persentasi elektronika daya bab 6 teknik elektro ui

57
Kelompok 12 : Sang Putu Naufalarizqa Ramadha MP Dani Irezza Desca Fazrani ELEKTRONIKA DAYA BAB 6

Upload: daniirezza

Post on 18-Dec-2015

41 views

Category:

Documents


10 download

DESCRIPTION

DAFTAR6.1 Pendahuluan6.2 Prinsip Kontrol ON-OFF6.3 Prinsip Kontrol Fasa6.4 Pengolahan Dua Arah Satu Fasa Dengan Beban Resistif6.5 Pengontrol Satu Fasa Dengan Beban Induktif6.6 Pengontrol Setengah gelombang Tiga Fasa6.7 Pengontrol Gelombang Penuh Tiga Fasa6.8 Pengontrol Bidrectional Tiga Fasa Terhubung Delta6.9 Pengubah Tap Trafo Satu Fasa6.10 Cycloconverter6.11 Pengontrol tegangan AC Dengan Kontrol PWM 6.12 Desain rangkaian Pengontrol Tegangan AC6.13 Akibat Sumber dan Beban Induktansi

TRANSCRIPT

  • Kelompok 12 :Sang PutuNaufalarizqa Ramadha MPDani IrezzaDesca FazraniELEKTRONIKA DAYABAB 6

  • 6.1Pendahuluan6.2Prinsip Kontrol ON-OFF6.3Prinsip Kontrol Fasa6.4Pengolahan Dua Arah Satu Fasa Dengan Beban Resistif6.5Pengontrol Satu Fasa Dengan Beban Induktif6.6Pengontrol Setengah gelombang Tiga Fasa6.7Pengontrol Gelombang Penuh Tiga Fasa6.8Pengontrol Bidrectional Tiga Fasa Terhubung Delta6.9Pengubah Tap Trafo Satu Fasa6.10Cycloconverter6.11Pengontrol tegangan AC Dengan Kontrol PWM 6.12Desain rangkaian Pengontrol Tegangan AC6.13Akibat Sumber dan Beban Induktansi

    *Elektronika Daya *

  • AC VOLTAGE CONTROLLER

  • AC Voltage Controller merupakan pengatur tegangan AC Aplikasi :Industrial HeatingOn-load Transformer Tap ChangingLight ControlSpeed Control of Poly-phase Induction MotorAC Magnet Controls*Elektronika Daya *

  • Terdapat 2 tipe untuk pengaturan tegangan:On Off controlPhase Angle control*Elektronika Daya *

  • ON OFF CONTROL

  • On off control diaplikasikan pada Industrial heating dan pengaturan kecepatan motor.Menggunakan rangkaian penyearah gelombang penuh satu fasa.

    *Elektronika Daya *

  • .*Elektronika Daya *THYRISTOR CONNECTEDAC SUPPLY TO LOAD(for tn)THYRISTOR ONTHYRISTOR OFFAt the zero voltage crossing of ac input voltageAC supply disconnected to load

  • dimana k = duty cycle Vs = tegangan rms phasa m = siklus selama tegangan input terhubung dengan load n = siklus selama tegangan input tidak terhubung dengan load

  • An AC voltage controller in Fig 6.1a has a resistive load of R=10 and the rms input voltage is Vs=120V,60Hz. The thyristor switch is on for n=25 cycles and is off m = 75 cycles. Determine :The rms output voltageThe input power factor The average and rms current of thyristor*Elektronika Daya *

  • .*Elektronika Daya *The rms value of output voltage

    The rms load current

  • b. The load power

    The input volt-ampere

    The input power factor

    *Elektronika Daya *

  • c. The peak thyristor current

    The average current of thyristor

    *Elektronika Daya *

  • The rms current of Thyristor

    *Elektronika Daya *

  • PHASE CONTROL

  • Aplikasi pada industrial heating dan lighting control.Dimana tegangan dan daya diatur dengan memvariasikan delay firing angle.Menggunakan rangkaian penyearah setengah gelombang satu fasa*Elektronika Daya *

  • The rms output voltage with input voltage in sinusoidal

    The average of output voltage*Elektronika Daya *

  • A single phase AC voltage controller in Fig 6.2a has a resistive load of R = 10 and the input voltage is Vs = 120 V,60 H. The delay angle of thyristor T1 is is /2.Determine :The rms value of output voltageThe input power factorThe average input current*Elektronika Daya *

  • .*Elektronika Daya *The rms value of output voltage

    The rms load current

  • The input volt-ampere rating is

    The load power

    The input power factor*Elektronika Daya *

  • The average output voltage

    The average input current

    *Elektronika Daya *

  • SINGLE PHASE BIDIRECTIONAL CONTROLLERS WITH RESISTIVE LOADS

  • Bidirectional control atau full wave control.Selama siklus positif, tegangan dan daya dikontrol dengan memvariasikan delay angle thyristor T1.Selama siklus negatif, tegangan dan daya dikontrol dengan memvariasikan delay angle thyristor T.*Elektronika Daya *

  • Pada saat tegangan input berupa gelombang sinusoidal

    dan delay angle dari thyristor T1 dan T2 sama (1 = 2 = )

    *Elektronika Daya *

  • .*Elektronika Daya *Rangkaian Full wave controller dengan beban induktifvs== input teganganis= input arusT1 : Thyristor 1i1 : arus Thyristor 1I0= arus rms outputV0= tegangan rms output Diagram Input Tegangan, Arus Thyristor dan Gate pulsePemahaman Teori:T1 = ON (selama positif half cycle) sesuai Gate Pulse T1 dan ada arus beban i1 . Karena induktansi di rangkaian, ketika Input Tegangan akan menuju negatif cycle, arus i1 tidak akan langsung nol ketika di posisi t = .

    Ketika input tegangan sudah negatif , arus i1 akan terus berjalan hingga turun ke Nol di posisi t = (extinction angle).

    Besarnya sudut arus i1 muncul () = -. Faktor yang mempengaruhi : Sudut delai()Sudut Power factor ()

  • .*Elektronika Daya *Maka,1. Jika,

    Menghitung besarnya arus di Thyristor 1 (i1 )Dimana, Untuk besarnya Impedansi Sudut power factor beban 2. Konstanta A1 dapat dicari ketika di awal kondisi ketika t = , dan i1=0 dari rumus i1 diatas didapatkan, MakaMenghitung besarnya sudut ,[extinction angle (arus i1 (t)=0)]

  • .*Elektronika Daya *Menghitung besarnya sudut ,[extinction angle (arus i1 (t)=0)]Dari hasil diatas Jika = , maka Delay Angle ()Besarnya tidak akan dapat sebesari sebelum arus I beban mencapai nilai 0 dan nilai tidak mungkin kurang dari (power factor load angle) . Sehingga control range dari delay angle adalah

  • .*Elektronika Daya *Tegangan Output rmsArus rms di tiap ThyristorDari rumus i1Arus rms outputArus rata-rata di Thyristor

  • .*Elektronika Daya *Sinyal Pulsa Pendek(short pulse) tidak cocok dipakai untuk inductive loads.Dari grafik disamping , T2 ON pada t=+ , dan pada sudut itu arus T1 masih hidup. Sehingga ketika pada kondisi T2 harusnya ON (pada area negatif cycle), maka T2 tidak akan hidup karena gate pule T2 telah tidak ada lagi. Cuma T1 yang hidup.Continous gate pulse sering dipakai untuk mengantisipasi permasalahan seperti diatas .(seperti ditunjukkan grafik di bawah ini)

  • Three Phase Half Wave Controllers.*Elektronika Daya *Rangkaian three phase half wave dengan beban resistifAliran arus ke beban diatur oleh Thyristor T1, T3, T5 dan dioda akan memberikan jalan untuk arus balikAgar arus bisa mengalir melewati power controller minimal satu thyristor harus terhubung.Jika semua device adalah dioda maka dioda akan menghubungkan(conduct) pasa saat yang sama dan sudut hantar (conduct angle) adalah 180o .Ketika suatu Thyristor mulai menghantarkan (conduct) maka akan berakhir ketika arusnya turun menjadi nol.Tegangan Input di tiap phasaTegangan Input di tiap line

  • .*Elektronika Daya *Bentuk gelombang three phase half wave controller (unidirectional)Gelombang diatas menunjukkan gelombang dari tegangan input, sudut hantar dari device dan tegangan output untuk sudut delay = 600 dan = 1500 Pada kondisi 0 < 600 , dua atau tiga device dapat dihantarkan(conduct) pada saat yang sama, dimana kombinasi device yang bisa terjadi adalah 1. dua thyristor dan satu dioda 2. satu thyristor dan satu dioda 3. satu thyristor dan dua dioda. Contoh kondisi iniPada kondisi 600 < 1200 , hanya satu thyristor yang terhantar dan jalan balik hanya terbagi oleh satu atau dua dioda.Pada kondisi 1200 < 2100 , hanya satu thyristor dan satu dioda terhantar pada waktu yang sama

  • .*Elektronika Daya *Rangkaian three phase half wave controller (unidirectional) dihubungkan dengan beban resistifGambar (a) menunjukkan tiga device terhantarkan, pada keadaan ini operasi tiga phasa yang normal terjadi serta tegangan output dari sebuah phasa akan sama dengan tegangan input dari phasa tersebut, sebagai contohnya adalah

    Gambar (b) menunjukkan dua device terhantarkan pada saat yang sama, pada keadaan ini arus hanya mengalir pada dua line saja dan line yang ketiga adalah open circuit. Tegangan output phasa akan setengah dari tegangan Line yang terhantar (pada gambar dianggap line C tidak terhantar(open circuit)).

    Van=0, jika line a adalah open circuit. (ia=0)

    Kembali

  • .*Elektronika Daya *Extinction angle () dari sebuah thyristor bisa ditunda hingga sudut 1800 (sebagai contoh pada gambar bentuk gelombang (b) , dari T1 adalah 2100 untuk = 300. untuk = 600 , extinction angle () adalah ditunda sebesar 1800 (pada gambar gelombang (a)). Kondisi ini berdasar pada fakta bahwa tegangan output Phasa bergantung pada tegangan input di line per line . Ketika VAB = 0 pada t = 1500 , arus dari T1 dapat terus mengalir sampai VCA = 0 pada t = 2100 dan delay angle () = 2100 memberikan tegangan output Nol.Gate Pulse dari Thyristor harus continous , sebagai contoh Gate Pulse dari T 1 harus berhenti hingga t = 2100 .Pada kondisi prakteknya Gate Pulse tediri dari dua bagian. Pulsa pertama dari T1 mulai dimana saja antara 0 sampai 1500 dan berhenti pada t = 1500 . Pulsa kedua yang dapat mulai pada t = 1500 , selalu berhenti pada t = 2100 . Hal ini memperbolehkan arus untuk mengalir melalui thyristor T1 selama periode 1500 t 2100 dan meningkatkan control range dari tegangan output. Range dari delay angle ini adalah 00 2100 Tegangan rms output berdasar pada rentang dari delay angle.

    V0 ( 00 < 900)

    V0 ( 900 < 1200)

    V0 ( 1200 < 2100)

  • .*Elektronika Daya *Hubungan Delta() dan Star(Y)

    A. Hubungan Delta()Tegangan output phasa akan sama dengan tegangan line ke line (tergantung dari jumlah device yang terhubung(conduct)Sesuai gambar (a), ada tiga device yang terhantar. Jika arus di phasa a iab = im sin t. Arus di line a

    Jika dua device yang terhantar pada satu waktu dan line yang lain adlah rangkaian terbuka (sesuai gambar(b)) , jika

    maka

  • .*Elektronika Daya *B. Hubungan Star(Y)1. Hubungan ini dimungkinkan bila Netral dari beban bisa diakses (accessible)

  • .*Elektronika Daya *Rangkaian three phase Full wave (bidirectional) dengan beban resistifThree phase bidirectional control biasa dipakai dalam pengatur motor ACOperasi dari controller ini sama dengan yang half wave controller, kecuali untuk jalur arus balik (return current path) yang dilakukan oleh thyristor T2 , T4 dan T6 beserta diodaFiring sequence dari thyristornya adalah T1,T2,T3,T4,T5,T6Besarnya Tegangan Phasa Input adalah

    Besarnya Tegangan line input adalah

  • .*Elektronika Daya *Bentuk Gelombang three phase Full wave (bidirectional)Delay angle Pada 00 < 600 , dua thyristor akan terhantar langsung sebelum T1 ON. Ketika T1 sudah ON maka tiga thyristor akan terhantar (conduct).Sebuah thyristor akan OFF ketika arusnya mencapai kebalikannya. Kondisi ini bisa terjadi pada dua dan tiga thyristor yang terhantar.Delay angle Pada 600 < 900 , hanya dua thyristor yang terhantar pada setiap waktu. Delay angle Pada 900 < 1500 , meskipun ada dua thyristor yang terhantar pada setiap waktu namun ada suatu periode dimana tak ada thyristor yang ON.Untuk 1500 , tak ada periode untuk dua thyristor terhantar dan Tegangan output menjadi Nol ketika = 1500.Range untuk delay angle 00 1500 Sama Seperti half wave controller, Tegangan rms output tergantung pada rentang delay angle. V0 (00
  • .*Elektronika Daya *Hubungan pada three phase full wave controllerHubungan ini dikenal juga sebagai tie control dan bisa merangkai semua thyristor menjadi satu unit.

  • Thyristor dapat dipakai sebagai switch statik untuk tap-changing trafo yang sedang dipasang ke beban. Tujuan pengontrolan adalah untuk mengimbangi keadaan beban dan menjaga agar gelombang input tetap smooth.

    *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • AC voltage controller merupakan alat yang dapat mengatur tegangan keluaran namun tidak dapat mengatur frekuensi. Pengaturan keduanya dapat diatur dari pemakaian rectifier dan inverter. Tetapi dengan pemakaian cycloconverter, kita bisa merubah frekuensi dengan konversi ac-ac.

    *Elektronika Daya *

  • Single-phaseThree-phase*Elektronika Daya *

  • Single-phase cycloconverter terdiri dari dua controlled single-phase converters yang beroperasi sebagai brdige rectifier. Delay angle tiap konverter sama namun terbalik pada setengah wave. Bila thyristor mempunyai frekuensi switch T0 maka frekuensi output adalah f=1/T0 .

    *Elektronika Daya *

  • Rangkaian ini terdiri dari dua ac-dc konverter. Dapat menghasilkan output frekuensi hingga 12 Hz. Konverter positif beroperasi pada setengah periode pertama kemudian konverter negatif pada periode berikutnya. *Elektronika Daya *

  • PENGONTROL TEGANGAN AC DENGAN KONTROL PWM

  • .*Elektronika Daya *Faktor daya masukan penyearah terkontrol dapat ditingkatkan dengan tipe kontrol pulse width modulation (PWM).Kinerja pengontrol tegangan AC dapat ditingkatkan oleh pengontrol PWM.Konfigurasi rangkaian dari satu fasa pengontrol tegangan AC untuk kontrol PWM ditunjukkan dengan gambar a dan sinyal gerbang untuk saklar pada gambar b.

  • DESAIN RANGKAIAN PENGONTROL TEGANGAN AC

  • Rating devais daya didesain untuk kondisi terburuk yang dapat terjadi bila konverter mengirim nilai maksimum tegangan keluaran rms Vo. Filter masukan dan keluaran harus didesain pula untuk kondisi serupa.

    *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • *Elektronika Daya *

  • AKIBAT SUMBER DAN BEBAN INDUKTANSI

  • .*Elektronika Daya *Sumber induktansi mengakibatkan tertundanya thyristor untuk off. Thyristor tidak akan off pada tegangan masukan nol seperti ditunjukkan pada gambar b dibawah ini dan pulsa-pulsa gerbang untuk waktu pendek menjadi tidak sesuai. Adnya harmonik pada tegangan keluaran juga akan meningkat.

    Meskipun tegangan keluaran berbentuk gelombang pulsa, beban induktansi menjaga agara arus yang mengalir tetap kontinyu seperti pada gambar a dan b