PENYEARAH SATU FASA TERKENDALI FAKULTAS TEKNIK UNP
JOBSHEET/LABSHEET
JURUSAN : TEKNIK ELEKTRO NOMOR : VI PROGRAM STUDI :DIV WAKTU : 2 x 50 MENIT MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/ TOPIK : PENYEARAH SATU FASA TEI051 SETENGAH GELOMBANG TERKENDALI
I. TUJUAN 1. Mahasiswa terampil merangkai penyearah satu fasa setengah gelombang terkendali menggunakan SCR 2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik penyearah satu fasa setengah gelombang terkendali dengan berbagai variasi beban 3. Mahasiswa dapat menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan penyearah satu fasa setengah gelombang terkendali pada berbagai variasi beban II. TEORI SINGKAT 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..
+
VT1
_
T1
2π
π
io
ωt
+
Vs = Vm sin ωt
Vo _
R1
α
β
π
2π
ωt
2π
ωt
(a) Rangkaian
π (b) Bentuk Gelombang
Gambar 1. Penyearah satu fasa terkendali setengah gelombang
Gambar 1 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 negatif pada ωt = β, anode SCR akan negatif terhadap katodenya dan SCR T1 akan disebut terbias mundur dan arus tidak mengalir ke beban. Waktu tegangan masukan 28
mulai positif hingga thyristor dinyalakan pada ωt = π disebut sudut delay atau sudut penyalaan. Tegangan keluaran rata-rata Vdc dirumuskan : π V V 1 π Vdc = Vm sin ωtd (ωt ) = m [− cos ωt ]α = m (1 + cos α ) ∫ 2π 2π α 2π V Arus dc : I dc = dc dan daya dc : Pdc = Vdc I dc R
dan Vdc dapat bervariasi dari Vm/π hingga 0 dengan mengubah-ubah α antara 0 sampai π. Tegangan keluaran rata-rata akan menjadi maksimum bila α = 0 dan V tegangan keluaran maksimum Vdm akan menjadi : Vdm = m
π
Normalisasi tegangan keluaran terhadap Vdm, diperoleh tegangan keluaran V ternormalisasi menjadi : Vn = dc = 0,51(1 + cos α ) Vdm
Tegangan keluaran rms: Vrms
⎡1 π 2 2 ⎤ = ⎢ ∫ Vm sin ωtd (ωt )⎥ ⎣ 2π α ⎦
V = m 2
1/ 2
⎡Vm2 =⎢ ⎣ 4π
⎡1 ⎛ sin 2α ⎞⎤ ⎢ π ⎜ π − α + 2 ⎟⎥ ⎠⎦ ⎣ ⎝
π
⎤ ( ) ( ) − 1 cos 2 ω t d ω t ⎥ ∫ α ⎦
1/ 2
1/ 2
Vrms V , 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 Arus rms : I rms =
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. b. Buat rangkaian power suplai untuk output satu fasa dengan tegangan 200 Volt, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3. 29
Gambar 2. Rangkaian percobaan
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, 30
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 c. Ulangi langkah e sampai g pada percobaan 2 d. Atur switch indukto sehingga nilainya 700 Mh. e. Ulangi langkah h sampai k 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 . b. Posisikan semua saklar resistor dalam kondisi ON, sehingga resistor memiliki nilai 182 Ω c. Ulangi langkah e sampai k pada percobaan 2 dan masukkan hasil penga matan ke dalam tabel 3. d. Matikan power suplai dan kembalikan alat dan bahan ke tempat semula Tabel 1. Hasil Percobaan Beban R
Vref SCR
Input Vrms
Irms
Output Vm
Vrms
Vdc
Bentuk Gelombang Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 9 10
31
Tabel 2. Hasil Percobaan Beban RL
Vref SCR
Input Vrms
Irms
Output Vm
Vrms
Vdc
Bentuk Gelombang Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 9 10 Tabel 3. Hasil Percobaan Beban RC
Vref SCR
Input Vrms
Irms
Output Vm
Vrms
Vdc
Bentuk Gelombang Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 9 10 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 SCR pada setiap variasi tegangan referensi penyalaan SCR 4. Tentukan sudut pemadaman SCR pada beban R, RL dan RC 5. Jelaskan perbedaan bentuk gelombang tegangan output saat diberi beban R, RL dan RC. Menurut anda apa yang menyebabkan perbedaan tersebut
32
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel thyristor
33
