BAB III PERANGKAT CATU DAYA

BAB III PERANGKAT CATU DAYA

3.1

Transformator Fasa Tunggal Transformator atau trafo adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan

dan mengubah energy listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi electromagnet. Trafo digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan trafo dalam system tenaga listrik memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk setiap kebutuhan, misalnya kebutuhan listrik bertegangan tinggi dalam pengiriman listrik jarak jauh. Dalam bidang tenaga listrik pemakaian trafo dikelompokkan menjadi: a. Trafo daya b. Trafo distribusi c. Trafo pengukuran; yang terdiri atas trafo arus dan trafo tegangan Kerja trafo yang berdasarkan induksi electromagnet, menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan magnet ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama. Ada banyak cara mengklasifikasikan trafo. Salah satunya adalah berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti, dikenal dua macam trafo, yaitu tipe inti dan tipe cangkang.

18

(a)

(b)

Gambar 3.1 a.Trafo tipe cangkang; b. Trafo tipe inti

3.1.1

Keadaan Transformator Tanpa Beban

Gambar 3.2

Skema trafo tanpa beban

19

Bila kumparan primer suatu trafo dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoida, akan mengalirlah arus primer I0 yang juga sinusoida dan dengan menganggap belitan N 1 reaktif murni, I0 akan tertinggal 90 0 dari V1. Arus primer I0 menimbulkan fluks (Ф) yang sefasa dan juga membentuk sinusoida.

Ф = Фmax sin ωt

(3.1)

ω= 2πf

(3.2)

Dengan:

Fluks yang sinusoida ini akan menghasilkan tegangan induksi e1 (hukum Farraday)

e1 = - N1

(3.3)

dengan mensubstitusi persamaan (3.1) ke persamaan (3.3), maka: = - N1 ωФmax

e 1 = - N1

(3.4)

Harga efektifnya:

E1 =

= 4,44 N1 f Фmax

(3.5)

Pada rangkaian sekunder, besar fluks (Ф) bersama tadi menimbulkan: e2 = - N2

(3.6)

Berdasarkan cara yang sama dalam menghitung e 1, maka akan didapat harga efektif E 2 sebesar: 20

E2 =

= 4,44 N2 f Фmax

(3.7)

Jika kita bandingkan antara persamaan (3.5) dengan (3.7), maka akan didapatkan:

=

(3.8)

Dengan mengabaikan rugi tahanan dan adanya fluks bocor, maka:

(3.9) dimana : Ф= fluks listrik (N m2/C) ω= kecepatan sudut (radian) f = frekuensi (Hz) N1 = jumlah lilitan pada sisi primer (lilitan) N2 = jumlah lilitan pada sisi sekunder (lilitan) e 1 = tegangan induksi pada kumparan primer (volt) e 2 = tegangan induksi pada kumparan sekunder (volt) E 1 = Nilai efektif tegangan induksi pada sisi primer (volt) E 2 = Nilai efektif tegangan induksi pada sisi sekunder (volt) V1 = Tegangan terminal sisi primer (volt) V2 = tegangan terminal sisi sekunder (volt) 21

a = perbandingan transformasi

3.1.2

Keadaan Transformator Berbeban Apabila kumparan sekunder dihubungkan dengan beban Z, I2 mengalir pada

kumparan sekunder, dengan I2 = V2 / ZL dengan θ 2 = faktor kerja beban.

Gambar 3.3

Skema trafo dengan beban

Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) N2 I2 yang cenderung menentang fluks (Ф) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan IM. Agar fluks bersama itu tak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir I’2 yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi: I1 = I0 + I’2

(3.10)

Bila rugi besi diabaikan (Ic diabaikan) maka I0 = IM I1 = IM + I’2

(3.11)

22

Untuk menjaga agar fluks tetap tidak berubah sebesar ggm yang dihasilkan oleh arus pemagnetan I M saja, berlaku hubungan: N1IM = N1I1 – N2I2

(3.12)

Jika persamaan (3.11) disubstitusi ke persamaan (3.12), maka akan didapatkan: N1IM = N1(IM + I’2) – N2I2

(3.13)

N1I’2 = N2I2

(3.14)

hingga:

karena nilai IM dianggap kecil, maka I’2 = I1. Jadi: N1I1 = N2I2 atau

(3.15)

dimana : I1 = Arus yang mengalir pada sisi primer (ampere) I2 = Arus beban atau arus yang mengalir pada sisi sekunder (ampere) IM = Arus pemagnetan (ampere)

3.2

Transformator Tiga Fasa Pada industri besar umumnya menggunakan trafo tiga fasa untuk beban-

beban berkapasitas besar. Penggunaan trafo tiga fasa jauh lebih ekonomis dibandingkan dengan menggunakan tiga buah trafo fasa tunggal yang dihubungkan. Di bawah ini adalah konstruksi dari trafo tiga fasa. 23

Gambar 3.4

Konstruksi trafo tiga fasa

Pada dasarnya ada empat macam cara menghubungkan trafo tiga fasa, yaitu hubung bintang-bintang, hubung bintang-delta, hubung delta-bintang, hubung deltadelta.

3.2.1

Hubung Bintang-bintang Ketika transformator dihubungkan secara bintang-bintang, yang perlu

diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line ke netral (fase ke netral). Cara untuk mencegah menyimpangan adalah menghubungkan netral untuk primer ke netral sumber yang biasanya dengan cara ditanahkan (ground), seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut.

Gambar 3.5

Hubung bintang-bintang trafo tiga fasa

24

Untuk trafo hubung bintang-bintang, berlaku : VL = √3 . Vph

(3.16)

IL = Iph

(3.17)

dimana : VL = Tegangan pada beban (volt) Vph = Tegangan fasa ke fasa (volt) IL = Arus beban (ampere) Iph = Arus fasa ke fasa (ampere)

3.2.2

Hubung Bintang-delta Sebagian besar jenis hubungan ini digunakan pada sisi terima saluran

transmisi dimana tegangan mulai diturunkan. Lilitan primer adalah dengan hubungan bintang (Y) dengan netral ditanahkan. Sementara lilitan sekunder adalah hubungan delta (Δ).

Gambar 3.6

Hubung bintang-delta trafo tiga fasa 25

Rasio antara sekunder dan primer tegangan fasa-fasa adalah 1/√3 kali rasio setiap trafo. Terjadi sudut 30° antara tegangan fasa-fasa antara primer dan sekunder yang berarti bahwa trafo Y-Δtidak bisa diparalelkan dengan trafo Y-Y atau trafo ΔΔ.

3.2.3

Hubung Delta-bintang Pada hubungan delta-bintang, tegangan yang melalui setiap lilitan primer

adalah sama dengan tegangan line masukan. Tegangan saluran keluaran adalah sama dengan 1,73 kali tegangan sekunder yang melalui setiap transformator. Arus line pada phasa A, B dan C adalah 1,73 kali arus pada lilitan sekunder. Arus line pada fasa 1, 2 dan 3 adalah sama dengan arus pada lilitan sekunder. Hubungan delta-bintang menghasilkan beda fasa 30° antara tegangan saluran masukan dan saluran transmisi keluaran. Maka dari itu, tegangan line keluaran E12 adalah 30° mendahului tegangan line masukan EAB, seperti dapat dilihat dari diagram phasor. Jika saluran keluaran memasuki kelompok beban terisolasi, beda fasanya tidak masalah. Tetapi jika saluran dihubungkan paralel dengan saluran masukan dengan sumber lain, beda phasa 30° mungkin akan membuat hubungan paralel tidak memungkinkan, sekalipun jika saluran tegangannya sebaliknya identik. Keuntungan penting dari hubungan bintang adalah bahwa akan menghasilkan banyak isolasi/penyekatan yang dihasilkan di dalam transformator. Lilitan HV (high Voltage/tegangan tinggi) telah diisolasi/dipisahkan hanya 1/1,73 atau 58% dari tegangan saluran.

26

Gambar 3.7

Hubung delta-bintang trafo tiga fasa

Tabel 3.1 merupakan hubungan antara arus dan tegangan pada sambungan delta-bintang. Tabel 3.1

Hubungan arus dan tegangan hubung delta-bintang trafo tiga fasa

Sumber

Delta

Bintang

Tegangan (V) Tegangan kumparan = V Tegangan kumparan = V√3 Arus (I)

3.2.4

Arus kumparan = I√3

Arus kumparan = I

Hubung Delta-delta Pada gambar 3.7 baik belitan primer dan sekunder dihubungkan secara delta.

Belitan primer terminal R, S dan T dihubungkan dengan suplai tegangan 3 fasa. Sedangkan belitan sekunder terminal R, S dan T disambungkan dengan sisi beban. Pada hubungan Delta (segitiga) tidak ada titik netral, yang diperoleh ketiganya merupakan

tegangan

line

ke

line,

yaitu

L1,

L2

dan

L3.

Dalam hubungan delta-delta (lihat gambar 3.7), tegangan pada sisi primer (sisi masukan) dan sisi sekunder (sisi keluaran) adalah dalam satu fasa. Dan pada 27

aplikasinya (lihat gambar 3.8), jika beban imbang dihubungkan ke saluran 1-2-3, maka hasil arus keluaran adalah sama besarnya. Hal ini menghasilkan arus line imbang dalam saluran masukan A-B-C. Seperti dalam beberapa hubungan delta, bahwa arus line adalah 1,73 kali lebih besar dari masing-masing arus Ip (arus primer) dan Is (arus sekunder) yang mengalir dalam lilitan primer dan sekunder. Power rating untuk transformator 3 fasa adalah 3 kali rating transformator tunggal.

Gambar 3.8

Hubung delta-delta pada belitan trafo tiga fasa

Gambar 3.9

Hubung delta-delta trafo tiga fasa

Pada trafo tiga fasa yang dihubungkan delta-delta, berlaku: IL = √3 . Iph

(3.18) 28

VL = Vph 3.3

(3.19)

Generator Sinkron Tegangan output dari generator sinkron adalah tegangan bolak-balik, karena

itu generator sinkron disebut juga generator AC. Perbedaan prinsip antara generator DC dengan generator AC adalah untuk generator DC, kumparan jangkar ada pada bagian rotor dan terletak diantara kutubkutub magnit yang tetap ditempat, diputar oleh tenaga mekanik. Pada generator AC, konstruksinya sebaliknya, yaitu kumparan jangkar disebut juga kumparan stator karena berada pada tempat yang tetap, sedangkan kumparan rotor bersama-sama dengan kutub magnit diputar oleh tenaga mekanik. Jika kumparan rotor yang berfungsi sebagai pembangkit kumparan medan magnit yang terletak diantara kutub magnit utara dan selatan diputar oleh tenaga air atau tenaga lainnya, maka pada kumparan rotor akan timbul medan magit atau fluks yang bersifat bolak-balik atau fluks putar. Fluks putar ini akan memotong-memotong kumparan stator, sehingga pada ujung-ujung kumparan stator akan timbul gaya gerak listrik (ggl) karena pengaruh induksi dari fluks putar tersebut. Ggl yang timbul pada kumparan stator juga bersifat bolak-balik, atau berputar dengan kecepatan sinkron terhadap kecepatan putar rotor.

29

Gambar 3.10

Konstruksi generator

Frekuensi keluaran dari tegangan alternator tergantung kepada kecepatan rotasi dari rotor dan jumlah kutubnya. Semakin cepat, semakin tinggi pula frekuensinya. Semakin lambat, semakin rendah pula frekuensinya. Semakin banyak kutub pada rotor, semakin tinggi pula frekuensinya pada kecepatan tertentu. Ketika rotor telah berotasi beberapa derajat sehingga dua kutub berdekatan (utara dan selatan) telah melewati satu belitan, tegangan yang diinduksikan dalam belitan tersebut akan bervariasi hingga selesai satu siklus. Untuk suatu frekuensi yang ditentukan, semakin banyak jumlah kutub, semakin lambat kecepatan putaran. Prinsip ini dapat dijelaskan sebagai berikut, misalkan; sebuah generator dua kutub harus berotasi dengan kecepatan empat kali lipat dari kecepatan generator delapan kutub untuk menghasilkan frekuensi yang sama dari tegangan yang dibangkitkan. Frekuensi pada semua generator ac dalam satuan hertz (Hz), yaitu banyaknya siklus

30

per detik, berkaitan dengan jumlah kutub dan kecepatan rotasi sesuai dengan persamaan berikut: f=

(3.20)

dimana: f = frekuensi (Hz) n = jumlah putaran (rpm) p = jumlah kutub generator.

Generator sinkron yang banyak dijumpai pada industry adalah generator tiga fasa, dalam hal ini jumlah kumparan stator ada tiga kelompok atau tiga fasa. Besar ggl induksi kumaran stator atau ggl induksi armature per fasa adalah : Ea /ph = 4,44 . f . M . Ф. Kd

(3.21)

dimana: E a/ph = ggl armature per fasa (volt) f = frekuensi =(Hz) M = jumlah kumparan per fasa Kd = faktor distribusi Selain itu, untuk menghitung kapasitas daya dari generator pun dapat menggunakan persamaan-persamaan berikut :

P = V . I1Ø

(3.22) atau

P = V . √3 . I3Ø

(3.23)

31

dimana: P = Kapasitas daya generator (kVA) V = Tegangan output generator (V) I1Ø = Arus output generator fasa tunggal (A) I3Ø = Arus output generator tiga fasa (A)

3.3.1

Generator Sinkron Tanpa Beban Dengan memutar generator pada kecepatan sinkron dan rotor diberi

arus medan (If), maka tegangan (E a ) akan terinduksi pada kumparan jangkar stator. Bentuk hubungannya diperlihatkan pada persamaan berikut.

Ea = c.n.φ

(3.24)

dimana: Ea = Tegangan (volt) c = konstanta mesin n = putaran sinkron (rpm) φ= fluks yang dihasilkan oleh If (N m2/C) Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, karenanya tidak terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (If). Apabila arus medan (If) diubah-ubah harganya, akan diperoleh harga Ea seperti yang terlihat pada kurva sebagai berikut.

32

Gambar 3.11

3.3.2

Karakteristik tanpa beban generator sinkron

Generator Sinkron Berbeban Dalam keadaan berbeban arus jangkar akan mengalir dan mengakibatkan

terjadinya reaksi jangkar. Reaksi jangkar besifat reaktif karena itu dinyatakan sebagai reaktansi, dan disebut reaktansi magnetisasi (Xm). Reaktansi pemagnet (Xm) ini bersama-sama dengan reaktansi fluks bocor (Xa) dikenal sebagai reaktansi sinkron (Xs) . Persamaan tegangan pada generator adalah: Ea = V + I.Ra + j I.Xs

(3.25)

Xs = Xm + Xa

(3.26)

dimana: Ea = tegangan induksi pada jangkar (volt) V = tegangan terminal output (volt) Ra = resistansi jangkar (ohm) Xs = reaktansi sinkron (ohm) 33

3.4

Batere Batere adalah suatu alat penyimpan energi listrik yang dapat diisi (charge)

setelah energi yang digunakan. Kapasitas atau kemampuan menyimpaan energi ditentukan oleh semua komponen didalam batere seperti jenis material yang digunakan dan jenis elektrolitenya sehingga dikenal batere asam dan batere alkali. Alat untuk mengisi energi listrik kedalam betere biasanya menggunakan rectifier yang berfungsi mengubah arus bolak-balik menjadi searah dan tegangan outputnya sesuai dengan tegangan batere. Kapasitas rectifier ini ditentukan oleh kapasitas batere, sehingga besarnya arus dan tegangan pengisian serta waktu sangat menentukan kondisi batere. Jika tegangan baik dan sesuai (lebih tinggi dari pada tegangan batere) sehingga arus pengisian dapat mengalir mengisi batere tersebut. Untuk

mengetahui

apakah

batere

sudah

terisi

penuh

dan

dapat

menyimpannya dengan baik maka perlu dilakukan pengukuran kondisi batere dengan cara menguji secara simulasi beban yang dapat diatur sehingga arusnyapun dapat diatur pada arus yang tetap maka tegangan batere akan turun dari nominalnya. Waktu penurunan tegangan dibandingkan dengan karakteristik batere tersebut maka dapat diketahui kondisi batere tersebut, apakah mempunyai kapasitas yang baik atau buruk < 40 %.

3.4.1

Proses Pengisian Batere Ketika arus melalui eletrolite KOH sehingga molekul memisahkan diri

menjadi ion K+ dan (OH-). Ion (OH-) bergerak ke plate +ve dan ion K+ menuju plate –ve. Jadi plate +ve mengubah ion 2Ni(OH)3, begitu juga plate –ve akan merubah Fe. Sebebnarnya disini tidak terjadi perubahan komposisi dari elelktrolite

34

dan spesifik gravity tetap konstan selama proses pengisian dan pengosongan (charging dan discharging).

3.4.2

Proses Pengosongan Batere Terjadi

plate plate

+ve

proses

kebalikan

adalah

–ve

terhadap

2Ni(OH)3

adalah

Fe

+ +

proses K 2KOH

pengisian →

dimana,

2Ni(OH)+2KOH →

Fe(OH)2

Disini terjadi proses perubahan menjadi seperti keadaan semula. Selama pengosongan diperoleh keuntungan kondisi yang tetap dimana merupakan keuntungan yang besar dibandingkan dengan batere asam.

3.4.3

Jumlah dan Kapasitas Batere Jumlah batere yang dibutuhkan dalam satu bank untuk mencatu suatu beban

dapat ditentukan dengan mengetahui berapa tegangan kerja yang dibutuhkan beban tersebut. Untuk mengetahui besar tegangan ini dapat dilihat pula pada rectifier karena rectifier juga mencatu beban yang sama. Untuk menghitungnya dapat menggunakan rumus :

Jumlah batere yang dibutuhkan =

(3.27)

Kapasitas suatu batere adalah menyatakan besarnya arus listrik (Ampere) batere yang dapat disuplai / dialirkan ke suatu rangkaian luar atau beban dalam jangka waktu ( jam) tertentu, untuk memberikan tegangan tertentu Kapasitas batere (Ah) dinyatakan sebagai berikut : 35

C=I.t

(3.28)

dimana : C = kapasitas batere (Ampere hour atau Ah) I = arus listrik (Ampere) t = waktu (jam)

Seandainya batere-batere tersebut memiliki kapasitas yang berbeda-beda namun disusun parallel untuk membagi rata beban yang ada, maka untuk menghitung lama waktu yang dapat mereka tangani untuk mencatu energy listrik sebesar :

t=

(3.29)

dimana : ΣC = total kapasitas seluruh batere (Ampere hour atau Ah) ΣI = total arus beban yang ada (Ampere)

Selain itu, biasanya batere-batere ini disusun seri dan disatukan dalam satu bank. Hal ini dimaksudkan agar dapat diperoleh tegangan yang diinginkan untuk mencatu beban-beban arus searah dalam keadaan darurat. Dalam penentuan jumlah batere yang dibutuhkan untuk mencatu suatu beban, maka harus diketahui kapasistas dari beban tersebut. Kemudian untuk mengetahui berapa daya total dapat menggunakan rumus berikut :

P=V.I

(3.30) 36

dimana : P = daya (VA atau watt) V = tegangan (volt)

3.5

Rectifier

3.5.1

Fungsi Rectifier

Fungsi dasar dari rectifier pada suatu instalasi catu daya telekomunikasi adalah: 1. Mengubah tegangan input arus bolak-balik (AC) menjadi tegangan arus searah

(DC)

yang

sesuai

dengan

karakteristik

beban

(perangkat

telekomunikasi) yang dicatunya 2. Mengisi, menormalisasikan kapasitas batere dan menjaga kondisi kapasitas penuh (Full Charge) dalam kondisi kerja normal

3.5.2

Prinsip Dasar Rectifier

Filter

Transformer Rectifier

Gambar 3.12

Prinsip kerja rectifier

a. Prinsip Kerja Rangkaian penyearah yang sederhana ini akan mengubah catuan input tegangan AC menjadi tegangan output DC melalui proses perubahan 37

tegangan pada trafo input kemudian disearahkan pada rangkaian rectifier yang selanjutnya akan difilter untuk menghilangkan bagian ripple pada output DC sehingga dihasilkan tegangan DC yang dikehendaki. Pada rangkaian di atas merupakan bagan suatu rangkaian penyearah sederhana tanpa dilengkapi dengan stabilisator. Rangkaian penyearah seperti ini kurang cocok dipakai untuk mencatu daya pada perangkat telekomunikasi. Terutama untuk bebang yang berubah-ubah sepanjang hari. Rangkaian penyearah seperti di atas biasanya hanya digunakan untuk mengisi batere starter mobil dan sebagainya.

b. Fungsi Lain Rectifier  Mencatu beban degan tegangan nominal yang stabil pada toleransi + 0,5% sampai dengan 2%. Dengan demikian penyearah harus dilengkapi dengan rangkaian stabilisator  Menjamin keamanan tegangan kerja untuk perangkat telekomunikasi (limit tegangan beban). Mungkin terjadi karena disebabkan oleh suatu gangguan, unit regulator tidak berfungsi sebagaiman mestinya, sehingga berakibat tegangan outout naik atau turun dari batas tegangan kerjanya. Bila tegangan naik jauh melebihi batas normal maka dapat merusak perangkat-perangkat telekomunikasi yang dicatunya. Demikian bila tegangan output turun jauh dibawah tegangan normal, maka perangkat-perangkat telekomunikasi tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya dan mengakibatkan pelayanan telekomunikasi terganggu. Setiap perangkat telekomunikasi agar dapat bekerja dengan baik harus mendapat catuan listrik pada daerah 38

tegangan tertentu. Daerah tegangan kerja adalah batas-batas tegangan dimana perangkat telekomunikasi masih dapat bekerja secara normal.  Dilengkapi dengan sistem pengamanan seperti thermo relay, circuit breaker, sekring yang menjamin keamanan-keamanan bagian dari komponen rectifier itu sendiri dari arus dan tegangan yang lebih besar  Dilengkapi dengan fasilitas pengaturan tegangan manual apabila fungsi otomatis tidak bekerja.  Mampu menyediakan arus beban yang dibutuhkan  Mempunyai fasilitas untuk melayani kebutuhan pengisian batere dengan berbagai macam tegangan  Dilengkapi dengan pengontrol fasa tegangan. Apabila sistem mengalami gagal fasa, maka sistem kontrol tersebut akan secara otomatis mematikan rectifier dan mengalihkan catuan tegangan DC dari batere sampai rectifier dapat bekerja normal kembali.  Dilengkapi dengan unit pembatas arus. Apabila arus yang mengalir melebihi kemampuan rectifier, maka unit ini akan menurunkan tegangan output secara otomatis. Dengan demikian arus pengisian batere akan dikurangi untuk memenuhi catuan beban. Sehingga kenaikan arus yang melebihi kemampuan rectifier dapat dihindari  Dilengkapi dengan sistem sinyal baik itu siyal lampu ataupun sinyal alarm yang dapat memberitahu operator tentang kinerja rectifier saat itu

39

3.5.3

Rectifier yang Dilengkapi Regulator

Transformer

Filter Rectifier Regulator

DC out

Amplifier

komparator

detector

Voltage Reference

Gambar 3.13

Bagan rectifier dengan regulator

a. Fungsi Unit dan Prinsip Kerja  Transformator Berfungsi merubah tegangan input arus bolak-balik menjadi tegangan arus bolak-balik yang sesuai dengan kebutuhan beban  Regulator Berfungsi sebagai unit pengatur kestabilan tegangan output dari trafo  Rangkaian Penyearah Berfungsi mengubah tegangan arus AC menjadi tegangan arus DC sesuai dengan karakteristik beban  Rangkaian Filter

40

Berfungsi untuk mengurangi tegangan ripel agar mendapatkan tegangan DC yang betul-betul rata.  Detektor Berfungsi untuk mendeteksi tegangan atau arus output rectifier apabila terjadi gangguan  Komparator Berfungsi untuk membandingkan sinyal dari detector dengan sinyal dari tegangan / arus referensi  Tegangan / Arus Referensi Berfungsi memberi tegangan / arus referensi yang diinginkan ke rangkaian komparator untuk selanjutnya diteruskan ke rangkaian regulator yang selanjutnya untuk mengatur kestabilan tegangan output rectifier

b. Prinsip Kerja Stabilisator Secara sederhana proses stabilisasi dapat dijelaskan sebagai proses untuk stabilisasi tegangan apabila tegangan output naik melebihi tegangan nominal, maka regulator akan mengatur sehingga tegangan output DC diturunkan kembali sampai kepada tegangan nominalnya. Demikian pula sebaliknya apabila tegangan output turun dibawah tegangan nominalnya maka regulator akan menaikkan tegangan tersebut sampai pada tegangan nominalnya. Sistem stabilisasi otomatis ini sangat penting untuk suatu rangkaian rectifier terutama pada sisi rectifier yang digunakan untuk mencatu beban

41

perangkat telekomunikasi dengan arus beban yang berubah sepanjang hari.

3.5.4

Komponen Penyearah Jenis-jenis komponen penyearah yang digunakan antara lain :  Penyearah Dioda Jenis diode semikonduktor yang sering dipakai adalah diode silicon, selenium, dan germanium Penggunaan diode semikonduktor ini makin meluas untuk rangkaian listrik mengingat lebih ekonomis, dapat dipercaya, konstruksi yang hemat tempat, dan hanya membutuhkan sedikit perawatan. Keuntungan lain disbanding dengan tabung adalah tidak terpengaruh oleh goncangan dan pengaruh mekanik lainnya serta tidak mengandung cairan atau gas berbahaya.

Gambar 3.14

Dioda

42

Gambar 3.15

Grafik Karakteristik Dioda

 Penyearah Thyristor / TRIAC TRIAC merupakan singkatan dari TRIode Alternating Current, yang artinya adalah saklar triode untuk arus bolak-balik. TRIAC adalah pengembangan dari pendahulunya yaitu DIAC dan SCR. Ketiganya merupakan sub-jenis dari Thyristor, piranti berbahan silikon yang umum digunakan sebagai saklar elektronik, disamping transistor dan FET. Perbedaan diantara ketiganya adalah dalam penggabungan unsur-unsur penyusunnya serta dalam segi arah penghantaran arus listrik yang melaluinya. TRIAC sebenarnya adalah gabungan dua buah SCR (Silicon Controlled Rectifier) atau Thyristor yang dirancang anti paralel dengan 1 (satu) buah elektroda gerbang (gate electrode) yang menyatu. SCR merupakan piranti zat padat (solid state) yang berfungsi sebagai sakelar daya berkecepatan tinggi.

43

Gambar 3.16

TRIAC dan Ekuivalensi Simbolnya

 Karakteristik TRIAC TRIAC memiliki karakteristik swicthing seperti pada SCR, kecuali bahwa TRIAC dapat berkonduksi dalam berbagai arah. TRIAC dapat digunakan untuk mengontrol aliran arus dalam rangkaian AC. Elemen seperti penyearah dalam kedua arah menunjukkan kemungkinan dua aliran arus antara terminal utama M1 dan M2. Pengaturan dilakukan dengan menerapkan sinyal antara gate (gerbang) dan M1. Karena dapat bersifat konduktif dalam dua arah, biasanya TRIAC digunakan untuk mengendalikan fasa arus AC (contohnya kontroler tegangan AC). Selain itu, karena TRIAC merupakan devais bidirektional, terminalnya tidak dapat ditentukan sebagai anode atau katode. Jika terminal MT2 positif terhadap terminal MT1, TRIAC dapat dimatikan dengan memberikan sinyal gerbang positif antara gerbang G dan MT1. Sebaliknya jika terminal MT2 negatif terhadap MT1 maka TRIAC akan dapat dihidupkan dengan memberikan sinyal pulsa negatif antara gerbang G dan terminal MT1. Tidak perlu untuk

44

memiliki kedua sinyal gerbang positif dan negatif dan TRIAC akan dapat dihidupkan baik dengan sinyal positif atau negatif.

Gambar 3.17

Karakteristik TRIAC

Dalam prakteknya sensitifitas bervariasi antara satu kuadran dengan kuadran lain, dan TRIAC biasanya beroperasi di kuadran I+ (tegangan dan arus gerbang positif) atau kuadran III- (tegangan dan arus gerbang negatif). Konduksi atau hantaran diantara katoda dan anodanya ditahan dalam arah maju maupun mundur. Gerbang tidak dikendalikan sepanjang karakteristik mundur, namun dapat dipergunakan sebagai sakelar hantaran dalam arah maju. Bila diberi sinyal kecil diantara gerbang dan katoda, thyristor akan aktif, sehingga arus maju yang besar dapat mengalir dengan hanya memberikan tegangan kecil saja pada piranti 45

ini. Sekali aktif, thyristor hanya dapat dimatikan dengan menurunkan arus yang melaluinya sampai kurang dari nilai arus yang disebut holding current (arus genggam). Arus genggam merupakan arus minimum yang dinyatakan untuk memastikan penerusan hantaran, dan ini biasanya dinyatakan dalam persen terhadap arus maju maksimum. Thyristor dapat disambung ke dalam kondisi hantaran maju dengan dua cara, yaitu dengan melampaui tegangan putus maju (forward break-over voltage) TRIAC, atau dengan memberikan suatu bentuk gelombang yang nilainya naik dengan cepat diantara anoda dan katodanya, pada khususnya lebih dari 50 V/µs. Namun biasanya yang dipakai untuk mengendalikan titik pengaktifan adalah sinyal gerbang. Thyristor memiliki struktur yang tersusun atas empat lapisan silikon P-N/N-P. Simbolnya merupakan simbol penyearah dengan terminal tambahan yang disebut gerbang (gate). Gerbang inilah yang mengizinkan pengendalian atas aksi penyearah. Piranti ini dapat dibuat agar bertindak sebagai rangkaian terbuka (penahan maju) atau dapat dipicu sehingga memiliki kondisi hantaran maju resistansi rendah dengan memberikan pulsa singkat yang memilik daya relatif ren-dah/kecil pada terminal gerbang. Dengan memberikan thyristor secara diagonal akan terlihat bahwa struktur transistor P-N terdapat diantara anoda dan gerbang transistor N-P dalam daerah gerbang katoda.

46