Electric power controller

ELECTRIC POWER CONTROLLER
(PENGONTROL DAYA LISTRIK)
DISUSUN OLEH:
HERVIANA
D411 07 064
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2011
PENDAHULUAN
Electric power Controller (Pengontrol daya listrik) merupakan suatu rangkaian
yang mengontrol suatu keluaran daya dari suatu terminal AC dengan menggunakan TRIAC.
Rangkaian ini dapat mengontrol daya electric dengan menggunakan sebuah resistor
variable. Rangkaian ini dapat digunakan untuk mengatur cahaya dari lampu. Rangkaian ini
mengubah arus elektrik yang mengalir ke beben dengan menggunakan TRIAC dan
mengontrol daya yang keluar.
Rangkaian ini hanya digunakan untuk mengontrol tengangan AC dan tidak untuk
mengontrol tegangan DC. Karena pengontrolan menggunakan TRIAC menyebabakan arus
yang mengalir ke beban bukan sinyal sempurna. Oleh karena itu, diperlukan pembatasan
pada peralatan sehingga dapat digunakan sebagai pengontrol dengan menggunakan
rangkaian tertsebut.
Daya elektrik yang dapat dikontrol berdasarkan batasan nilai arus yang dapat
mengalir pada TRIAC. Pada rangkaian tersebut menggunakan TRIAC 12A dengan tegangan
AC 100V, daya maksimal yang dapat dikontrol sebesar 1200W namun daya yang aman
sekitar 700W – 800 W. Jika ingin menggunakan tegangan AC lebih dari 100 V (misalnya AC
200V), tegangan yang diizinkan pada kapasitor harus berada pada reting tegangan dari
TRIAC.
Operation explanation
of the electric power controller
Bidirectional Triode Thyristor ( dikenal dengan nama TRIAC )
Berikut ini merupakan thyristor dengan satu diode. Pada thyristor, pada saat forward
arus listrik dapat mengalir dengan dikontrrol. Thyristor memiliki tiga terminal, yaitu T2
(terminal pada kutub anoda), T1 (pada kutub katoda), dan gate. Pada diode, pada kondisi
forward arus listrik langsung mengalir ketika diberi tegangan yang mencapai tegangan
forward. Sedangkan pada thyristor, arus listrik pada kondisi forward tidak dapat mengalir
ketika arus listrik tidak mengalir melalui gate. Ketika arus listrik (pulsa) pemicu mengalir
ke gate, arus forward pada thyristor dapat mengalir. Arus forward pada thyristor mulai
mengalir terus ketika mencapai arus gate sampai batas tegangan forward. Fungsi Gate
kembali ke keadaan semula pada saat tegangan forward berakhir. Jadi, pada kondisi
forward arus pada thyristor tidak dapat mengalir sampai arus picu mengalir ke gate jika
tegangan forward diberikan/digunakan sekali lagi.
Gambar 1. Prinsip aliran arus listrik pada thyristor
TRIAC merupakan suatu alata elektronika yanga dianalogikan sebagai dua pasang thyristor
yang dipasang antiparalel. Hasilnya merupakan dua buah switch dua arah yang dapat
mengalirkan arus dikedua arah tersebut. TRIAC dapat aktif pada keadaan tegangan reverse
maupun forward, dan tidak aktif ketika arus yang mengalir pada TRIAC berada dibawah
ambang batas untuk bekerja. Karena pada integrasinya, TRIAC mempunyai gerbang arus
yang sensitive pada keadaan ketika dinyalakan dan tidak dinyalakan dalam waktu yang
lama dibandingkan thyristor. TRIAC digunakan pada aplikasi control phasa pada frekuensi
yang rendah, seperti pada Regulator AC untuk pencahyaan/cahaya lampu, Kontrol fan, dan
relay solid-state AV. TRIAC tidak digunakan pada rating yang sama seperti thyristor, tetapi
memiliki rating tegangan samapi 1000V dan beberapa ampere.
Gambar 2. (a) symbol TRIAC, (b) Representasi dari dua thyristor, (c) karakteristik thyristor
TRIAC merupakan jenis thyristor yang dapat digunakan pada arus bolak-balik (AC). Alat
tersebut memungkinkan gate bekerja pada masing-masing tegangan pada AC baik pada sisi
tegangan positif maupun sisi tegangan negative. Sehingga daya listrik pada arus bolak-balik
dapat dikontrol. Dapat dipergunakan untuk menggantikan SCR untuk daya arus bolakbalik, misalnya pada pengaturan motor atau pada pengaturan cahaya dan lampu (Dimmer
lamps).TRIAC memiliki kemampuan di bawah 100 A dan kurang dari 1000 watt.
Dioda Trigger ( nama yang dikenal DIAC )
DIAC memiliki karakteristik yang special. Pada diode, arus forward mengalir ketika
diberi tegangan forward tetapi pada DIAC, sampai pada tegangan forward menjadi
tegangan breakover(VBO), arus tidak dapat mengalir. Pada DIAC, arus mengalir pada dua
keadaan. Ketika tidak diberika tegangan VBO arus tidak dapat mengalir baik pada tegangan
positif maupun pda tegangan negative (kondisi forward/reverse). Ketika tegangan yang
diberikan pada diode seberang VBO, diode berada pada kondisi ON dan tegangan dari
kedua tepi dari dioda menurun dengan cepat. Karakteristik ini digunakan untuk
mengontrol gerbang pada TRIAC.
Gambar 3. Karakteristik DIAC
Kontrol daya listrik dengan menggunakan TRIAC
Untuk control daya listrik dengan menggunakan TRIAC, digunakan DIAC untuk
rangkaian gate. Dengan perubahan phasa pada arus listrik yang mengalir melalui DIAC,
pada saat arus AC mengalir melalui gate disitulah dikontrol.
Rangkain Kontrol phasa
Gambar 4. Rangkaian Kontrol phasa
Rangkaian ini digunakan sebagai rangkaian untuk mengubah waktu picu yang
dikombinasikan dengan resistor dan kapasitor. Ketika tegangan AC diberikan pada
kapasitor, arus phasa pada kapasitor adalah 900. Karena itu, tegangan pada kedua tepi
resistor maju 900 pada tegangan input AC. Sehingga tegangan pada kedua tepi capasitor
berubah menjadi tertinggal 900 dari tegangn input AC. Ketika nilai resistansi besar, waktu
tunda tegangan kapasitor 900 tetapi delaynya akan kecil ketika nilai resistansi mengjadi
kecil. Dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5. Vc dengan delay 90 derajat
Rresistance(R)=Kecil Rresistance(R)=tengah/sedang Rresistance(R)=besar
Gambar 6. Vc, IG, dan IL pada saat Rnya berubah
Rangkaian Pencegah Hysterisis
Rangkaian ini dibutuhkan untuk membuat kemungkinan pelepasan yang cepat
pada pengisian kapasitor (CT) setelah TRIAC ON. Sebaliknya, pengisian pada CT
memiliki pengaruh pada waktu picu di siklus berikutnya. Dibawah ini, akan dijelaskan
mengenai situasi pada over switch tegangan input dari kondisi positif ke negative.
Ketika TR ON, tegangan antara T2 dan T1 dari TR sebesar 1,5 V. Ketika R1 kecil,
pembuangan/pengosongan kapasitor (CT) melalui R1 dan TR. Ketika R1 besar,
pembuangan melalui D1, R2, dan TR dan tegangan pada kapasitor mulai menurun.
Gambar 7. Rangkaian pencegah histerisis
Pada awal waktu picu (ketika waktu ON dari TRIAC lama), tegangan CT cukup
menurun. Sehingga, ketika waktu picu melambat (ketika waktu ON dari TRIAC singkat),
tegangan sangat tidak mungkin cukup untuk dibuang pada pengisian CT.
Gambar 8. Pembuangan melalui D1 dan D2
Oleh karena itu, pembuangan dengan cepat pada D1 dab D2 ketika tegangan
input berada pada keadaan sebaliknya. D2 menjadi ON ketika trgangan input
negative. Ketika tegangan pada point A lebih tinggi dari pada pada point B, D1 dan
D2 ON. Ketika diode ON, arus dapat mengalir pada arah sebaliknya juga. Karenanya,
pengosongan CT melalui D1 dan D2.
Karena tengan forward dari diode lebih kecil dari 1V. tegangan pada kedua
sisi CT dengan seketika mencapai 1V. pada setengah siklus (sisi negative), pengisian
pada polaritas sebaliknya mulai disimpan pada CT. oleh karena itu, point A menjadi
lebih rendah dibandingkan point B dan D1 menjadi OFF. Sehingga, kecepatan
pengisian penyimpanan CT diputuskan hanya R1. Setelah itu, pengisian
penyimpanan CT samapi tegangan pada CT menjadi VBO dari DIAC. Ketika tegangan
DIAC menjadi VBO, arus yang mengalir melalui gate dari TR dan TR ON. Cara kerja
setelah ini sama dengan yang tersebut diatas.
Gambar 9. Pembuangan melewati R1
Rangkaian Filter Noise
TRIAC mendatangkan noise pada waktu ON/OFF. Ketika noise berpengaruh
pada peralatan yang digunakan oleh beban, hal ini kemungkinan untuk pengurangan
noise ketika dipasankan filter. Juga pada penggunaan coil untuk beban, tegangan tinggi
kadang-kadang muncul. Rangkaian ini dapat juga digunakan untuk memproteksi
TRIAC dari tegangan tinggi.
Gambar 10. Rangkaian Filter Noise dengan varistor
TNR merupakan salah satu jenis semikonduktor yang biasa disebut varistor.
Ketika tegangan yang diberikan lebih besar dari tegangan varistor , nilai resistansi
dari varistor menurun, dan membuat tegangan bypass dan memproteksi TRIAC.
Pada tegangan AC 100V, tegangan varistor yang digunakan adalah 270 V. Untuk hubungan
varistor dengan beban dipasang secara parallel. Juga sebagai efisiensi untuk proteksi
TRIAC terhadap tegangan tinggi yang berasal dari beban.
Pada pembatasan peralatan terdapat peralatan/beban yang dapat dikontrol
maupun yang tidak dapat dikontrol, yaitu:
Peralatan yang dikontrol:
o Peralatan bekerja dengan resistor. Seperti lampu tungsten-filamen, Solder untuk
besi, dan sebagainya.
o Peralatan yang menggunakan AC series motor atau pembersih. Seperti mesin bor,
Kipas angin, cleaner, dan sebagainya.
Peralatan yang tidak dapat dikontrol:
o Lampu flourensecence.
o Motor singkron (menggunakan kapasitor)
Untuk motor singkron, jumlah rotasi diambil dari frekuensi AC. Sehingga tidak
memungkinkan untuk dikonrol menggunakan rangkaian ini. Bagaimanapun juga,
torka/putaran pada motor akan menurun seiring dengan penurunan arus yang
mengalir ke beban. Dengan begitu perubahanya dapat melambat. Pada keadaan
ini, rotasi pada beban tidak konstan.
SUMBER
http://www.piclist.com/image/www/hobby_elec/e_ckt24.html
http://www.piclist.com/image/www/hobby_elec/e_ckt24_2.html
http://www.piclist.com/image/www/hobby_elec/e_ckt24_4.html