penyearah 1 fasa gelombang penuh terkontrol beban r dan rl

39
DAFTAR ISI 1. Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R........1 1.1. Cara Kerja Rangkaian........................................1 1.2. Simulasi Matlab............................................. 7 1.3. Hasil Simulasi............................................. 11 2. Penyearah Gelombang Penuh Terkontrol Beban R-L.................12 2.1. Cara Kerja Rangkaian.......................................12 2.2. Simulasi Matlab............................................ 17 2.3. Hasil Simulasi:............................................ 22

Upload: anggraeny-glory

Post on 06-Apr-2016

346 views

Category:

Documents


61 download

DESCRIPTION

Penyearah Satu Fasa Gelombang Penuh Terkontrol

TRANSCRIPT

Page 1: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

DAFTAR ISI

1. Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R..............................................1

1.1. Cara Kerja Rangkaian......................................................................................................................1

1.2. Simulasi Matlab...............................................................................................................................7

1.3. Hasil Simulasi................................................................................................................................11

2. Penyearah Gelombang Penuh Terkontrol Beban R-L.............................................................12

2.1. Cara Kerja Rangkaian....................................................................................................................12

2.2. Simulasi Matlab.............................................................................................................................17

2.3. Hasil Simulasi:...............................................................................................................................22

Page 2: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol

1. Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R

(a) Gambar Rangkaian

Keterangan :

VS merupakan tegangan sekunder pada trafo

IS merupakan arus yang mengalir pada sumber

Vd = VR merupakan tegangan pada beban

IR merupakan arus yang mengalir pada beban

IT1 dan IT3 merupakan arus yang mengalir dari thyristor T1 dan T3

IT2 dan IT4 merupakan arus yang mengalir dari thyristor T2 dan T4

IG merupakan arus gate dari rangkaian kontrol atau pulse generator

1

Page 3: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

(b) Bentuk gelombang

Gambar 1. Rangkaian penyearah 1 gelombang penuh terkontrol beban R

2

vAB

VR

IR

-Vm

-Vm

Page 4: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

1.1. Cara Kerja Rangkaian

Gambar 1a. menunjukkan ketika penyearah terkendali dibebani beban resistif. Pada saat

potensial tegangan di titik a lebih tinggi daripada di titik b (dari 0 - rad), maka anoda SCR

lebih positif dari katoda, bersamaan dengan itu VAK positif. Ini kesempatan untuk mentrigger

SCR T1& T3 agar konduksi. Apabila arus trigger diberikan pada SCR pada t = , maka

SCR T1& T3 akan konduksi (dibias maju) selama - rad dan arus mengalir ke beban.

Sesaat setelah rad, vab mulai negatif, maka SCR T1& T3 akan OFF dan dibias mundur

secara bersamaan.

Saat potensial titik b lebih tinggi dibanding potensial titik a ( dari π−2 π rad), SCR

T2 dan T4 akan bias maju secara bersamaan, maka ini adalah kesempatan untuk mentrigger

SCR agar konduksi. Jika pada ωt=π+α SCR T2 & T4 ditrigger, maka SCR T2 & T4 akan

konduksi (ON) selama (+) - 2 rad dan arus akan mengalir ke beban. Sesaat setelah 2 π

rad, SCR T2 & T4 akan dibias mundur secara bersamaan.

Setelah 2 rad, anoda SCR kembali lagi positif daripada katodanya sehingga SCR T1&

T3 akan kembali konduksi, begitu seterusnya. Peran SCR dalam penyearah ini adalah untuk

mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi

tegangan keluaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur sesuai keinginan, yaitu

apabila sudut trigger dirubah-rubah, maka besar VDC dan IDC akan ikut berubah.

Gambar 1b. menunjukkan bentuk gelombang tegangan sumber, arus gate, tegangan

keluaran, arus keluaran, dan tegangan pada SCR. Berdasarkan gambar gelombang diatas

dapat dilihat hubungan antara vAB pada 0−2 π rad adalah gelombang sinus dan karena beban

yang digunakan pada rangkaian merupakan beban resistif maka arus dan tegangannya sefasa.

Ditinjau dari tegangan keluaran (VL) yang dihasilkan, terdapat dua jenis komponen

tegangan, yaitu tegangan searah rata-rata (VDC) dan tegangan searah efektif (Vrms).

Berdasarkan gambar gelombang di atas tegangan keluaran rata-rata (V DC) dapat diatur

dengan cara menggeser sudut triger (α ) pada rangkaian, dan jika Vm adalah tegangan

masukan puncak, maka tegangan keluaran rata-rata (VDC) dapat diperoleh dari luas

gelombang VDC, yaitu :

V DC rata−rata=1π∫α

π

V m sin ωt d (ωt )

¿V m

π(−cos ωt|α

π)

¿V m

π(−cos π+cosα )

3

Page 5: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

¿V m

π(1+cosα)

Tegangan keluaran efektif dapat diperoleh dengan menggunakan rumus :

V Rrms=¿¿

¿ [ 1π

Vm2∫α

π

sin2 ωt d (ωt)]12

¿¿¿

¿ V m2

2 π [ωt|απ−∫

α

π 12

cos2 ωt d (2ωt)]12

¿¿¿

¿¿¿

¿ [V m2

2 (1−απ+ 1

2sin 2α ¿¿¿2 π )]

12

¿V m

√ 2 (1−απ+ sin 2 α

2 π )12

Arus beban (IDC rata-rata) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus :

I DC rata−rata=1π∫α

π V m

Rsin ωt d (ωt )

¿ [ 1π

∙V m

R ∫α

π

sin ωt d (ωt )]12

¿ [ 1π

∙V m

R(cos ωt|α

π)]

12

¿ [ 1π

∙V m

R(cos π−cosα )]

12

¿V m

π . R¿

¿V Rrata−rata

R

Untuk menghitung arus beban efektif (IRrms) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

I Rrms=¿¿

4

Page 6: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

¿ [ 1π

.V m

2

R2 ∫α

π

sin2ωt d (ωt )]12

¿ [ 1π

.V m

2

R2 ∫α

π12(d ωt−cos2 ωt d ωt )]

12

¿ [ 12 π

.V m

2

R2 ∫α

π

ωt−cos2ωt(d ωt )]12

¿ [ 12 π

.V m

2

R2 (ωt|απ−∫

α

π 12

cos2 ωt (2d ωt))]12

¿ [ 12π

∙V m

2

R2 (ωt|απ−∫

α

π 12

cos2 ωt d (2 ωt))]12

¿ [ 12 π

∙V m

2

R2 ( π−α )−( 12

sin 2π−12

sin 2α )]12

¿ [ 12 π

∙V m

2

R2 (π−α+ 12

sin2α)]12

¿ [V m2

R2 ∙ 12 (1−α

π+ sin 2α

2 π )]12

¿V m

√2 . R∙[(1−α

π+ sin 2α

2π )]12

I Rrms=V Rrms

R

Arus efektif SCR dapat diperoleh dengan mencari luas daerah dari bentuk gelombang, yaitu:

I Qrms=[ 12 π∫α

π

(V m

Rsin ωt )

2

d (ωt)]12

¿ [ 12π

∙V m

2

R2 ∫α

π

sin2 ωt d (ωt)]12

¿¿¿

¿ [ 14 π

∙V m

2

R2 (ωt|απ−∫

α

π 12

cos2 ωt d (2ωt))]12

5

Page 7: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

¿ [ 14 π

∙V m

2

R2 ( π−α )−( 12

sin 2 π−12

sin 2α )]12

¿ [ 14 π

∙V m

2

R2 (π−α+ 12

sin2 α)]12

¿ [ V m2

4 R2 (1−απ+sin 2α

2 π )]12

¿V m

2 R∙[(1−α

π+ sin 2α

2 π )]12

I Qrms=I Rrms

√2

Arus rata-rata SCR (I Qrata−rata) dapat diperoleh dengan mencari luas daerah dari bentuk

gelombang, yaitu:

I Qrata−rata=1

2π∫απ V m

Rsin ωt d (ωt )

¿ 12 π

∙V m

R ∫α

π

sin ωt d (ωt )

¿ 12 π

∙V m

R ∫α

π

(−cos ωt|απ)

¿V m

2 π . R(−cosπ+cosα )

¿V m

2 π .R(1+cos α)

I Qrata−rata=IR rata−rata

2

6

Page 8: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

1.2. Simulasi Matlab

Gambar Rangkaian Penyearah Terkontrol Gelombang Penuh Beban R

Penyearah gelombang penuh terkontrol pada gambar di atas menggunakan 4 SCR dengan

beban resistif R dan sudut penyalaan α = 900, dengan tegangan sumber Vs = 50 sin 100πt, R

= 10 Ω, f = 50 Hz. Kita dapat membandingkan besar tegangan keluaran rata-rata, tegangan

rms, arus beban, arus rms beban, arus rms SCR, dan arus rata-rata pada SCR dari hasil

simulasi dengan berdasarkan rumus.

Tegangan keluaran rata-rata pada beban:

Perhitungan berdasarkan rumus:

V DC rata−rata=V m

π(1+cosα )

V DC rata−rata=50

3,14(1+cos 90° )

V DC rata−rata=15,923(1+0)

7

Page 9: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

V DC rata−rata=15,923 V

Hasil simulasi:

V DC rata−rata=15,92 V

Arus pada beban:

Perhitungan berdasarkan rumus:

I DC rata−rata=V m

π . R(1+cosα )

I DC rata−rata=V DC rata−rata

R

I DC rata−rata=15,923 V

10 Ω

I DC rata−rata=1,592 A

Hasil simulasi:

I DC rata−rata=1,592 A.

Tegangan rms pada beban:

Perhitungan berdasarkan rumus:

V Rrms=V m

√ 2 (1−απ+ sin2 α

2 π )12

V Rrms=50√ 2 (1− 90 °

180 °+ sin 2.90 °

2.3,14 )12

V Rrms=35,355 (0,5+0 )12

V Rrms=35,355 x 0,707V

V Rrms=25 V

Hasil simulasi:

V Rrms=24,99 V

8

Page 10: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Arus rms pada beban:

Perhitungan berdasarkan rumus:

I Rrms=V m

√2 R (1−απ+ sin 2 α

2 π )12

I Rrms=V Rrms

R

I Rrms=25V10Ω

I Rrms=2,5 A

Hasil simulasi:

I Rrms=2,499 A

Arus rms pada SCR :

I Qrms=V m

2 R (1−απ+ sin 2 α

2π )12

I Qrms=50

2 ×10 (1− 90180

+sin 2.902 .3,14 )

12

I Qrms=5020

(1−0,5+0 )12

I Qrms=2,5 (0,707 )

I Qrms=1,767 A

Hasil simulasi:

I Qrms=1,767 A

Arus SCR rata-rata :

I Qrata−rata=V m

2 π R¿

I Qrata−rata=50

2.3,14 .10¿

I Qrata−rata=0,796 (1)

I Qrata−rata=0,796 V

Hasil simulasi:

I Qrata−rata=0,7958 A

9

Page 11: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Tabel Evaluasi:

VDC

(V)

IDC

(A)

VRrms

(V)

IRrms

(A)

IQrms

(A)

IQrata-rata

(A)

Dari Hasil Simulasi 15,923 1,592 25 2,5 1,767 0,796

Dari Hasil Perhitungan 15,92 1,592 24,99 2,499 1,767 0,7958

Sedikit ada perbedaan antara hasil dari simulasi matlab dengan hasil penggunaan rumus

teorinya. Hal itu mungkin terjadi karena ada perbedaan sedikit pada pengesetan detail-detail

kecil komponen yang digunakan pada simulasi dan adanya drop pada SCR yang tidak

dihitung pada rumus.

10

Page 12: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

1.3. Hasil Simulasi

11

Page 13: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

2. Penyearah Gelombang Penuh Terkontrol Beban R-L

2.1. Cara Kerja Rangkaian

(a) Rangkaian

Gambar 2. Penyearah 1 setengah gelombang terkontrol beban RL

Gambar 2a. menunjukkan ketika penyearah terkendali dibebani beban RL. Pada saat

potensial tegangan titik a lebih tinggi daripada titik b, maka anoda lebih positif dari katoda,

bersamaan dengan itu VAK positif. Maka ini kesempatan untuk mentrigger SCR T1& T3 agar

konduksi. Jika diberikan arus gate diberikan pada t = , maka SCR T1& T3 akan konduksi

selama - rad dan arus mengalir melalui induktor yang menyimpan energi. Sesaat setelah

rad, vab mulai negatif, dan bersamaan dengan itu VAK mulai negatif. SCR menstop arus yang

mengalir melalui induktor, akan tetapi energi yang tersimpan dalam induktor memaksa aliran

arus tetap berjalan seperti sebelumnya dengan cara melepas energinya. Sehingga SCR tetap

konduksi dan menimbulkan tegangan negatif selama - rad, dimana adalah besar arus

yang melewati dari VAK . Setelah energi induktor habis, SCR T1& T3 akan OFF.

Pada saat potensial titik B lebih tinggi dari titik A maka anoda SCR T2 dan T4 lebih

positif daripada katoda SCR T2 dan T4 selama π-2π radian dan apabila arus gate diberikan

pada SCR T2 dan T4 pada ωt = (π+α), maka SCR T2 dan T4 akan konduksi dan arus akan

mengalir ke beban.

12

Page 14: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Setelah 2 rad, anoda SCR kembali lagi positif daripada katoda sehingga SCR akan

kembali lagi konduksi, begitu seterusnya.

Pada beban RL ada 2 jenis metode kerja, yaitu metode kerja diskontinu dan metode

kerja kontiniu.

a. Metode kerja diskontiniu

Yaitu kondisi dimana ada arus yang mencapai angka 0 pada interval tertentu, dengan

pemberian sudut trigger > .

Tegangan dan arus beban diatur oleh sudut trigger yang diberikan pada SCR. Besar

sudut trigger adalah :

θ ¿ tan−1 ωLR

β adalah besarnya arus yang melewati dari VAK atau yang disebut dengan tegangan

negatif. Dengan menggunakan Microsoft excel maka β dapat dicari dengan rumus:

sin ( β−∅ )=sin ( α−∅ ) e(α−β )tan∅

Ditinjau dari tegangan keluaran (VL) yang dihasilkan, terdapat dua jenis komponen

tegangan, yaitu tegangan searah rata-rata (VDC) dan tegangan searah efektif (Vrms).

Jika Vm adalah tegangan masukan puncak, tegangan keluaran rata-rata (VDC) dapat

diperoleh dari :

V DC rata−rata=1π∫α

β

V m sin ωt d (ωt )

¿V m

π(−cos ωt|α

β)

¿V m

π(−cos β+cosα)

¿V m

π(cosα−cos β )

Tegangan keluaran rms dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

V Rrms=¿¿

¿ [ 1π∫α

β

V m2 sin2ωt d (ωt )]

12

¿ [V m2

π ∫α

β

sin2 ωt d (ωt)]12

¿¿¿

13

Page 15: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

¿¿¿

¿ [V m2

π (ωt|αβ−∫

α

β 12

cos2 ωt d (2ωt))]12

¿¿¿

V rms=V m

√ 2¿¿

Arus beban (IDC) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

V DC=I DC .R

I DC=V m

π .R(cos α−cos β)

I DC=V rata−rata

R

Arus beban rms (Irms) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

I rms=VZ [ 1

π ( β−α )− sin ( β−α ) cos( β+α+θ)cos θ ]

12

Nilai arus rms pada SCR dengan menggunakan rumus:

I Qrms=I rms

√2

Nilai arus rata-rata pada SCR dengan menggunakan rumus:

I Qrata−rata=IDC

2

b. Metode kerja kontiniu

Yaitu kondisi dimana arus tidak pernah mencapai angka 0 pada interval tertentu,

dengan pemberian sudut trigger < .

Jika Vm adalah tegangan masukan puncak, tegangan keluaran rata-rata (VDC) dapat

diperoleh dari :

V DC rata−rata=2V m

π(cosα )

14

Page 16: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Arus beban (IDC) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

V DC=I DC .R

I DC=2Vm. R

¿

Tegangan keluaran rms dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

V rms=V m

√ 2 [1− sin(π+α )2 π

+ sin α2 π ]

12

Nilai arus rms pada output (I Rrms¿ dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

I rms=V eff

Z [ 1π π+( 2sin (α−∅)

1−e−π

tan∅ )2

tan∅ (1−e−2 πtan∅ )−4 ( 2sin ( α−∅ )

1−e−π

tan∅ )sin α sin∅ (1−e−π

tan∅ )]12

Nilai arus rms pada SCR dengan menggunakan rumus:

I Qrms=Irms√ 2

Nilai arus rata-rata pada SCR dengan menggunakan rumus:

I Qrata−rata=I Dc rata−rata

2

c. Penambahan dioda Free Wheel

Adanya beban induktif (L) membuat ada tegangan negatif pada tegangan keluaran yang

dihasilkan. Agar menghilangkan tegangan negatif, diberi tambahan dioda free wheel.

15

Page 17: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Ketika - rad, T1& T3 dibias maju sehingga ON dan arus mengalir ke beban. Pada -

(+) rad, T1&T3 off, tetapi D1 bekerja dan ON sehingga arus tetap mengalir. Dari (+) -

2 rad, D1 off tetapi T2 & T4 akan konduksi sehingga arus mengalir. Dari 2 - (+2) rad

D1 kembali ON dan arus tetap mengalir, begitu seterusnya sehingga tidak ada tegangan

negatif.

16

Page 18: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

2.2. Simulasi Matlab

a. Metode kerja diskontiniu

Yaitu ada arus yang mencapai angka 0 pada interval tertentu. Dengan pemberian

sudut trigger > .

Gambar Rangkaian Penyearah Terkontrol Gelombang Penuh Beban R-L

Penyearah terkontrol pada gambar memiliki beban R-L seri dengan metode diskontiniu.

Diberikan tegangan sumber Vs = 50 sin 100πt, R = 7Ω, L = 20 mH, f = 50 Hz. Kita dapat

membandingkan besar tegangan keluaran rata-rata, tegangan rms, arus beban, arus rms

beban, arus rms SCR, dan arus rata-rata pada SCR dari hasil simulasi dengan berdasarkan

rumus.

Tegangan keluaran rata-rata pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

tan = ωLR

= 2× 3,14 ×50 ×0,02

7

= 0,897

= arc tan 0,897

17

Page 19: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

= 41,896 °

Oleh karna = 41,896°, maka SCR ditrigger pada = 76°.

Nilai dapat dicari dengan excel, menggunakan rumus sin ( β−∅ )=sin ( α−∅ ) e(α−β )tan∅

Maka = 219°

V DC rata−rata=V m

π(cosα−cos)

V DC rata−rata=50

3,14(cos76 °−cos219)

V DC rata−rata=15,923(0,241−(−0,777))

V DC rata−rata=15,923 (1,018 )

V DC rata−rata=16,2 V

Hasil simulasi:

V DC rata−rata=16V

18

Page 20: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Arus pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

I Dc rata−rata=Vmπ . R

¿

I Dc rata−rata=V DC rata−rata

R

IDc rata−rata=16,2V

I Dc rata−rata=2,314 A

Hasil simulasi:

I Dc rata−rata=2,285 A

Tegangan rms pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

V rms=V m

√ 2¿¿

V rms=50√ 2

¿¿

V rms=35,355[ 1180 143−1

2(0,508)]

12

V rms=35,355[ 1180

(142,745)]12

V rms=35,355 x0,862 V

V rms=30,476 V

Berdasarkan hasil simulasi:

V rms=30,03 V

Arus rms pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

Z = √R2+Xl2

= √72+(2×3,14 ×50 ×0,02)2

19

Page 21: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

= 9,404 Ω

I rms=VZ [ 1

π ( β−α )− sin ( β−α ) cos( β+α+θ)cos θ ]

12

I rms=35,3559,404 [ 1

180 (219−76 )−sin (219−76 ) cos (219+76+41,896 )cos41,896 ]

12

I rms=3,759[ 1180 (143 )−sin (143 )cos (336,896 )

cos41,896 ]12

I Rrms=3,759[ 1180

(143−0,743)]12

I rms=3,759× 0,803

I rms=3,018 A

Berdasarkan hasil simulasi:

I rms=2,825 A

Arus rms pada SCR :

I Qrms=Irms√ 2

I Qrms=3,018

√ 2

I Qrms=2,13 A

Hasil simulasi:

I Qrms=1,997 A

Arus SCR rata-rata :

I Qrata−rata=I Dc rata−rata

2

I Qrata−rata=2,314

2

IQrata−rata=1,157 V

Hasil simulasi:

IQrata−rata=1,143 A

20

Page 22: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Tabel Evaluasi:

VDC

(V)

IDC

(A)

VRrms

(V)

IRrms

(A)

IQrms

(A)

IQrata-rata

(A)

Dari Hasil Simulasi 16 2,285 30,03 2,825 1,997 1,143

Dari Hasil Perhitungan 16,2 2,314 30,476 3,018 2,13 1,157

Sedikit ada perbedaan antara hasil dari simulasi matlab dengan hasil penggunaan rumus

teorinya. Hal itu mungkin terjadi karena ada perbedaan sedikit pada pengesetan detail-detail

kecil komponen yang digunakan pada simulasi dan adanya drop pada scr yang tidak dihitung

pada rumus.

21

Page 23: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

2.3. Hasil Simulasi:

22

Page 24: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

b. Metode kerja kontiniu

Yaitu keadaan dimana arus tidak pernah mencapai angka 0 pada interval tertentu. Dan

diberikan sudut trigger <

Penyearah terkontrol pada gambar memiliki beban R-L seri dengan metode kontiniu.

Diberikan tegangan sumber Vs = 50 sin 100πt, R = 7Ω, L = 20 mH, f = 50 Hz. Kita dapat

membandingkan besar tegangan keluaran rata-rata, tegangan rms, arus beban, arus rms

beban, arus rms SCR, dan arus rata-rata pada SCR dari hasil simulasi dengan berdasarkan

rumus.

Tegangan keluaran rata-rata beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

tan = ωLR

= 2× 3,14 ×50 ×0,02

7

= 0,897

23

Page 25: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

= arc tan 0,897

= 41,896 °

Oleh karna = 41,896°, maka SCR ditrigger pada = 30°.

V DC rata−rata=2V m

π(cosα )

V DC rata−rata=2 .503,14

(cos30 ° )

V DC rata−rata=31,847 (0,866)

V DC rata−rata=27,579 V

Hasil simulasi:

V DC rata−rata=27,51 V

Arus pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

IDc rata−rata=2Vmπ . R

¿

I Dc rata−rata=V DC rata−rata

R

I Dc rata−rata=27,579 V

7 Ω

I Dc rata−rata=3,939 A

Hasil simulasi:

I Dc rata−rata=3,93 A

Tegangan rms pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

V rms=V m

√ 2 [1− 12 π

( sin 2 (α+π )−sin 2 α )]12

V rms=50√ 2

¿¿

24

Page 26: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

V rms=35,355 [1−0,159 (0 ) ]12

V rms=35,355 x1 V

V rms=35,355 V

Berdasarkan hasil simulasi:

V rms=35,37 V

Arus rms pada beban

Perhitungan berdasarkan rumus:

Z = √R2+Xl2

= √72+(2×3,14 ×50×0,02)2

= 9,404 Ω

I rms=V eff

Z [ 1π π+( 2sin (α−∅)

1−e−π

tan∅ )2

tan∅ (1−e−2 πtan∅ )−4 ( 2sin ( α−∅ )

1−e−π

tan∅ )sin α sin∅ (1−e−π

tan∅ )]12

I rms=35,3559,404 [ 1

3,14 3,14+( 2sin(−11,896)

1−e−3,140,897 )

2

0,897(1−e−6,280,897 )−4 (2sin (−11,896 )

1−e−3,140,897 )sin30 sin 41,896(1−e

−3,140,897 )]

12

I rms=3,759[ 13,14 3,14+0,269 x 0,897 x0,997−4 (0,518 ) 0,5 x0,667 x 0,951 ]

12

I Rrms=3,759[ 13,14

(3,14+0,2405+0,657)]12

I rms=3,759 [1,285 ]12

I rms=3,759× 1,133

I rms=4,258 A

Berdasarkan hasil simulasi:

I rms=4,179 A

Arus rms pada SCR :

I Qrms=Irms√ 2

25

Page 27: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

I Qrms=4,258√ 2

I Qrms=3,011 A

Berdasarkan hasil simulasi:

I Qrms=2,954 A

Arus SCR rata-rata :

I Qrata−rata=I Dc rata−rata

2

I Qrata−rata=3,939

2

I Qrata−rata=1,969 V

Hasil simulasi:

IQrata−rata=1,965 A

Tabel Evaluasi:

VDC

(V)

IDC

(A)

VRrms

(V)

IRrms

(A)

IQrms

(A)

IQrata-rata

(A)

Dari Hasil Simulasi 27,51 3,93 35,37 4,179 2,954 1,965

Dari Hasil Perhitungan 27,579 3,939 38,169 4,258 3,011 1,969

Sedikit ada perbedaan antara hasil dari simulasi matlab dengan hasil penggunaan rumus

teorinya. Hal itu mungkin terjadi karena ada perbedaan sedikit pada pengesetan detail-detail

kecil komponen yang digunakan pada simulasi dan adanya drop pada SCR yang tidak

dihitung pada rumus.

26

Page 28: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Hasil Simulasi :

27

Page 29: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

c. Dengan diode FreeWheel

Keterangan :

Vs = 100 sin 100πt (V)

α pada pulse generator 1 = 900

α pada pulse generator 2 = 2700

R = 20 Ω

L = 20mH

Pertama-tama mencari nilai ø :

tan∅=2πfLR

tan∅=2.3,14 .50 .20 .10−3

20

tan∅=0,314

∅=arc tan 0,314

∅=17,43 °

Mencari β :

28

Page 30: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Dengan menggunakan Microsoft excel maka β dapat dicari dengan cepat dari rumus

sin ( β−∅ )=sin ( α−∅ ) e(α−β )tan∅ :

Maka β = 1970.

Untuk mencari nilai Vd rata-rata dengan menggunakan rumus:

V d rata−rata=V m

π(1+cosα )

V d rata−rata=1003.14

(1+cos 90° )

V d rata−rata=31,84 V

Untuk mencari nilai Id rata-rata dengan menggunakan rumus:

I drata−rata=V drata−rata

R

I drata−rata=31,84 V

20 Ω

I drata−rata=1,5923 A

Nilai tegangan rms pada output (V d rms¿ dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

V d rms=V m

√ 2 (1−απ+ sin2 α

2 π )12

V d rms=100√ 2 (1− 90 °

180 °+ sin 2.90 °

2.3,14 )12

V d rms=50 V

29

Page 31: Penyearah 1 Fasa Gelombang Penuh Terkontrol Beban R Dan RL

Nilai arus keluaran rms pada output (I d rms¿ dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

I drms=V d rms

R

I drms=50V20Ω

I d rms=2,5 A

Nilai arus rms pada thyristor dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

I Qrms=I d rms

√2

I Qrms=2,5 A√2

I Qrms=1,7677 A

Nilai arus rata-rata pada thyristor dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

I Qrata−rata=I d rata−rata

2

I Qrata−rata=1,5923 A

2

I Qrata−rata=0,7961 A

30