laporan akhir
DESCRIPTION
berisikan laporan akhir praktikum mengenai kendali teganganTRANSCRIPT
-
5/24/2018 Laporan Akhir
1/17
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar BelakangKendali tegangan AC banyak digunakan di industripemanas,
transformator beban tap yang berubah ubah, pengontrol cahaya, control
kecepatan pada motor induksi fasa banyak dan control magnet AC.
Komponen elektronik yang digunakan adaalh thyristor dan Triac yang
merupakan komponen aktif yang banyak digunakan dalam rangkaian
elektronika, bentuknya sederhana dan penggunaanya sangat mudah. Untuk
memindahkan daya biasanya digunakan dua jenis tipe pengontrolan, control
ON-Off dan Kontrol Sudut fasa.
Oleh karena itu, penggunaan kendali tegangan AC pada peralatan listrik
sangat bermanfaat. Berdasarkan penjelasa diatas, maka perlunya dilakukan
percobaan ini guna mengetahui lebih terperinci kegunaan thyristor dan triac
pada kendali tegangan AC dan prinsip kerjadari tipe pengontrolan.
1.2Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang di ajukan adalah :
1. Bagaimana cara kerja thyristor, triac?2. Bagaimana prinsip kerja dari tipetipe kendali tegangan AC?3. Bagaimana bentuk gelombang input dan output untuk tiap percobaan?
1.3Tujuan PenulisanTujuan dari penulisan ini adalah :
1. Mengetahui cara kerja thyristor dan triac.2. Mengetahui tipetipe kendali tegangan AC3. Mengetahui gelombang input dan output untuk tiap percobaan.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
2/17
2
1.4Metode dan Teknik Pengumpulan Data1.4.1 Metode
Metode yang digunakan adalah deskriptif analistis/eksperimen
(percobaan) karena percobaan ini bertujua untuk mendeskripsikan dan
membuktikan data yang diperoleh baik dari berbagai rujukan maupun
dari hasil percobaan kemudian dianalisis.
1.4.2 Teknik Pengumpulan Data
Teknik yang digunakan dalam mengumpulkan data adalah :
1. Studi kepustakaan.
2. Eksperimen (percobaan).
1.5 Sistematis Penulisan
BAB I : Pendahuluan
Menguraikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penulisan, metode dan teknik pengumpulan dan sistematis
penulisan
BAB II : Teori Dasar
Menguraikan tentang konponen thyrsitor, konstruksi dan
karakteristik SCR, komponen Triac, karakteristik triac,
penggunaan triac dan factor yang mempengaruhi kerja
triac.
BAB III : Landasan Praktikum
Berisikan tentang alat-alat yang digunakan, prosedur
percobaan,data pengamatan, dan pengolahan data.
BAB IV : Analisa
.Menguraikan tentang analisa dari hasil percobaan dan
pengolahan data yang dilakukan.
BAB V : Kesimpulan dan Saran
Berisikan kesimpulan mengenai hasil yang diperoleh dari
praktikum yang telah dilakukan.Saran berisikan hal-hal
yang harus diperbaiki pada saat praktikum.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
3/17
3
BAB II
TEORI DASAR
2.1 Komponen Thyristor
Thyristor atau SCR (Silicon-Controlled Rectifier) adalah piranti
semikonduktor yang sangat penting dalam aplikasi elektronika daya. Hal ini
tidak lepas dari kemampuan yang dimiliki, yakni kemampuan
penyakelarannya yang cepat, kapasitas arus dan tegangan yang tinggi serta
ukurannya yang kecil. Komponen ini dioperasikan sebagai saklar dari keadaan
tidak konduksi (Off) menjadi konduksi (On).
2.1.1 Konstruksi dan karakteristik SCR
Thyristor merupakan piranti semikonduktor empat lapis pnpn,
yang mempunyai tiga terminal, yaitu Anoda, Katoda dan Gate
Gambar 2.1.1.1 Simbol thyristor
Jika tegangan anoda dibuat positif terhadap katoda maka sambungan J1
dan J3 mendapat bias maju sebaliknya J2 mendapat bias mundur
sehingga ada arus bocor kecil yang mengalir dari katoda ke anoda.
Dalam keadaan seperti ini, thyristor dalam keadaan off (terhalang) dan
arus bocor keadaan off. Jika tegangan anoda-katoda, VAK dinaikkan
terus sampai suatu harga tertentu sehingga mampu menjebol J2,
-
5/24/2018 Laporan Akhir
4/17
4
thyristor dikatakan dalam keadaan breakdown bias maju. Tegangan
yang menyebabkan breakdown ini disebut VBO. Karena J1 dan J3
dalam keadaan bias maju maka akan mengalir arus yang sangat besar
dari anoda ke katoda dan thyristor dikatakan dalam keadaan konduksi
atau On. Jatuh tegangan maju merupakan jatuh tegangan akibat
resistansi dari keempat-lapisan, yang besarnya, tipikal 1 V. Dalam
keadaan On ini arus anoda dibatasi oleh beban luar. Arus anoda harus
lebih besar dari arus latchingnya, IL agar piranti ini tetap dalam
keadaan On. IL merupakan arus anoda minimum yang diperlukan agar
thyristor tetap dalam keadaan On, bila tidak, piranti ini akan kembali
pada keadaan Off bila tegangan anoda ke katodanya diturunkan.
Gambar 2.1.1.1 Karakteristik V-I
Sekali thyristor konduksi maka sifatnya sama seperti dioda dalam
keadaan konduksi dan tidak dapat dikontrol. Namun, apabila arus
diturunkan sampai dengan arus holdingnya, IH thyristor akan kembali
pada keadaan off. Arus holding ini dalam ukuran miliampere dan lebih
rendah dari arus latchingnya. Jadi arus holding IH adalah arus anoda
minimum yang menjaga agar thyristor dalamkeadaan on. Apabila
tegangan katoda lebih tinggi terhadap anoda, sambungan J2 mengalami
bias maju sementara J1 dan J3 mengalami bias mundur. Thyristor akan
menjadi dalam keadaan off dan akan ada arus kecil yang mengalir yang
disebut arus bocor bias mundur, IR. Namun bila tegangan katoda-anoda
dinaikkan terus sampai mencapai tegangan dadalnya, maka akan ada
-
5/24/2018 Laporan Akhir
5/17
5
arus yang tinggi mengalir dari arah katoda ke anoda yang
mengakibatkan rusaknya thyristor. Dalam operasi normalnya, tegangan
VAK selalu ada di bawah VBO, dan VKA selalu di bawah VBD.
Dengan VAK yang lebih rendah dari VBO, untuk membuat thyristor
menjadi on dilakukan dengan memberikan tegangan positif pada
terminal gate-nya terhadap katoda. Dengan memberikan tegangan
positif pada gate sama halnya dengan memberikan arus gate, IG
membuat thyristor dari off menjadi on. Semakin besar IG maka
tegangan arah maju untuk membuat thyristor konduksi semakin rendah
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.29, karakteristik forward.
Sekali arus trigger diberikan akan membuat thyristor on dan selama
arus anodanya tidak kurang dari arus holdingnya maka thyristor akan
tetap on walaupun arus triggernya dihilangkan.
2.2 Komponen 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.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
6/17
6
Gambar 2.2.1 Triac dan Ekuivalensi Simbolnya
2.2.1 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.
Gambar 2.2.1.1 Karakteristik Triac
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
-
5/24/2018 Laporan Akhir
7/17
7
dapat dihidupkan dengan memberikan sinyal pulsa negatif antara
gerbang G dan terminal MT1. Tidak perlu untuk memiliki kedua sinyal
gerbang positif dan negatif dan Triac akan dapat dihidupkan baik
dengan sinyal positif atau negatif.
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 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/s. 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
-
5/24/2018 Laporan Akhir
8/17
8
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
2.2.2 Penggunaan Triac
Piranti Triac dipakai secara luas untuk menggantikan ke-dudukan
relai dan sakelar mekanik konvensional. Triac dapat dikehendaki
berperilaku sebagai rangkaian terbuka atau sebagai penyearah
tergantung dari cara pemakaian gerbangnya.
Triac juga banyak dipakai untuk mengatur siklus pixel LCD,
dengan menyambung/memutus arus yang mengalir ke setiap pixel
(picture element) dalam ukuran sekian milidetik. Pengembangan
karakteristik unsur penyusun Triac dapat menghasilkan waktu on-off
yang lebih singkat. Triac kebanyakan digunakan dalam rangkaian
kontrol gelombang penuh AC karena triac memberikan dua kelebihan
dibandingkan dengan dua thyristor:
a. Rancangan keping pendingin yang lebih sederhana,b. Rangkaian pemicu yang relatif lebih ekonomis.
2.2.3 Faktor Yang Mempengaruhi Kejra Triac
Sebagaimana dikemukakan sebelumnya, thyristor dan triac pada
dasarnya merupakan piranti semikonduktor yang tersusun atas empat
lapisan silikon yang digunakan untuk mengontrol daya yang besar.
Seperti halnya piranti elektronik lainnya, pada umumnya penyearah
dikendali silikon rusak akibat gangguan panas. Temperatur yang tinggi
dalam piranti yang bervolume relatif kecil atau laju perputaran
temperatur yang tinggi akan menyebabkan keadaan rangkaian
bertanbah buruk secara lambat yang pada akhirnya akan merusaknya.
Penyearah dikendali silikon juga pada akhirnya rusak seperti
halnya sebuah sekering, bila mereka dikenai sentakan arus beban lebih.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
9/17
9
Tentu saja ini merupakan pekerjaan para para perancang apakah piranti
telah ditempatkan diatas keping pendingin yang memadai, serta
memastikan pula bahwa sentakan arus yang besar tidak terjadi.
Kerusakan yang dapat dijumpai, misalnya adalah tegangan putus
maju yang rendah, hilangnya kontrol atas gerbang, anoda ke katoda
yang terbuka atau terhubung singkat, atau gerbang ke katoda yang
terbuka atau terhubung singkat.
Juga tidak mustahil jika kerusakan thyristor atau triac disebabkan
oleh keruskan di/dt. Gejala ini dapat dijelaskan dengan meninjau saat
terjadinya pemicuan piranti. Arus gerbang dikonsen-trasikan dalam
daerah yang amat sempit dari gerbang. Akibatnya aliran mula arus
katoda dibatasi pada daerah yang sempit dan bila arus anoda ini
memillki laju perubahan atau di/dt yang mencapai nilai kritis tertentu,
maka panas yang cukup besar akan terkumpul pada suatu daerah yang
sempit atau muncul bintik panas, akibatnya piranti akan rusak. Dalam
kebanyakan rangkaian induktansi, beban membatasi laju perubahan
arus.
Sebutan laju perubahan tegangan dv/dt diberikan untuk suatu
thyristor yang hanya dipicu oleh tegangan anoda yang naik secara
tajam. Akan dapat dijumpai bahwa pada sejumlah rangkaian dengan
jaringan AC dikawati secara paralel pada thyristor atau triac akan
membungkam efek ini.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
10/17
10
BAB III
LANDASAN PRAKTIKUM
3.1 AlatAlat dan Bahan
1. Rangkaian kendali tegangan AC.2. Jumper secukupnya.3. Kit praktikum.4. Oscilloscope.5. Beban berupa 6 buah lampu.
3.2 Prosedur Percobaan
1. Saklar dalam keadaan terbuka..
2.Membuat rangkaian percobaan seperti gambar di bawah ini :
Pecobaan beban : (a) 1 fasa, (b) 3 fasa, (c) 3 fasa bintang dengan netral, (d)
3 fasa delta.
3.Mengatur besar masukkan gelombang trigger sesuai ketentuan asisten.4.Menggambar bentuk gelombang yang dihasilkan oscilloscope.5.Menuliskan keteranganketerangan lain yang diperlukan.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
11/17
11
3.3 Data Hasil Pengamatan
A. Tabel 1 Percobaan Kendali Tegangan AC 1 fasaNo. Percobaan Data
Gelombang Tegangan
Output
Keterangan
(Kondisi Lampu)
1.Trigger
30
V = 17V
I= 0,09 A Sangat redup
2. Trigger 60
V = 57V
I= 0,18 ARedup
3.Trigger
90
V = 94V
I= 0,23 A Agak terang
1.
Trigger
120
V = 18V
I= 0,35 A Terang
2.Trigger
150
V = 212V
I= 0,38 ALumyan Terang
-
5/24/2018 Laporan Akhir
12/17
12
B. Wiring Diagram
Gambar 3.3.1 Wiring Diagram Kendali Tegangan AC
Gambar 3.3.2 Single Line Kendali Tegangan AC
3.Trigger
180
V = 215V
I= 0,39 A Lebih Terang
-
5/24/2018 Laporan Akhir
13/17
13
3.4 Pengolahan Data
-
5/24/2018 Laporan Akhir
14/17
14
-
5/24/2018 Laporan Akhir
15/17
15
BAB IV
TUGAS AKHIR dan ANALISA
4.1 Tugas Akhir
1. Hitung besarnya Vo, Io, Po, dan PF yang terjadi setiap besar trigger?Jawab : (Terdapat pada BAB 3 pengolahan data )
2. Bandingkan Vo secara percobaan dan teori!Jawab : (Terdapat pada BAB 3 pengolahan data )
3. Jelaskan cara kerja trigger dalam percobaan tersebut!Jawab :
Cara kerja trigger pada percobaan ini adalah sebagai pemicu untuk
menyalakan atau melewatkan arus gate thyristor pada saat tertentu
terhadap perioda tegangan input sehingga thyristor konduksi.
4.1 Analisa
Analisa yang dapat di ambil setelah melakukan percobaan dengan
empat kali percobaan yaitu ; pada thyristor dengan mengatur atur sudut
penyalaannya () dari 30, 60, 90, 120, 150, 180, semakin besar sudut
penyalaannya () maka akan semakin besar tegangan outputnya karena
daerah tegangan yang dipotong oleh sudut penyalaannya () sangat kecil,
nyala lampu nya akan berpengaruh bila sudut penyalaannya () diperbesar,
karena sudut penyalaannya () diperbesar maka tegangan output (Vo) akan
besar, arus pun besar, menurut hokum ohm dimana resistansi berbandinglurus dengan tegangan.
Untuk percobaan 3 fasa bintang netral dan 3 fasa tanpa netral tidak
dilakukan karena terdapat trouble pada kit praktikumnya. Tetapi pada saat
praktikum praktikan hanya menghubungkan beban dengan hubung bintang
untuk rangkian 3 fasa bintang netral, maupun delta untuk rangkaian 3 fasa
tanpa netral.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
16/17
16
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Hasil dari pembuatan laporan ini dan melakukan percobaan,
praktikan dalam menyimpulkan :
1. Kontrol tegangan AC dapat diklasifikasi dalam dua tipe :
a. Kontrol On-Off
Prinsip kerjanya pada saat saklar thyristor menghubungkan supply AC
ke beban untuk waktu Tn saklar akan membuka atau mati oleh pulsa
penghambat gate untuk waktu To. Ketika Tn yang merupakan bilangan
bulat per cycle maka thyristor akan menutup.
b. Kontorl fasa
Prinsip kerjanya pada saat ada aliran daya ke beban control oleh
penghambat atau delay sudut tembak thyristor T1. Kerja D1 sebagi jarak
control yang terbatas dan tegangan output rms dapat diperoleh.
2. Besar kecilnya sudut penyalaannya () dapat berpengaruh terhadap
tegangan output (Vo) dari suatu rangkaian kendali AC.
5.2 Saran
Disediakan peralatanperalatan yang menunjang pada setiap praktikum agar
dapat di simulasikan lansung. Dan diperbaharui lagi alat lat yang sudah
cukup tua, umumnya atau keadaan alat tersebut kurang stabil, karena alat
alat sangat menunjang sekali dalam melakukan percobaan agar hasil yang
diinginkan dapat tercapai sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai.
-
5/24/2018 Laporan Akhir
17/17
17
DAFTAR PUSTAKA
Modul Praktikum Elektronika Daya, Institut Teknologi Nasional Bandung, 2013.
Zuhal.(2000).Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, PT Gramedia
Pustaka Utama.Jakarta.