penyearah terkontrol penuh satu fasaelda.elektro.ub.ac.id/wp-content/uploads/2016/11/bab-1.docx ·...

Penyearah Terkontrol Penuh Gelombang Penuh Satu Fasa

PERCOBAAN I

PENYEARAH TERKONTROL PENUH GELOMBANG PENUH SATU FASA

1.1 Tujuan

1. Mempelajari karakteristik komponen SCR (Silicon Controlled Rectifier).

2. Mempelajari prinsip kerja rangkaian penyearah terkontrol penuh gelombang penuh satu fasa

3. Mempelajari karakteristik pengaturan rangkaian penyearah terkontrol penuh gelombang penuh satu fasa untuk beban R dan R-L.

4. Mempelajari perbandingan karakteristik pengaturan daya reaktif penyearah terkontrol penuh gelombang penuh satu fasa untuk beban R dan R-L.

5. Mempelajari bentuk gelombang keluaran arus dan tegangan terhadap waktu dari rangkaian penyearah terkontrol penuh gelombang penuh satu fasa untuk beban R dan R-L

1.2 Dasar Teori

Penyearah satu fasa terkontrol penuh adalah suatu konverter AC ke DC yang menggunakan empat komponen elektronika daya sebagai switching device (dalam percobaan ini komponen yang digunakan adalah SCR) yang dihubungkan sebagai rangkaian jembatan. Tegangan output dari rangkaian ini dapat diatur dengan mengatur sudut penyalaan dari SCR tersebut.

Gambar 1.1 Rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa

Pada saat siklus fasa positif, SCR Tl dan T4 mendapat tegangan maju dan ketika SCR tersebut diberi arus gate positif, maka kedua SCR tersebut akan konduksi, dan arus

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 1

T1 T2

T3 T4

Uin AC LoadUd

Id


positif akan mengalir dari sumber ke beban melalui kedua SCR tersebut. Ketika arus gate dilepaskan, SCR tetap konduksi sampai arus yang melewatinya kurang dari Iholding

(sangat mendekati 0).

Kemudian saat siklus fasa negatif, SCR T2 dan T3 tersebut akan konduksi bila dipicu oleh arus gate positif. Dua siklus ini terus berulang dan menghasilkan tegangan DC yang dapat diatur melalui sudut penyalaannya.

BEBAN R.

Bilamana rangkaian pada gambar 1.1 diberi beban R, maka akan dihasilkan bentuk gelombang seperti gambar 1.2

Gambar 1.2 Gambar rangkaian dan bentuk gelombang penyearah

terkontrol penuh satu fasa beban R



Karena rangkaian diberi beban R, maka saat tegangan bernilai nol (saat ωt=π atau 180o), seketika arus juga akan bernilai nol dan SCR akan OFF. Nilai tegangan keluaran penyearah satu fasa gelombang penuh ini dapat dicari dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

.................................................................... (1.1)

-------------------------------------------------------(1.2)

Untuk perhitungan Vrms nya berasal dari rumus daya di beban : P = Irms2 x R

karena P = R Io2 maka Irms=√Io2

........................................................(1.3)

Vorms=Vm√2 √1−α

π+

sin 2α2 π --------------------------------------------------(1.4)

BEBAN R-L

Sedangkan saat rangkaian pada gambar 1.1 diberi beban R-L, maka gelombang arus akan tertinggal terhadap gelombang tegangannya. Karena ketertinggalan itulah, saat nilai tegangan nol, maka nilai arusnya belum nol dan SCR akan tetap konduksi sampai nilai arus menjadi nol (ωt=β). Bentuk gelombang keluarannya telihat pada gambar 1.3.


VoAV =Vmπ

(1+cosα )

Vm = √2 x Vsek.T


Gambar 1.3 Bentuk gelombang penyearah terkontrol penuh satu fasa beban R-L

Nilai arus keluarannya adalah

Iorms=√ 1π∫α

β

Io2(ωt )d (ωt )----------------------------------------------(1.5)

Ioav=1π∫α

β

Io (ωt )d (ωt )---------------------------------------------------(1.6)

Dimana:

Io (ωt )=VmZ

[ sin(ωt−θ )−sin (α−θ )e−(ωt−α )/ωτ ]

Untuk mencari nilai sudut pemadaman (β), maka nilai Irms harus nol pada saat diberi suatu nilai ωt melalui cara numerik dengan persamaan seperti dibawah ini.

Io ( β )=VmZ

[sin ( β−θ)−sin(α−θ )e−(β−α /ωτ )]=0-------------------- (1.8)

Karakteristik pengaturan

Karakteristik pengaturan dari rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa adalah karakteristik yang menyatakan hubungan antara tegangan output sebagai fungsi dari sudut penyalaan (α ). Karakteristik pengaturan biasanya dinyatakan dalam suatu


Voav = Vmπ

∫α

β

[sin (ωt−θ )−(sin (α−θ ) e−(ωt−α )/ωτ )dωt ] ........................... (1.7)

Z=√R2+(ωL)2

θ=tan−1 (ωLR )

τ=LR


kurva dari Vo AV/V AV0 = f(α ).

Karakteristik pengaturan untuk rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Gambar 1.4 Karakteristik pengaturan untuk rangkaian penyearah terkontrol

penuh satu fasa


1,0

Ud AV

Ud AV0

0,5

0

-0,5

-1,00 30 60 90 120 150 180 α

derajat

Oper

sai s

ebag

ai

Inve

rter

Oper

sai s

ebag

ai

Pen

year

ah

Beban Aktif

Beban Induktif

Beban Tahanan

Beban Induktif


1.3 Peralatan yang digunakan

No. Nama alat Jumlah

1. Trafo 3 fasa 1

2. Fuse 3

3. SCR 4

4. Beban Tahanan dan Induktif 1

5. DC Power Supply,+/- 15 V, 3A 1

6. Set Point Potentiometer 1

7. Control unit 2 pulse 1

8. Tahanan shunt 1

9. Isolation Amplifier 1

10. Probe Sesuai kebutuhan

11. Jumper Sesuai kebutuhan

12. Osiloskop 1

13. RMS Meter 2

14. Multimeter Digital 1

15. Power Meter 1

1.4 Rangkaian Percobaan



Gambar 1.5. Diagram Rangkaian percobaan penyearah satu fasa gelombang penuh

1.5 Prosedur Percobaan

1. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 1.5.

2. Tunjukkan pada asisten apakah peralatan yang telah dirangkai sudah benar.

3. Bila sudah benar, maka percobaan dimulai dengan menghubungkan rangkaian dengan beban R= ... Ω (hitung dengan ohm meter untuk mendapatkan nilai R yang lebih teliti).

4. Tutuplah saklar daya SW (dengan keluaran sekunder trafo ... volt) dengan menutup saklar untuk rangkaian kontrol atau pentrigeran SCR terlebih dahulu.

5. Set sudut penyalaan dengan nilai yang tertera pada tabel 1.1. dan masukkan nilai dari parameter yang ditanyakan pada tabel 1.1

Catatan: Untuk memudahkan penentuan nilai sudut penyalaan, maka dilakukan pentransformasian dengan tegangan referensi dari set point potentiometer (VREF yang bernilai 0-10 volt). Dengan persamaan sebagai berikut:

V REF=180 °−α180 °

10 ----------------------------------------------- (3.6 )

6. Save gelombang keluaran arus dan tegangan beban pada oscilloscope pada sudut penyalaan tertentu, dan catat semua pengaturan (settingan) yang berkaitan dengan oscilloscope dan isolation amplifier

7. Setelah tabel 1.1 selesai, matikan saklar pengontrol SCR dan saklar daya.

8. Gantilah beban dengan beban R= .... Ω seri dengan L= .... mH.

9. Lakukan langkah ke-4

10. Lakukan langkah ke-5 dengan tabel 1.2 dan tabel 1.3 (bukan tabel 1.1).

11. Lakukan langkah ke-6.

12. Lakukan langkah ke-7.

13. Tanyakan kepada asisten tentang langkah selanjutnya



1.6 Data Hasil Percobaan (Vsek.T = ... V)

Tabel 1.1 Data hasil pengukuran dengan beban R= ... Ω pada

berbagai sudut penyalaan.

Parameter

Terukur

Sudut Penyalaan

0 30 60 90 120 150 180

Vo av (V)

Vo rms (V)

Io av (A)

Io rms (A)

Is rms (A)

Tabel 1.2 Data hasil pengukuran dengan beban R= .... Ω seri dengan

L= ... mH pada berbagai sudut penyalaan

Parameter

Terukur

Sudut Penyalaan

0 30 60 90 120 150 180

Vo av (V)

Vo rms (V)

Io av (A)

Io rms (A)

Is rms (A)



Tabel 1.3 Hasil Pengukuran Daya aktif dan Reaktif untuk dua penyearah

berbeda dengan variasi sudut penyalaan.

Sudut

Penyalaan

Satu fasa terkontrol penuh

P (Watt) Q (VAR)

0

30

60

90

120

150

180

1.7 Analisa Data dan Pembahasan

1. Hitunglah nilai tegangan Vo av dengan beban R secara teori dengan persamaan 1.2 dan masukkan pada tabel 1.4.

2. Hitung nilai Vo av/Vo av 0 beban R secara teori maupun praktik dan masukkan pada tabel 1.4

Tabel 1.4 Perbandingan Vo av/Vo av 0 secara teori dan praktek untuk beban R= Ω

3. Buat grafik perbandingan Vo av/Vo av0 sebagai fungsi sudut penyalaan α (ْ) pada beban R baik secara teori mapun praktik. Berikan kesimpulan.

4. Hitunglah nilai tegangan Vo av dengan beban R-L secara teori dengan persamaan 1.7 dan masukkan pada tabel 1.5.

5. Hitung nilai Vo av/Vo av 0 beban R-L secara teori maupun praktik dan masukkan pada tabel 1.5


Sudut Penyalaan

0 30 60 90 120 150 180

PraktekVoAV

VoAV/VoAV0

Teori

VoAV

VoAV/VoAV0


Tabel 1.5 Perbandingan Vo av/Vo av 0 secara teori dan praktek untuk beban R…....Ω

yang diseri dengan L=…....mH

9. Buat grafik perbandingan Vo av/Vo av0 sebagai fungsi sudut penyalaan α (ْ) pada beban R-L baik secara teori mapun praktik. Berikan kesimpulan.

10. Buat grafik perbandingan Q (VAR) sebagai fungsi α (ْ) dari penyearah terkontrol penuh. Berikan kesimpulan. :

11. Hitung dan Lengkapi Tabel 1.6.

Tabel 1.6 Perhitungan Ripple Factor Untuk Beban R

Sudut

Penyalaan (ْ)VAV

(V)

VRMS

(V)FF = VRMS/VAV

RF = √( FF2−1)

0

30

60

90

120

150

180

12. Buat grafik Riple Factor terhadap Vo av/Vo av0 untuk beban R. Beri kesimpulan.

13. Hitung dan Lengkapi Tabel 1.7.


Sudut Penyalaan

0 30 60 90 120 150 180

Praktek

VoAV

VoAV/VoAV0

Teori

VoAV

VoAV/VoAV0


Tabel 1.7 Perhitungan Ripple Factor Untuk Beban R-L

Sudut

Penyalaan (ْ)VAV

(V)

VRMS

(V)FF = VRMS/VAV

RF = √( FF2−1)

0

30

60

90

120

150

180

14. Buat grafik Riple Factor terhadap Vo av/Vo av0 untuk beban R-L. Beri kesimpulan.

Powered by ELDA 2016



1.8 Kesimpulan dan Perhitungan Percobaan.



GAMBAR GELOMBANG TEGANGAN DAN ARUS

KELUARAN BEBAN R

CH 1 ( ): CH 2 ( ):

Skala Isolation Amplifier : Skala Isolation Amplifier :

Attenuator Oscilloscope : Attenuator Oscilloscope :

Attenuator Probe : Attenuator Probe :

............./div : ............./div :

Time/div : Time/div :

Nilai RMS : Nilai RMS :

Nilai Average : Nilai Average :

Nilai Pada Oscilloscope .......... kali sebenarnya Nilai Pada Oscilloscope .......... kali sebenarnya



GAMBAR GELOMBANG TEGANGAN DAN ARUS

KELUARAN BEBAN R-L

CH 1 ( ): CH 2 ( ):

Skala Isolation Amplifier : Skala Isolation Amplifier :

Attenuator Oscilloscope : Attenuator Oscilloscope :

Attenuator Probe : Attenuator Probe :

............./div : ............./div :

Time/div : Time/div :

Nilai RMS : Nilai RMS :

Nilai Average : Nilai Average :

Nilai Pada Oscilloscope .......... kali sebenarnya Nilai Pada Oscilloscope .......... kali sebenarnya



GRAFIK KARAKTERISTIK PENGATURAN DARI PENYEARAH

TERKONTROL PENUH SATU FASA BEBAN R

Kesimpulan Karakteristik Pengaturan



GRAFIK KARAKTERISTIK PENGATURAN DARI PENYEARAH

TERKONTROL PENUH SATU FASA BEBAN R-L

Kesimpulan Karakteristik Pengaturan



GRAFIK KARAKTERISTIK DAYA REAKTIF DARI PENYEARAH

TERKONTROL PENUH SATU FASA BEBAN R-L

Kesimpulan Karakteristik Daya Reaktif



GRAFIK RIPLE FACTOR TERHADAP VoAV/VoAV 0

BEBAN R

Kesimpulan



GRAFIK RIPLE FACTOR TERHADAP VoAV/VoAV 0

BEBAN R-L

Kesimpulan


penyearah terkontrol penuh satu fasaelda.elektro.ub.ac.id/wp-content/uploads/2016/11/bab-1.docx ·...

Documents