pekerjaan rumah 08 rev01

8/19/2019 Pekerjaan Rumah 08 Rev01

1/4

Program Studi Teknik Elektro STEI ITB Mata Kuliah Elektronika EL-2005 Semester II 2014/2015

Pekerjaan Rumah 08

SOAL-1:

Tinjau rangkaian listrik di bawah ini. Sumber tegangan Vi(t) = Vm sin ωt merupakan

tegangan jala-jala listrik (PLN) di mana Vm = 220 √ volt, dan RL mewakili resistansi bebanelemen kawat sebuah alat pemanas listrik. Nilai RL = 200.

Gambar 1: (a) Rangkaian kendali daya beban menggunakan SCR dan rangkaian pembangkit pulsa trigger (b)

Bentuk gelombang teganga SCR VAK (ωt) (c) bentuk gelombang arus beban IL (ωt)

a

b

c


2/4


Bentuk gelombang tegangan pada terminal anode-ke-katoda SCR VAK (ωt) serta arus beban

iL (ωt) ditunjukkan pada gambar di atas dengan sudut penyalaan SCR: ϕ = 0.2 π radian (= 36o)

sekedar sebagai contoh. Perlu dicatat bahwa tegangan holding / forward SCR di sini

di abaikan ( VH ≈ 0 ).. Secara umum, bentuk fungsi arus beban iL(ωt) adalah

() = sin (1) di mana Im = Vm / RL. Jika digunakan notasi θ = ωt, maka nilai efektif (rms) dari arus bebandi atas dapat dinyatakan sebegai

= 2

∫

[()]22

(2) (a) Dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) serta hubungan fungsi trigonometri

sin2(θ) = ½ - ½ . cos(2θ)

dapatkan persamaan umum yang menghubungkan nilai rms arus beban Irms di atas

serta sudut penyalaan SCR, ϕ. Kemudian hitunglah daya P yang diberikan pada bebanRL untuk sudut penyalaan ϕ = 0o, 45o, 60o, 90o, dan 120o.

SOAL-2:

Untuk mewujudkan bagian rangkaian pembangkit pulsa trigger untuk modul kendali daya

listrik seperti di sebutkan pada SOAL-1 di atas, akan digunakan sebuah rangkaian osilator

relaksasi menggunakan komponen UJT seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Gambar 2: (a) Rangkaian penghasil pulsa trigger yang di sinkronkan fasa-nya dengan timing jala-jala listrik PLN


3/4


Gambar 2: (b) Kurva karakteristik VE vs IE komponen UJT (c) Bentuk gelombang tegangan VE (t) serta

tegangan output VB1(t)

Gambar 2.b di atas memperlihatkan kurva karakteristik VE vs IE komponen UJT yang

memperlihatkan nilai pasangan parameter Peak-Point : IP dan VP serta parameter Valley-Point :

IV dan VV . Sedang gambar 2.c memperlihatkan gelombang tegangan VE (t) serta tengan output

VB1(t) yang merupakan pulsa-trigger yang dikirimkan ke terminal gate SCR pada rangkaian

yang ditunjukkan pada SOAL-1.

Perlu diperhatikan bahwa catu tegangan rangkaian UJT, VBB tidak diperoleh dari sumber

tegangan DC yang benar-benar konstan, tetapi dari output sebuah rangkaian penyearah, yangterdiri dari transformator penurun tegangan jala-jala, penyearah dioda D1, serta dioda Zener

D2 sehingga VBB (t) = VZ (t). Tujuannya adalah agar diperoleh sinkronisasi fasa yang konsisten

antara timing pulsa trgger dengan timing gelombang sinus dari tegangan jala-jala serta pada

SCR. Di sini di inginkan agar rangkaian pembangkit pulsa menghasilkan 1 pulsa trigger pada

setiap setengah perioda positif dari tegangan jala-jala. Di sini digunakan diode Zener dengan

nilai VZ = 10 V.

(a) Gambar bentuk gelombang tegangan Va (t) (jika efek pembebanan dioda Zener serta

rangkaian di sebelah kanan-nya bisa diabaikan). Gambarkan pula bentuk gelombang

tegangan VZ (t) (jika efek pembebanan rangkaian UJT di sebelah kanan-nya bisa diabaikan). Jadi apa peran komponen dioda Zener di sini?

(b) Terlepas dari soal ‘sinkronisasi dengan timing jala- jala’ di atas, hitunglah rentang nilai

yang sesuai untuk kompone resistor R1. Jika digunakan komponen sebuah UJT dengan

nilai parameter η = 0.68, IP = 2 µA dan IV = 4 mA. Pertama-tama hitunglah nilai

parameter VV dan VP menggunakan hubungan: VP = 0.7 V + η .VBB, dan VV = 0.1 VBB,

lalu hitunglah rentang nilai R1: R1.min < R1 < R1.max sesuai dengan penjelasan pada

bagian 11-6 Chapter 11 dari buku teks: “Electronic Devices” oleh Thomas L. Floyd .

(c) Pilihlah suatu harga tertentu dari nilai R1 yang memenuhi jawaban soal (c) di atas,

misalnya dengan menghitung nilai rata-rata dari kedua batas harga R1 di atas. Dari


4/4


pilihan harga R1 ini, hitunglah harga komponen kapasitor C yang sesuai, berdasarkan

hubungan:

=1

. ln −

Di mana f : frekuensi jala-jala listrik PLN.

pekerjaan rumah 08 rev01

Documents