PENYEARAH SATU FASA TERKENDALI FAKULTAS TEKNIK UNP
JOBSHEET/LABSHEET
JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO NOMOR : VIII PROGRAM STUDI :DIV WAKTU : 2 x 50 MENIT MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/ TOPIK : PENYEARAH BRIDGE TEI051 SATU FASA TERKENDALI PENUH
I. TUJUAN 1. Mahasiswa terampil merangkai penyearah satu fasa full bridge terkendali penuh menggunakan SCR 2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik penyearah satu fasa full bridge terkendali penuh dengan berbagai variasi beban 3. Mahasiswa dapat menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan penyearah satu fasa full bridge terkendali penuh pada berbagai variasi beban II. TEORI SINGKAT Penyearah bridge satu fasa terkendali menggunakan empat buah SCR sebagai saklar dayanya. Skema penyearah bridge satu fasa terkendali penuh diperlihatkan pada Gambar 1(a). Bentuk gelombang input dan outputnya ditunjukkan oleh Gambar 1(b).
a. Skema rangkaian
(b) Bentuk gelombang saat beban R
Gambar 1. Penyearah bridge satu fasa terkendali penuh (c) Bentuk gelombang saat beban RL
Saat tegangan sumber pada siklus positif, thyristor T1 dan T2 terbias maju; dan jika thyristor-thyristor ini dinyalakan secara bersamaan pada ωt = α, arus akan mengalir ke beban melalui T1 dan T2. Selama setengah siklus tegangan masukan negatif, thyristor T3 dan T4 akan terbias maju; dan jika gate thyristor T3 dan T4 diberi pulsa, maka arus akan mengalir ke beban melalui T3 dan T4. Tegangan keluaran rata-rata dapat ditentukan dari : π +α 2V 2V 2 π +α Vdc = Vm sin ωtd (ωt ) = m [− cos ωt ]α = m (cos α ) ∫ 2π α 2π π 40
Vdc dan daya dc : Pdc = Vdc I dc R Vdc bervariasi dari 2Vm/π ke - 2Vm/π sesuai dengan variasi sudut penyalaan α dari 0 sampai π. Tegangan rata-rata keluaran maksimum adalah Vdm = 2Vm/π dan tegangan V keluaran rata-rata ternormalisasi adalah : Vn = dc = cos α Vdm Nilai rms tegangan keluaran diberikan oleh
Arus dc : I dc =
sin 2α ⎞ ⎛ 1/ 2 ⎜π −α + ⎟ ⎡ 2 π +α 2 2 ⎤ 2 ⎠ ⎝ sin Vrms = ⎢ V ω td ω t = V ( ) ⎥ m ∫ m 2π ⎣ 2π α ⎦ Dengan beban yang resistif murni, thyristor T1 dan T2 akan tersambung dari α ke π, dan thyristor T3 dan T4 akan tersambung dari α + π ke 2π. V V Arus rms : I rms = rms , daya ac : Pac = Vrms I rms dan factor bentuk : FF = rms Vdc R P Faktor ripel : RF = FF 2 − 1 , Faktor kegunaan trafo : TUF = dc Vs I s V Vm dengan Vs = dan I s = s R 2 III. BAHAN DAN ALAT 1. Power Supply (60-132) 2. Thyristor control panel (70-220) 3. Resistor load (67-142) 4. Induktor load (67-300) 5. Kapasitor load (67-201) 6. Moving Iron Volmeter/Amperemeter AC/DC 0-3 A (68-114) 7. Digital Volmeter/Amperemeter AC/DC (68-116) 8. Osiloscop Double Beam 9. Kabel jumper IV. LANGKAH KERJA 1. Membuat rangkaian penyearah satu fasa terkendali setengah gelombang a. Buatlah rangkaian sesuai dengan diagram rangkaian seperti yang ditunjuk kan oleh Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian percobaan
41
b. Buat rangkaian power suplai untuk output satu fasa dengan tegangan 200 Volt, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 3. Rangkaian power suplay
2. Percobaan dengan beban Resistor a. Posisikan semua saklar kapasitor dalam kondisi OFF dan posisikan induktor dalam keadaan terhubung singkat dengan menghubungkan terminal link. b. Posisikan selektor penyalaan sudut pada posisi 0-180°. c. Posisikan semua saklar resistor dalam kondisi ON, sehingga resistor memiliki nilai 182 Ω d. Kalibrasi osiloskop e. Posisikan tegangan referensi penyalaan SCR pada posisi 0 f. Hubungkan power suplai ke sumber g. Hidupkan Thyristor control panel (70-220) dan Power Suplply (60-132) dengan menekan pushbutton ON h. Variasikan tegangan referensi penyalaan SCR mulai dari 0 sampai 10 Volt, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 i. Amati bentuk gelombang arus dan tegangan yang ditunjukkan oleh osiloskop. Untuk melihat tegangan input, pindahkan rangkaian osiloskop ke sisi input. j. Moving Iron Volmeter/Amperemeter AC/DC 0-3 A (68-114) digunakan untuk melihat nilai rms tegangan dan arus, sedangkan Digital Volmeter /Amperemeter AC/DC (68-116) digunakan untuk melihat nilai rata-rata arus dan tegangan. k. Catat nilai puncak, rms dan nilai rata-rata dari arus dan tegangan dalam Tabel 1. 3. Percobaan dengan beban Resistor dan Induktor a. Posisikan semua saklar kapasitor dalam kondisi OFF dan lepaskan hubungan terminal link induktor. b. Setting nilai induktor dalam keadaan minimum dan buat nilai menjadi 700 mH saat rangkaian sudah beroperasi c. Ulangi langkah e sampai j pada percobaan 2 dan masukkan hasil pengamatan ke dalam tabel 2. 4. Percobaan dengan beban Resistor dan Kapasitor a. Posisikan saklar kapasitor dalam kondisi ON (10 µF) dan pasang hubungan terminal link induktor . 42
b. Posisikan semua saklar resistor dalam kondisi ON, sehingga resistor memiliki nilai 182 Ω c. Ulangi langkah e sampai j pada percobaan 2 dan masukkan hasil penga matan ke dalam tabel 3 Vref SCR 0 2 4 6 8 10 Vref SCR 0 2 4 6 8 10 Vref SCR 0 2 4 6 8 10
Input Vrms
Irms
Input Vrms
Irms
Input Vrms
Irms
Tabel 1. Hasil Percobaan Beban R Output Bentuk Gelombang Vm
Vrms
Vdc
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
Tabel 2. Hasil Percobaan Beban RL Output Bentuk Gelombang Vm
Vrms
Vdc
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
Tabel 3. Hasil Percobaan Beban RC Output Bentuk Gelombang Vm
Vrms
Vdc
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
V. TUGAS Buatlah laporan sementara berdasarkan hasil praktek yang telah anda dapatkan, kemudian buatlah laporan lengkap untuk dikumpul minggu depan VI. ANALISIS 1. Hitung nilai rms dan nilai rata-rata tegangan dan arus pada percobaan diatas. 2. Hitung daya output DC, daya output AC, efisiensi, komponen tegangan AC, factor bentuk, factor ripple dan factor kegunaan trafo. 3. Tentukan sudut penyalaan kedua SCR pada setiap variasi tegangan referensi penyalaan SCR 4. Tentukan sudut pemadaman SCR pada beban R, RL dan RC
43
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel
Gambar 5. Konfigurasi rangkaian pada panel thyristor
44
