PENYUSUNAN ALAT PERAGA UNTUK MATAKULIAH ELEKTRONIKA DAYA
oleh Robby Wijaya Wiminto NIM : 612006005
Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektronika Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Oktober 2012
INTISARI Karena belum adanya alat peragaan praktikum mata kuliah Elektronika daya yang dapat digunakan sebagai aplikasi mata kuliah Elektronika Daya di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, tugas akhir ini bertujuan untuk membuat alat peraga untuk aplikasi mata kuliah Elektronika Daya. Pedoman praktikum yang disusun terdiri atas enam topik peragaan, yaitu Rangkaian Pemicu SCR dengan Menggunakan Rangkaian RC (Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah Gelombang Penuh), Rangkaian Osilasi Pencuplik, Pemicuan SCR dengan menggunakan UJT (Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh), Rangkaian Pemicuan Digital, Pengendali Tegangan AC dengan Menggunakan TRIAC dan DIAC, Penyearah Gelombang Penuh Fasa Tunggal, dan topik untuk tugas tancang : Step-Down Chopper. Peragaan praktikum yang dibuat bertujuan agar para praktikan dapat memahami aplikasi-aplikasi dari mata kuliah Elektronika daya.
iii
ABSTRACT Due to the lack of modeling tools practicum courses in Power Electronics that can be uses as an application course Power Electronics in Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, this thesis aims to make props for applications subject Power Electronics. Guidelines compiled practicum consists of six topic modeling, ie
RC
Triggering Circuit (Half Wave Rectifier and Full Wave Rectifier), Oscillation Chopper Circuit, UJT Triggering of SCR (Half Wave Rectifier and Full Wave Rectifier), Digital Firing Circuit, AC Voltage control by using TRIAC and DIAC, Single Phase Full Wave Rectifier, and topic for design task : Step-Down Chopper. Demonstration lab made intended for the practitioner to understand the applications of Power Electronic courses.
iv
KATA PENGANTAR Terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa karena dengan Rahmat dan Karunia-Nya dalam memberikan semua yang terbaik kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat kelulusan dari Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer UKSW. Semua usaha yang penulis lakukan tentu tidak akan berarti tanpa doa, bantuan, dorongan serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya. Ayah dan Ibu yang tak pernah lelah memenuhi semua kebutuhan penulis selama kuliah maupun selama skripsi, selalu setia membimbing dan mendoakan penulis. Dan Boby Gunarso Wiminto (612005018), kakak penulis yang telah membantu dalam pembuatan tugas akhir. Bapak Budihardja Murtianta dan Bapak F. Dalu Setiadji atas kesabaran dan telah meluangkan waktu dalam membimbing dan memberikan arahan pada pengerjaan skripsi ini. Seluruh tenaga pengajar FTEK UKSW yang telah memberikan bekal ilmu dan bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan di UKSW. Mas Wicak, Mbak Tien, Mbak Rista, Mbak Nitri, Pak Bambang, Pak Harto, Pak Harry, Pak Budi segenap laboran yang telah membantu selama kuliah dan pengerjaan skripsi. Johan, Teddy, Adi, Budi, Arief, Anthony, dan yang lain sebagai teman penyemangat penyelesaian tugas akhir ini. Dan teman-teman lain yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat diharapkan. Semoga penulisan skripsi inidapat bermanfaat bagi kita semua. Salatiga, 2012
Penulis v
DAFTAR ISI
INTISARI.................................................................................................................. ..iii ABSTRACT .............................................................................................................. ..iv KATA PENGANTAR ................................................................................................ ...v DAFTAR ISI ............................................................................................................. .vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ ..ix BAB I.
PENDAHULUAN............................................................................. ...1 1.1.
Tujuan.................................................................................... ...1
1.2.
Latar Belakang ...................................................................... ...1
1.3.
Spesifikasi ............................................................................ ...4
1.4.
Sistematika Penulisan............................................................ ...5
BAB II.
DASAR TEORI ................................................................................ ...6
BAB III.
PERAGAAN ..................................................................................... .13 3.1.
Rangkaian Pemicu Thyristor dengan Menggunakan Rangkaian RC
(Penyearah
Setengah
Gelombang
dan
Penyearah
Gelombang penuh). ............................................................... .13 3.1.1. Tujuan........................................................................ .13 3.1.2. Gambar Rangkaian dan Langkah Percobaan ............ .13 3.2.
Rangkaian Osilasi Pencuplik................................................. .14 3.2.1. Tujuan........................................................................ .14 3.2.2. Gambar Rangkaian dan Langkah Percobaan ............ .15
3.3.
Rangkaian Pemicu Thyristor dengan Menggunakan UJT..... .15 3.3.1. Tujuan........................................................................ .15 3.3.2. Gambar Rangkaian dan Langkah Percobaan ............ .16
3.4.
Rangkaian Pemicuan Digital ................................................. .17 3.4.1. Tujuan........................................................................ .17 3.4.2. Gambar Rangkaian dan Langkah Percobaan ............ .18
3.5.
Rangkaian Pengendali Tegangan AC dengan Menggunakan vii
Kombinasi TRIAC-DIAC ..................................................... .18 3.5.1. Tujuan........................................................................ .18 3.5.2. Gambar Rangkaian dan Langkah Percobaan ............ .19 3.6.
Penyearah Kendali Gelombang Penuh Fasa Tunggal ........... .19 3.6.1. Tujuan........................................................................ .19 3.6.2. Gambar Rangkaian dan Langkah Percobaan ............ .20
3.7.
Tugas Rancang ...................................................................... .20
3.7.1. Tujuan.................................................................................... .20 BAB IV.
HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS ......................................... .21 4.1.
Rangkaian Pemicu Thyristor dengan Menggunakan Rangkaian RC
(Penyearah
Setengah
Gelombang
dan
Penyearah
Gelombang penuh) ................................................................ .21 4.2.
Rangkaian Osilasi Pencuplik................................................. .30
4.3.
Rangkaian Pemicu Thyristor dengan Menggunakan UJT .... .34
4.4.
Rangkaian Pemicuan Digital ................................................. .47
4.5.
Rangkaian Pengendali Tegangan AC dengan Menggunakan Kombinasi TRIAC-DIAC ..................................................... .50
BAB V.
4.6.
Penyearah Kendali Gelombang Penuh Fasa Tunggal ........... .55
4.7.
Tugas Rancang ...................................................................... .59
KESIMPULAN ................................................................................. .65
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ .68 LAMPIRAN ................................................................................................................69
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.
Rangkaian Komutasi Alami.
Gambar 2.2.
Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh.
Gambar 2.3.
Rangkaian dasar UJT.
Gambar 2.4.
Rangkaian setara TRIAC dengan menggunakan Thyristor.
Gambar 2.5.
Rangkaian setara DIAC dengan menggunakan dioda.
Gambar 3.1.
Penyearah Setengah Gelombang dengan Pemicuan menggunakan
Rangkaian RC. Gambar 3.2.
Penyearah Gelombang Penuh dengan Pemicuan menggunakan
Rangkaian RC. Gambar 3.3.
Rangkaian Osilasi Pencuplik.
Gambar 3.4.
Rangkaian Pemicu Thyristor dengan Menggunakan UJT (Penyearah
Setengah Gelombang). Gambar 3.5.
Rangkaian Pemicu Thyristor dengan Menggunakan UJT (Penyearah
Gelombang Penuh). Gambar 3.6.
Rangkaian Pemicu Digital.
Gambar 3.7.
Rangkaian pengendali AC dengan mengombinasikan TRIAC-DIAC.
Gambar 3.8.
Rangkaian penyearah kendali gelombang penuh fasa tunggal.
Gambar 4.1.
Tegangan Keluaran Kondisi Potensiometer Minimum Penyearah
Setengah Gelombang (Topik 1). Gambar 4.2.
Tegangan
Keluaran Kondisi
Potensiometer Tengah Penyearah
Setengah Gelombang (Topik 1). Gambar 4.3.
Tegangan Keluaran Kondisi Potensiometer Maksimum Penyearah
Setengah Gelombang (Topik 1). Gambar 4.4.
Tegangan Thyristor Kondisi Potensiometer Minimum Penyearah
Setengah Gelombang (Topik 1). Gambar 4.5.
Tegangan Thyristor Kondisi Potensiometer Tengah
Setengah Gelombang (Topik 1).
ix
Penyearah
Gambar 4.6.
Tegangan Thyristor Kondisi Potensiometer Maksimum Penyearah
Setengah Gelombang (Topik 1). Gambar 4.7.
Tegangan keluaran resistor beban dan tegangan thyristor yang
diharapkan (Topik 1). Gambar 4.8.
Tegangan keluaran Kondisi Potensiometer Minimum Penyearah
Gelombang Penuh (Topik 1). Gambar 4.9.
Tegangan
keluaran
Kondisi
Potensiometer Tengah
Penyearah
Gelombang Penuh (Topik 1). Gambar 4.10. Tegangan keluaran Kondisi Potensiometer Maksimum Penyearah Gelombang Penuh (Topik 1). Gambar 4.11. Tegangan Thyristor Kondisi Potensiometer Minimum Penyearah Gelombang Penuh (Topik 1). Gambar 4.12. Tegangan Thyristor Kondisi Potensiometer Tengah
Penyearah
Gelombang Penuh (Topik 1). Gambar 4.13. Tegangan Thyristor Kondisi Potensiometer Maksimum Penyearah Gelombang Penuh (Topik 1). Gambar 4.14. Tegangan keluaran resistor beban dan tegangan thyristor yang diharapkan (Topik 1). Gambar 4.15. Tegangan DC dan tegangan resistor beban yang diharapkan (Topik 2). Gambar 4.16. Rangkaian Pembangkit Pulsa (Topik 2). Gambar 4.17. Gelombang pulsa yang merupakan keluaran rangkaian gambar 4.13. Gambar 4.18. Rangkaian Penghasil Gelombang Kotak (Topik 2). Gambar 4.19. Gelombang keluaran pada resistor beban (Topik 2). Gambar 4.20. Rangkaian Penghasil Pulsa (Topik 3). Gambar 4.21. Tegangan V1g (Topik 3). Gambar 4.22. Tegangan V2g (Topik 3). Gambar 4.23. Tegangan VB1g (Topik 3). Gambar 4.24. Rangkaian pemicuan thyristor (Topik 3). Gambar 4.25. Tegangan keluaran resistor beban dan tegangan thyristor penyearah x
gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang yang diharpakan (Topik 3). Gambar 4.26. Tegangan resistor beban saat potensiometer minimum (Topik 3). Gambar 4.27. Tegangan resistor beban saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 3). Gambar 4.28. Tegangan resistor beban saat potensiometer maksimum (Topik 3). Gambar 4.29. Tegangan thyristor saat potensiometer minimum (Topik 3). Gambar 4.30. Tegangan thyristor saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 3). Gambar 4.31. Tegangan thyristor saat potensiometer maksimum (Topik 3). Gambar 4.32. Tegangan resistor beban saat potensiometer minimum (Topik 3). Gambar 4.33. Tegangan resistor beban saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 3). Gambar 4.34. Tegangan resistor beban saat potensiometer maksimum (Topik 3). Gambar 4.35. Tegangan thyristor saat potensiometer minimum (Topik 3). Gambar 4.36. Tegangan thyristor saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 3). Gambar 4.37. Tegangan thyristor saat potensiometer maksimum (Topik 3). Gambar 4.38. Tegangan thyristor yang diharapkan (Topik 4). Gambar 4.39. Rangkaian Timer. (Topik 4) Gambar 4.40. Tegangan keluaran timer dengan frekuensi 200 Hz. (Topik 4) Gambar 4.41. Tegangan SCR dengan frekuensi timer 200 Hz. (Topik 4) Gambar 4.42. Tegangan keluaran timer dengan frekuensi 100 Hz. (Topik 4) Gambar 4.43. Tegangan SCR dengan frekuensi timer 100 Hz. (Topik 4) Gambar 4.44. Tegangan keluaran resistor beban dan tegangan TRIAC yang diharapkan (Topik 5). Gambar 4.45. Tegangan resistor beban saat potensiometer minimum (Topik 5). Gambar 4.46. Tegangan resistor beban saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 5). Gambar 4.47. Tegangan resistor beban saat potensiometer maksimum (Topik 5). Gambar 4.48. Tegangan TRIAC saat potensiometer minimum (Topik 5). Gambar 4.49. Tegangan TRIAC saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 5). Gambar 4.50. Tegangan TRIAC saat potensiometer maksimum (Topik 5). Gambar 4.51. Tegangan keluaran resistor beban yang diharapkan. (Topik 6) Gambar 4.52. Tegangan kapasitor (Topik 6). xi
Gambar 4.53. Tegangan resistor beban saat potensiometer minimum (Topik 6). Gambar 4.54. Tegangan resistor beban saat potensiometer minimum (Topik 6). Gambar 4.55. Tegangan resistor beban saat potensiometer ditengah-tengah (Topik 6). Gambar 4.56. Tegangan resistor beban saat potensiometer maksimum (Topik 6). Gambar 4.57. Rangkaian Step-Down Chopper.
xii
