat dilihat juga pada Rangkaiannya yaitu pada rangkaian TRIAC tidak terdapat dioda hal ini disebabkan karena TRIAC dapat bekerja atau dipicu dengan tegangan positif dan negatif. Untuk pemicuan TRIAC dengan tegangan positif, polaritas anoda harus lebih positif dibandingkan katodanya sedangkan untuk pemicuan dengan tegangan negative maka polaritas katodanya harus lebih positif dibandingkan anodanya.

2. Hasil Simulasi

Gambar 32. Grafik Hasil Simulasi Karakteristik TRIAC pada tegangan 5 Volt

29



30

Gambar 35. Hasil Simulasi Kurva Karakteristik TRIAC

3. Hasil Praktikum Tabel 7. Tabel Pengamatan Karakteristik TRIAC No

Vs

VC1

VA

VK

VAK

1

6,8

6,8

6,59

0,08

6,52

2

11,1

11,1

10,73

0,06

10,52

3

15,4

15,4

15,16

0,05

15,15

4

24,9

24,6

24,2

0,95

23,6

5

30

28,6

25,4

7,01

19,2

31

Gambar 36. Gelombang TRIAC saat OFF

Gambar 37. Gelombang TRIAC saat ON

Gambar 38. Kurva Karakteristrik TRIAC

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan pengamatan karakteristik TRIAC. Dengan

mengubah-ubah

sumber

tegangan

untuk

mengetahui

karakteristik dari TRIAC sehingga didapatkan parameter-parameter seperti pada tabel 7.

32

Pada hasil simulasi dapat dilihat TRIAC mulai bekerja pada saat diberikan tegangan sebesar 22 Volt. Selanjutnya dilihat pada tabel hasil pengukuran yaitu pada tabel 7. SCR mulai bekerja atau terjadinya peningkatan arus pada saat diberikan tegangan sebesar 24,9 V dan terlihat muncul gelombang pada channel 2 ini dikarenakan pada tegangan tersebut adalah tegangan breakover dari TRIAC sehingga TRIAC dapat mengaliri arus secara signifikan. Dibawah tegangan breakover tersebut TRIAC tidak dapat mengaliri arus atau tidak dapat bekerja. TRIAC hampir sama dengan SCR hanya saja TRIAC dapat mengaliri arus secara bolak balik. Dapat dilihat juga pada kurva karakteristik X-Y arus akan mengalir jika (IT) lebih tinggi daripada (IH) dan TRIAC hanya dapat mengaliri arus satu arah saja. Dapat sedikit perbedaan antara hasil teori, hasil simulasi dan hasil praktikum. Hal ini disebabkan perbedaan dari jenis TRIAC yang digunakan sehingga tegangan breakover nya juga berbeda. Perbedaan selanjutnya didapatkan karena alat ukur yang tidak presisi sehingga hasil pengukuran dapat berubah-ubah namun hasil dari perbedaannya tidak terlampau terlalu signifikan.

b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang mengamati karakteristik TRIAC sehingga dapat disimpulkan bahwa TRIAC hampir sama seperti SCR dapat menghantarkan arus ketika arus trigger (IT) lebih besar dari arus penghalang (IH) hanya saja TRIAC dapat menghantarkan arus secara bolak-balik. TRIAC akan off dengan mengurangi arus trigger (IT) hingga dibawah arus penahan (IH). Pada gelombang tegangan outputnya terlihat kehilangan beda potensial yang disebabkan oleh penyulutan.

33

G. Pertanyaan 1. Tentukan nilai VBF dari TRIAC! 2. Jelaskan Karakteristik TRIAC ! Jawaban : 1. Berdasarkan hasil praktikum karakteristik TRIAC, didapatkan nilai VBF atau tegangan pada saat TRIAC ON yaitu pada tegangan Vs = 24.9V, karena pada saat TRIAC ON nilai VG mengalami perubahan drastis dari mV ke V, sehingga pada tegangan Vs = 24.9V dikatakan TRIAC sudah ON 2.

Gambar 16. Kurva Karakteristik TRIAC Selain dengan cara memberi pemicuan melalui teminal gate, triac juga dapat dibuat tersambung (on) dengan cara memberikan tegangan yang tinggi sehingga melampaui tegangan breakover-nya terhadap terminal MT1 dan MT2, namun cara ini tidak diizinkan karena dapat menyebabkan triac akan rusak. Pada saat triac

34

tersambung (on) maka tegangan jatuh maju antara terminal MT1 dan MT2 sangatlah kecil yaitu berkisar antara 0.5 volt sampai dengan 2 volt

35

Single Phase Half Wave Controlled Rectifier With R Load

A. Tujuan 1. Menentukan tegangan dan arus di setiap sudut 2. Mengetahui karakteristik konverter setengah-gelombang satu fasa 3. Membandingkan hasil praktikum, hasil teori dan hasil simulasi

B. Dasar Teori Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan luaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur / dikendalikan. Komponen semikonduktor daya yang digunakan umumnya berupa SCR yang beroperasi sebagai sakelar, pengubah, dan pengatur. Konverter satu fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik satu fasa, rangkaian konverter dapat dilakukan dalam bentuk penyearahan terkendali setengah gelombang (halfwave), penyearah

gelombang-penuh

(fullwave),

dan

semikonverter.

Pembebanan pada rangkaian penyearah terkendali juga dipasang beban resistif, induktif atau beban resistif-induktif. Penyearah satu fasa terkendali umumnya menggunakan SCR sebagai saklar dayanya. Tegangan pada penyearah terkendali dapat bervariasi tergantung pada sudut penyalaan dari SCR. SCR dinyalakan dengan memberikan pulsa pada gerbangnya dan dimatikan melalui komutasi natural atau komutasi line. Gambar 1 menunjukkan skema penyearah satu fasa setengah gelombang terkendali

36

Gambar 39. Penyearah Setengah Gelombang Terkendali Satu Phasa Dengan Beban R Gambar 39 memperlihatkan ketika penyearah terkendali dibebani resistif. Selama setengah siklus positif tegangan masukan, anode SCR relatif positif terhadap katode sehingga SCR terbias maju. Ketika SCR T1 dinyalakan pada ωt = α, SCR T1 akan tersambung dan arus akan mengalir ke beban. Ketika tegangan masukan mulai negative pada ωt = β, anode SCR akan negatif terhadap katodenya dan SCR T1 akan disebut terbias mundur dan arus tidak mengalir ke beban.

C. Alat dan Bahan Tabel 8. Alat dan Bahan Praktikum Half Wave Rectifier Nama

Jumlah


1

30V Resistor 100 Ω

3

SCR

1

Osiloskop

1

Multimeter

1

Kabel

secukupnya

37

D. Langkah Kerja 1. Mempersiapkan alat dan bahan praktikum sesuai dengan tabel 8 2. Mengecek semua koneksi antar kabel dengan alat multimeter. 3. Merakit alat dan bahan sesuai dengan gambar rangkain diatas 4. Menghidupkan

ossiloscope

dan

kalibrasi,

kemudian

menghubungkan dengan rangkaian percobaan 40 5. mengamati gambar yang ada dilayar ossiloscope, tegangan sumber, tegangan beban(output) dan tegangan gate. 6. mengatur sudut penyalaan trigger pada 0° dengan mengatur R potensio 7. Kemudian

mengatur

sudut

penyalaan

untuk

=

30°,60°,90°,120°,150°,180°. 8. Mengamati dan mencatat nilai tegangan dan arus pada tampilan ossciloscope pada tabel hasil pengukuran 10 9. Setelah selesai semua kmudian melepaskan rangkaian dengan sumber

tegangan

dan

mengumpulkan

mengembalikan pada tempatnya.

38

alat-alat

serta

E. Gambar Rangakaian

Gambar 40. Rangkaian Konverter Setengah-gelombang Satu Fasa Beban R


Gambar 41. Penyearah setengah gelombang terkendali beban R

Ketika setengah periode pertama (polaritas +), T1 dipicu sebesar , maka T1 menjadi ON dari

-

39

, sehingga terjadi tegangan luaran

Vdc. Selanjutnya, saat setengah periode kedua (polaritas -), menjadi OFF pada titik

T1

karena komutasi alami, sehingga tegangan

luaran Vdc = Vo =0 sampai dengan (2

+

), dan seterusnya.

2. Hasil Simulasi Tabel 9. Tampilan Hasil Simulasi Tegangan dan Arus Setiap Sudut BEBAN R Sudut Gambar Gelombang (derajat)

0

30

40



60

90

41

120

150

42

180

3. Hasil Praktikum Tabel 10. Hasil Pengamatan Percobaan penyearah setengan gelombang terkendali dengan beban R

α

UdAV α (V)

IdAV α (A)

25,3

0,7

Gambar Gelombang

(°) 0

43

30

25,9

0,66

60

22,2

0,5

90

15,4

0,3

120

7

0,16

44

150

1,2

0,06

180

0,11

0,02

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan percobaan penyearah setengah gelombang terkendali 1 phasa dengan menggunakan beban R. Seperti yang terlihat pada hasil data praktikum, pada tabel 10 merupakan data pengukuran tegangan dan arus dari setiap sudut penyalaan. Sudut penyalaan

dimulai

dari

0°,30°,60°,90°,120°,150°,180°.

Sehingga

didapatkan hasil data seperti tabel 10. Pada percobaan ini dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya (α) sehingga terjadi kehilangan beda potensial pada gelombang tersebut. Pada hasil simulasi dapat dilihat dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya didapatkan hasil gelombang seperti pada tabel . Saat

45

setengah gelombang positif SCR dalam keadaan forward sehingga setengah gelombang positif akan terbaca sebesar UdAV, namun karena α= 90o maka hanya terbaca ¼ dari gelombang tersebut. Gelombang UdAV merupakan gelombang tegangan sumber (V s). selanjutnya Saat setengah gelombang negative SCR dalam keadaan reverse sehingga setengah gelombang negative tidak akan terbaca atau bernilai nol karena tegangan dalam keadaan block. Gelombang ini merupakan gelombang tegangan pada beban (VR). Dilihat dari tabel . semakin besar α maka nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Dilihat dari hasil teori, hasil simulasi dan hasil praktikum sudah sama sehingga percobaan dari praktikum ini sudah dianggap benar. b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang percobaan setengah gelombang terkendali satu phasa menggunakan beban R dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut α makan nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Dengan menggunakan beban R maka arus dan tegangan akan sefasa.

46

Single Phase Half Wave Controlled Rectifier With L Load

A. Tujuan 1. Menentukan tegangan dan arus di setiap sudut 2. Mengetahui karakteristik konverter setengah-gelombang satu fasa 3. Membandingkan hasil praktikum, hasil teori dan hasil simulasi.

B. Dasar Teori Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan luaran dalam bentuk tegangan

searah

yang

dapat

diatur/

dikendalikan.

Komponen

semikonduktor daya yang digunakan umumnya berupa SCR yang beroperasi sebagai sakelar, pengubah, dan pengatur. Konverter satu fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik satu fasa, rangkaian konverter dapat dilakukan dalam bentuk penyearahan terkendali setengah gelombang (halfwave), penyearah

gelombang-penuh

(fullwave),

dan

semikonverter.

Pembebanan pada rangkaian penyearah terkendali juga dipasang beban resistif, induktif atau beban resistif-induktif.

47

Gambar 42. Hasil Gelombang Penyearah Setengah Gelombang Terkendali Beban Induktif

Ketika tegangan suplai terbalik, thyristor terus melakukan. Selama setengah siklus tegangan negatif, arus terus mengalir sampai energi disimpan dalam resistor. ke sumbernya. Pengaruh beban induktif meningkat pada periode konduksi SCR Selama setengah siklus tegangan negatif, arus ter us menerus ke mengalir sampai energi yang tersimpan dalam induktansi dihamburkan masuk resistor beban dan bagian dari energi diumpankan kembali ke sumbernya. Pengaruh beban induktif meningkat dalam periode konduksi SCR

C. Alat dan Bahan Tabel 11. Alat dan Bahan Praktikum Nama

Jumlah


1

30V Induktor 62,5 mH

3

SCR

1

Osiloskop

1

48

Multimeter

1

Kabel

secukupnya


ossiloscope

dan

kalibrasi,

kemudian

menghubungkan dengan rangkain percobaan 43 5. mengamati gambar yang ada dilayar ossiloscope, tegangan sumber, teganagan beban(output) dan tegangan gate. 6. mengatur sudut penyalaan trigger pada 0° dengan mengatur R potensio 7. Kemudian

mengatur

sudut

penyalaan

untuk

α=


tegangan

dan

mengumpulkan


49

alat-alat

serta

E. Gambar Rangkaian

Gambar 43. Rangkaian Konverter Setengah-gelombang Satu Fasa Beban L


Gambar 44 . Penyearah setengah gelombang terkendali beban L

50

Pada setengah siklus positif, SCR T 1 dipicu sebesar α sampai dengan β , hal ini disebabkan sifat induktor (L). Hal ini berarti sudut konduksi SCR T1 sebesar (β – α). Selanjutnya, mulai titik β sampai dengan (2π + α) SCR T1 menjadi off. Ketika sudut pemicuan sebesar 0° < α ≤ 90° akan terjadi proses penyearahan (rectifing), sedangkan pada sudut pemicuan 90° < α ≤ 180° akan terjadi proses pembalikan (inverting).

2. Hasil secara Simulasi Tabel 12. Tampilan Hasil Simulasi Tegangan dan Arus Setiap Sudut BEBAN L Sudut Gambar Gelombang (derajat)

0

51



30

60

52

90

120

53

150

180

54

3. Hasil Praktikum Tabel 13. Hasil Pengamatan Percobaan penyearah setengan gelombang terkendali dengan beban L α

UdAV

IdAV α

(°)

α (V)

(A)

0

89,5

1,9

30

36,8

1,7

60

29,6

1,3

Gambar Gelombang

55

90

18,6

0,52

120

7,7

0,15

150

1,2

0,08

56

180

0,19

0,03

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan percobaan penyearah setengah gelombang terkendali 1 phasa dengan menggunakan beban L. Seperti yang terlihat pada hasil data praktikum, pada tabel 13 merupakan data pengukuran tegangan dan arus dari setiap sudut penyalaan. Sudut penyalaan

dimulai

dari

0°,30°,60°,90°,120°,150°,180°.

Sehingga

didapatkan hasil data seperti tabel 13. Pada percobaan ini dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya (α) sehingga terjadi kehilangan beda potensial pada gelombang tersebut. Pada hasil simulasi dapat dilihat dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya didapatkan hasil gelombang seperti pada tabel . Saat setengah gelombang positif SCR dalam keadaan forward sehingga setengah gelombang positif akan terbaca sebesar UdAV, namun karena α= 90o maka hanya terbaca ¼ dari gelombang tersebut. Gelombang UdAV merupakan gelombang tegangan sumber (V s). Gelombang ini merupakan gelombang tegangan pada beban (V R). Dilihat dari tabel . semakin besar α maka nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Dikarenakan menggunakan beban L terdapat proses

57

pembalikan (inverting) sehingga pada beban muncul siklus tegangan negatif.

b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang percobaan setengah gelombang terkendali satu phasa menggunakan beban L dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut α makan nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Dengan menggunakan beban L maka terjadi proses pembalikan (inverting) sehingga pada beban muncul siklus tegangan negatif

58

SINGLE PHASE HALF WAVE CONTROLLED RECTIFIER WITH RL LOAD

A. Tujuan 1. Menentukan tegangan dan arus di setiap sudut 2. Mengetahui karakteristik konverter setengah-gelombang satu fasa 3. Membandingkan hasil praktikum, hasil teori dan hasil simulasi. B. Dasar Teori Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan luaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur / dikendalikan. Komponen semikonduktor daya yang digunakan umumnya berupa SCR yang beroperasi sebagai sakelar, pengubah, dan pengatur. Konverter satu fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik satu fasa, rangkaian konverter dapat dilakukan dalam bentuk penyearahan terkendali setengah gelombang (halfwave), penyearah

gelombang-penuh

(fullwave),

dan

semikonverter.


59

Gambar 43. Penyearah Setengah Gelombang Terkendali Satu Fasa Beban RL Pada setengah siklus positif, SCR T1 dipicu sebesar α sampai dengan β , hal ini disebabkan sifat induktor (L). Hal ini berarti sudut konduksi SCR T1 sebesar (β – α). Selanjutnya, mulai titik β sampai dengan (2π + α) SCR T1 menjadi off. Ketika sudut pemicuan sebesar 0° < α ≤ 90° akan terjadi proses penyearahan (rectifing), sedangkan pada sudut pemicuan 90° < α ≤ 180° akan terjadi proses pembalikan (inverting).


Jumlah


1

30V Induktor 62,5 mH

1

Resistor

1

60

SCR

1

Osiloskop

1

Multimeter

1

Kabel

secukupnya

D. Gambar Rangkaian

Gambar 44. Rangkaian Konverter Setengah-gelombang Satu Fasa Beban RL E. Langkah Kerja 1. Mempersiapkan alat dan bahan praktikum sesuai dengan tabel 15 2. Mengecek semua koneksi antar kabel dengan alat multimeter. 3. Merakit alat dan bahan sesuai dengan gambar rangkain diatas 4. Menghidupkan

ossiloscope

dan

kalibrasi,

kemudian

menghubungkan dengan rangkain percobaan 45 5. mengamati gambar yang ada dilayar ossiloscope, tegangan sumber, teganagan beban(output) dan tegangan gate.

61

6. mengatur sudut penyalaan trigger pada 0° dengan mengatur R potensio 7. Kemudian

mengatur

sudut

penyalaan

untuk

=

30°,60°,90°,120°,150°,180°. 8. Mengamati dan mencatat nilai tegangan dan arus pada tampilan ossciloscope pada tabel hasil pengukuran 17. 9. Setelah selesai semua kmudian melepaskan rangkaian dengan sumber

tegangan

dan

mengumpulkan

alat-alat

serta



Gambar 45. Penyearah setengah gelombang terkendali beban RL

Pada setengah siklus positif, SCR T1 dipicu sebesar α sampai dengan β , hal ini disebabkan sifat induktor (L). Hal ini berarti sudut konduksi SCR T1 sebesar (β – α). Selanjutnya, mulai titik β sampai

62

dengan (2π + α) SCR T1 menjadi off. Ketika sudut pemicuan sebesar 0° < α ≤ 90° akan terjadi proses penyearahan (rectifing), sedangkan pada sudut pemicuan 90° < α ≤ 180° akan terjadi proses pembalikan (inverting).

2. Hasil Simulasi Tabel 16. Tampilan Hasil Simulasi Tegangan dan Arus Setiap Sudut  BEBAN RL Sudut Gambar Gelombang (derajat)

0

63

30

60

64

90

120

65

150

180

66

3. Hasil Praktikum Tabel 17. Hasil Pengamatan Percobaan penyearah setengan gelombang terkendali dengan beban RL α

UdAV

IdAV α

(°)

α (V)

(A)

0

26

0,66

30

26,4

0,6

Gambar Gelombang

67

60

22,2

0,4

90

14,8

0,166

120

6,5

0,08

150

0,75

0,04

68

180

0,37

0,02

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan percobaan penyearah setengah gelombang terkendali 1 phasa dengan menggunakan beban RL. Seperti yang terlihat pada hasil data praktikum, pada tabel 17 merupakan data pengukuran tegangan dan arus dari setiap sudut penyalaan. Sudut penyalaan

dimulai

dari

0°,30°,60°,90°,120°,150°,180°.

Sehingga

didapatkan hasil data seperti tabel 17. Pada percobaan ini dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya (α) sehingga terjadi kehilangan beda potensial pada gelombang tersebut. Pada hasil simulasi dapat dilihat dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya didapatkan hasil gelombang seperti pada tabel . Saat setengah gelombang positif SCR dalam keadaan forward sehingga setengah gelombang positif akan terbaca sebesar UdAV, namun karena α= 90o maka hanya terbaca ¼ dari gelombang tersebut. Gelombang UdAV merupakan gelombang tegangan sumber (V s). Gelombang ini merupakan gelombang tegangan pada beban (V R). Dilihat dari tabel . semakin besar α maka nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Dikarenakan menggunakan beban RL terdapat proses pembalikan (inverting) sehingga pada beban muncul siklus tegangan

69

negatif namun lebih kecil dibandingkan dengan hanya menggunakan beban L.

b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang percobaan setengah gelombang terkendali satu phasa menggunakan beban L dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut α makan nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Dengan menggunakan beban L maka terjadi proses pembalikan (inverting) sehingga pada beban muncul siklus tegangan negatif. Namun lebih kecil dibandingkan hanya menggunakan beban L

70

SINGLE PHASE HALF WAVE CONTROLLED RECTIFIER WITH RL LOAD AND FREE WHEELING DIODE

A. Tujuan 1. Menentukan tegangan dan arus di setiap sudut 2. Mengetahui karakteristik konverter setengah-gelombang satu fasa 3. Membandingkan hasil praktikum, hasil teori dan hasil simulasi. B. Dasar Teori Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan luaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur / dikendalikan. Komponen semikonduktor daya yang digunakan umumnya berupa SCR yang beroperasi sebagai sakelar, pengubah, dan pengatur. Konverter satu fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik satu fasa, rangkaian konverter dapat dilakukan dalam bentuk penyearahan terkendali setengah gelombang (halfwave), penyearah

gelombang-penuh

(fullwave),

dan

semikonverter.


71

Gambar 46. Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Terkendali Satu Phasa Beban RL dengan Freewheeling Dioda Pada saat tegangan input melintasi titik nol, dioda free-wheeling akan bekerja melalukan arus yang tersimpan pada beban L bersirkulasi di beban sampai energi magnetic yang tersimpan pada induktansi menjadi nol, dengan demikian tidak dikembalikan ke sumber ac, sebagaimana pada penyearah beban R+L tampa dioda free-wewling,


Jumlah

Sumber tegangan AC Variabel 030V Induktor 62,5 mH

1

Resistor

1

SCR

1

Dioda

1

Osiloskop

1

Multimeter

1

Kabel

Secukupnya

72

1


ossiloscope

dan

kalibrasi,

kemudian

menghubungkan dengan rangkain percobaan 47 5. mengamati gambar yang ada dilayar ossiloscope, tegangan sumber, teganagan beban(output) dan tegangan gate. 6. mengatur sudut penyalaan trigger pada 0° dengan mengatur R potensio 7. Kemudian

mengatur

sudut

penyalaan

untuk

=


tegangan

dan

mengumpulkan


73

alat-alat

serta

E. Hasil dan Pembahasan 1. Hasil secara Teori

Gambar 47. Penyearah setengah gelombang terkendali beban RL dan free wheeling diode

Pada setengah siklus positif, SCR T1 dipicu sebesar α sampai dengan β , hal ini disebabkan sifat induktor (L). Hal ini berarti sudut konduksi SCR T1 sebesar (β – α). Selanjutnya, mulai titik β sampai dengan (2π + α) SCR T1 menjadi off. Ketika sudut pemicuan sebesar 0° < α ≤ 90° akan terjadi proses penyearahan (rectifing), sedangkan pada sudut pemicuan 90° < α ≤ 180° akan terjadi proses pembalikan (inverting). Sehingga proses pembalikan ini biasanya dipasang diode komutasi yang duhubungkan paralel terbalik dengan beban RL. Ketika dipasang diode komutasi, maka β = π, sehingga seperti konverter setengan gelombang beban R. Pada saat tegangan input melintasi titik nol, dioda free-wheeling akan

bekerja melalukan arus yang tersimpan pada beban L

bersirkulasi di beban sampai energi magnetic yang tersimpan pada induktansi menjadi nol, dengan demikian tidak dikembalikan ke sumber ac, sebagaimana pada penyearah beban R+L tampa dioda freewewling,

74

2. Hasil Simulasi Tabel 19. Tampilan Hasil Simulasi Tegangan dan Arus Setiap Sudut  BEBAN RL FWD Sudut Gambar Gelombang (derajat)

0

75

30

60

76

90

120

77

150

180

78

3. Hasil Praktikum Tabel 20. Hasil Pengamatan Percobaan penyearah setengan gelombang terkendali dengan beban RL Freewheeling Dioda α

UdAV

IdAV α

(°)

α (V)

(A)

0

26

0,66

30

26,4

0,6

60

22,2

0,4

Gambar Gelombang

79

90

14,8

0,166

120

6,5

0,08

150

0,75

0,04

180

0,37

0,02

80

4. Pembahasan dan Kesimpulan a. Pembahasan Pada praktikum ini dilakukan percobaan penyearah setengah gelombang terkendali 1 phasa dengan menggunakan beban RL. Seperti yang terlihat pada hasil data praktikum, pada tabel 20 merupakan data pengukuran tegangan dan arus dari setiap sudut penyalaan. Sudut penyalaan

dimulai

dari

0°,30°,60°,90°,120°,150°,180°.

Sehingga

didapatkan hasil data seperti tabel 20. Pada percobaan ini dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya (α) sehingga terjadi kehilangan beda potensial pada gelombang tersebut. Pada hasil simulasi dapat dilihat dengan mengubah-ubah sudut penyalaannya didapatkan hasil gelombang seperti pada tabel . Saat setengah gelombang positif SCR dalam keadaan forward sehingga setengah gelombang positif akan terbaca sebesar UdAV, namun karena α= 90o maka hanya terbaca ¼ dari gelombang tersebut. Gelombang UdAV merupakan gelombang tegangan sumber (V s). Gelombang ini merupakan gelombang tegangan pada beban (V R). Dilihat dari tabel . semakin besar α maka nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. Pada saat tegangan input melintasi titik nol, dioda freewheeling akan bekerja melalukan arus yang tersimpan pada beban L bersirkulasi di beban sampai energi magnetic yang tersimpan pada induktansi menjadi nol, dengan demikian tidak dikembalikan ke sumber ac, sebagaimana pada penyearah beban R+L tampa dioda freewewling. b. Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan yang diperoleh tentang percobaan setengah gelombang terkendali satu phasa menggunakan beban L dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut α makan nilai tegangan UdAV akan semakin kecil dikarenakan arus mulai mengalir dari sumber ke beban ketika pada sudut α tersebut. . Pada saat

81

tegangan input melintasi titik nol, dioda free-wheeling akan bekerja melalukan arus yang tersimpan pada beban L bersirkulasi di beban sampai energi magnetic yang tersimpan pada induktansi menjadi nol, dengan demikian tidak dikembalikan ke sumber ac, sebagaimana pada penyearah beban R+L tampa dioda free-wewling.

82

Laporan Praktikum Elektronika Daya

Recommend Documents