Regulator AC 1 Fasa

REGULATOR AC 1 FASA
FAKULTAS TEKNIK UNP
JURUSAN
PROGRAM STUDI
JOBSHEET/LABSHEET
: TEKNIK ELEKTRO
:DIV
NOMOR : XIV
WAKTU : 2 x 50 MENIT
TOPIK
: REGULATOR AC 1 FASA
GELOMBANG PENUH
MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/
TERKENDALI
TEI051
I. TUJUAN
1. Mahasiswa terampil merangkai Regulator AC 1 fasa gelombang penuh dengan
menggunakan SCR
2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik Regulator AC 1 fasa gelombang penuh
dengan berbagai variasi beban
3. Mahasiswa dapat menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan
Regulator AC 1 fasa gelombang penuh pada berbagai variasi beban
II. TEORI SINGKAT
Regulator AC digunakan untuk mengendalikan tegangan rms output. Aplikasi
dari Regulator AC ini adalah untuk kendali kecepatan motor, untuk dimmer lampu,
untuk pengatur suhu pemanas dan sebagainya. Pengaturan nilai rms tegangan
dilakukan dengan cara mengatur sudut penyalaan saklar dayanya yang akan mendelay
gelombang tegangan output, sehingga regulator AC ini disebut juga dengan phase
delay control. Pada umumnya regulator AC menggunakan SCR dan TRIAC sebagai
saklar dayanya. Ada dua jenis Regulator AC, yaitu setengah gelombang dan
gelombang penuh. Pada Regulator AC setengah gelombang, yang didelay hanya
gelombang tegangan positif. Regulator AC setengah gelombang ini umumnya
menggunakan sebuah SCR dan sebuah diode yang dipasang antiparallel. Regulator
AC jenis ini jarang diaplikasikan di lapangan. Pada Regulator AC gelombang penuh,
Penundaan penyalaan dilakukan pada gelombang positif dan negatif. Regulator AC
jenis ini menggunakan dua buah SCR yang dipasang anti parallel atau sebuah TRIAC.
Gambar 1 menunjukkan skema Regulator AC 1 fasa gelombang penuh menggunakan
dua buah SCR.
Gambar 1. Skema Regulator AC 1 fasa gelombang penuh dengan SCR
Regulator AC 1 fasa dapat dioperasikan dalam 3 mode, yaitu :
1. Sudut penyalaan besar dari sudut fasa ( α > φ ). Pada mode ini arus output tidak
kontiniu.
2. Sudut penyalaan kecil dari sudut fasa ( α < φ ). Pada mode ini satu buah SCR akan
gagal menyala
69
3. Sudut penyalaan sama dengan sudut fasa ( α = φ ). Pada mode ini arus output akan
kontiniu.
1. Beban R
Bentuk gelombang output Regulator AC 1 fasa beban R ditunjukkan pada Gambar
2.
Gambar 2. Gelombang output Regulator AC 1 fasa gelombang penuh beban R
Sudut penyalaan = α . Sudut pemadaman = β (β = π) dan sudut konduksi γ = β- α.
Tegangan output rms :
Vorms =
1
π
π
2
∫ v dθ =
0
Arus rms : I orms =
V 2m
π
π
∫ sin
α
2
ωtdωt =
Vm
2
2 (π − α ) + sin 2α
π
Vorms
, Daya output : Po = I 2orms R
R
1/ 2
Faktor daya : PF = cos ϕ =
Po ⎡ α sin 2α ⎤
= 1− +
2π ⎥⎦
VA ⎢⎣ π
Dengan VA = VA = I sVs .
Vs merupakan tegangan rms input yang dirumuskan dengan Vs =
Vm
2
Arus rms yang mengalir pada setiap SCR dirumuskan dengan : I oSCR =
2.
I orms
2
Beban RL
Gambar 3 menunjukkan bentuk gelombang output Regulator AC 1 fasa yang
melayani beban RL.
70
Gambar 3. Gelombang output Regulator AC 1 fasa gelombang penuh beban RL
Sudut penyalaan = α . Sudut pemadaman = β (β = π+τ) dan sudut konduksi γ = βα. Tegangan output rms :
Vorms =
Vm 2 ( β − α ) + sin 2 β − 2sin β
2
π
⎛ R (φ −α ) ⎞
⎤
⎜⎜
⎟⎟
Vm ⎡
⎢sin (φ − α ) e⎝ ω L ⎠ + sin (φ − α ) ⎥
Z ⎢
⎥
⎣
⎦
Po = I ormsVorms cos φ . Faktor daya : PF = cos φ
ωL
2
dengan φ = tan −1
dan Z = R 2 + (ω L )
R
Arus rms : I orms =
, Daya output :
III. BAHAN DAN ALAT
1. Power Supply (60-132)
2. Thyristor control panel (70-220)
3. Resistor load (67-142)
4. Induktor load (67-300)
5. Kapasitor load (67-201)
6. Moving Iron Volmeter/Amperemeter AC/DC 0-3 A (68-114)
7. Digital Volmeter/Amperemeter AC/DC (68-116)
8. Osiloscop Double Beam
9. Kabel jumper
IV. LANGKAH KERJA
1. Membuat rangkaian AC Regulator AC 1 Fasa Gelombang Penuh
a. Rangkailah alat dan bahan sesuai dengan diagram rangkaian yang ditunjuk
kan oleh Gambar 4.
71
Gambar 4. Rangkaian percobaan
b. Buat rangkaian power suplai dalam konfigurasi B, seperti yang ditunjukkan
gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian power suplay
2. Percobaan dengan beban Resistor
a. Posisikan semua saklar kapasitor dalam kondisi OFF dan posisikan induktor
dalam keadaan terhubung singkat dengan menghubungkan terminal link.
b. Posisikan selektor penyalaan sudut pada posisi (P1,3,5 0°-180° and P2,4,6 180°-360°).
c. Posisikan semua saklar resistor dalam kondisi ON, sehingga resistor
memiliki nilai 182 Ω
d. Kalibrasi osiloskop
e. Posisikan tegangan referensi penyalaan SCR pada posisi 0
f. Hubungkan power suplai ke sumber
g. Hidupkan Thyristor control panel (70-220) dan Power Suplply (60-132)
h. Variasikan tegangan referensi penyalaan SCR mulai dari 0 sampai 10 Volt,
72
seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1
i. Amati bentuk gelombang arus dan tegangan yang ditunjukkan oleh
osiloskop. Untuk melihat tegangan input, pindahkan rangkaian osiloskop ke
sisi input.
j. Moving Iron Volmeter/Amperemeter AC/DC 0-3 A (68-114) digunakan
untuk melihat nilai rms tegangan dan arus, sedangkan Digital Volmeter
/Amperemeter AC/DC (68-116) digunakan untuk melihat nilai rata-rata arus
dan tegangan.
k. Catat nilai puncak, rms dan nilai rata-rata dari arus dan tegangan dalam
Tabel 1.
l. Matikan power suplai dan beralih ke percobaan 2
3. Percobaan dengan beban Resistor dan Induktor
a. Posisikan semua saklar kapasitor dalam kondisi OFF dan lepaskan hubungan terminal link inductor sehingga inductor menjadi beban bagi penyearah.
b. Setting nilai induktor dalam keadaan minimum
c. Ulangi langkah e sampai g
d. Buat nilai inductor menjadi 700 mH dengan mengatur switchnya dan
masukkan hasil pengamatan ke dalam tabel 2.
4. Percobaan dengan beban Resistor dan Kapasitor
a. Posisikan saklar kapasitor dalam kondisi ON (10 µF) dan pasang hubungan
terminal link induktor .
b. Posisikan semua saklar resistor dalam kondisi ON, sehingga resistor
memiliki nilai 182 Ω
c. Ulangi langkah e sampai k pada percobaan 2 dan masukkan hasil penga
matan ke dalam tabel 3
d. Matikan power suplai dan kembalikan alat dan bahan ke tempat semula
Vref
SCR
0
1
2
4
6
8
10
Vref
SCR
0
2
4
6
8
10
Input
Vrms
Irms
Input
Vrms
Irms
Tabel 1. Hasil Percobaan Beban R
Output
Bentuk Gelombang
Vm
Vrms
Vdc
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
Tabel 2. Hasil Percobaan Beban RL
Output
Bentuk Gelombang
Vm
Vrms
Vdc
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
73
Vref
SCR
0
2
4
6
8
10
Tabel 3. Hasil Percobaan Beban RC
Output
Bentuk Gelombang
Input
Vrms
Irms
Vm
Vrms
Vdc
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
V. TUGAS
Buatlah laporan sementara berdasarkan hasil praktek yang telah anda dapatkan,
kemudian buatlah laporan lengkap untuk dikumpul minggu depan
VI. ANALISIS
1. Hitung nilai rms arus dan tegangan output, daya output dan factor daya
2. Tentukan sudut penyalaan dan pemadaman SCR pada setiap variasi tegangan
referensi penyalaan SCR
3. Tentukan mode operasi rangkaian berdasarkan tegangan referensi penyalaan
SCR pada kedua percobaan.
Gambar 6. Konfigurasi rangkaian pada panel thyristor
74
Gambar 7. Konfigurasi rangkaian pada panel
75