Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa PERCOBAAN II PENYEARAH TERKONTROL PENUH TIGA FASA 2.l Tujuan 1. Mempelajari cara kerja rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa. 2. Mempelajari bentuk gelombang tegangan dan arus keluaran terhadap waktu rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa untuk beban R dan R-L. 3. Mempelajari kurva karakteristik pengaturan dari rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa untuk beban R dan R-L. 2.2 Dasar Teori Rangkaian Penyearah terkontrol penuh tiga fasa adalah suatu konverter AC-DC yang menggunakan enam komponen elektronika daya, dalam percobaan ini yang digunakan adalah Silicon Controlled Rectifier (SCR) yang dikelompokkan dalam dua grup. Untuk grup yang pertama anoda dari masing-masing komponen dihubungkan berturut-turut dengan salah satu kawat fasa dari sumber, sedangkan katoda-katodanya dihubungkan menjadi satu, yang selanjutnya dihubungkan dengan beban. Untuk grup yang kedua, katoda dari masing-masing komponen dihubungkan berturut-turut kesalah satu kawat fasa dari sumber, sedangkan anoda-anodanya dihubungkan menjadi satu, yang selanjutnya dihubungkan ke beban. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut Id T1 T3 T5 R S T Ud T4 T6 Load T2 Gambar 2.1. Rangkaian penyearah terkontrol penuh t iga fasa Rangkaian ini mempunyai sifat bahwa SCR dengan nomor ganjil akan konduksi bila tegangan anodanya mempunyai harga yang paling tinggi dibandingkan dengan tegangan anoda dari komponen-komponen dengan nomor ganjil yang lain. Misalnya pada saat tegangan fasa R dalam keadaan paling tinggi dibandingkan dengan tegangan PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 21 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa fasa S dan T, maka Tl konduktif Sedangkan untuk SCR dengan nomor genap akan konduksi bila tegangan katodanya berada dalam keadaan paling rendah dibandingkan dengan tegangan katoda dari komponen-komponen dengan nomor genap yang lain. Jadi bila tegangan fasa T paling kecil dibandingkan dengan tegangan fasa R dan S, maka T2 konduksi Jadi pada prinsipnya pada rangkaian tersebut selalu ada dua SCR yang konduksi dalam waktu yang bersamaan (dapat dilihat pada gambar di bawah). Karena itu untuk setiap interval dibutuhkan dua pulsa penyalaan. Penyalaan dari masing-masing SCR dapat diatur untuk mendapatkan tegangan output yang berubah. Gambar 2.2 Parameter-parameter tergambar pada rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa gelombang penuh pada sudut penyalaan 0° PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 22 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa Gambar 2.3 Parameter-parameter tergambar pada rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa gelombang penuh pada sudut penyalaan 60° Persamaan untuk menghitung tegangan keluaran adalah ----------------------------- (2.1) --------------------------------- (2.2) Untuk persamaan tegangan keluaran rata-ratanya : -------- (2.3) VoAV = (3๐๐,๐ฟ−๐ฟ) ๐ cosα = (3 (√2 ๐๐ ๐๐.๐) √3 ) PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA ๐ ๐๐๐ ๐ผ ......(2.4) 23 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa Gambar 2.4 Parameter-parameter tergambar pada rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa gelombang penuh pada sudut penyalaan 90° beban R Gambar 2.5 Parameter-parameter tergambar pada rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa gelombang penuh pada sudut penyalaan 90° beban R – L PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 24 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa Karakteristik Pengaturan. Karakteristik pengaturan dari rangkaian ini menyatakan hubungan antara tegangan output dari rangkaian sebagai fungsi dari sudut penyalaan. Karakteristik pengaturan ini dinyatakan dengan Vo AV/V AV0 = f( ๏ก ). Ud AV Ud AV0 Penyearah Inverter Beban Induktif Opersai sebagai Beban Tahanan 0,5 Opersai sebagai 1,0 0 Beban Induktif Beban Aktif -0,5 -1,0 0 30 60 90 120 150 180 α derajat Gambar 2.6 Karakteristik pengaturan rangkaian penyearah terkontrol penuh tiga fasa gelombang penuh PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 25 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 2.3 Peralatan yang digunakan No. Nama alat Jumlah 1. Trafo 3 fasa 1 2. Fuse 3 3. SCR 6 4. Beban Tahanan dan Induktif 1 5. DC Power Supply,+/- 15 V, 3A 1 6. Set Point Potentiometer 1 7. Control unit 6 pulse 1 8. Tahanan shunt 1 9. Isolation Amplifier 1 10. Probe Sesuai kebutuhan 11. Bridging Plug Sesuai kebutuhan 12. Osiloskop 1 13. RMS Meter 2 14. Multimeter Digital 1 2.4 Diagram rangkaian Gambar 2.7 Diagram Rangkaian untuk percobaan penyearah terkontrol penuh tiga fasa PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 26 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 2.5 Prosedur Percobaan 1. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 2.7. 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 2.1. dan masukkan nilai dari parameter yang ditanyakan pada tabel 2.1 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: VREF ๏ฝ 180๏ฐ ๏ญ ๏ก 10 V 180๏ฐ ----------------------------------------------- (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 2.1 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 2.2 (bukan tabel 2.1). 11. Lakukan langkah ke-6. 12. Lakukan langkah ke-7. 13. Tanyakan kepada asisten tentang langkah selanjutnya PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 27 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 2.6 Data Hasil Percobaan (Vsek.T = ... V) Tabel 2.1 Data hasil pengukuran dengan beban R= ... ๏ pada berbagai sudut penyalaan. Parameter Terukur Sudut Penyalaan 0 30 45 60 90 Vo av (V) Vo rms (V) Io av (A) Io rms (A) Is rms (A) Tabel 2.2 Data hasil pengukuran dengan beban R= ... ๏ seri dengan L= ... mH pada berbagai sudut penyalaan Parameter Terukur Sudut Penyalaan 0 30 45 60 90 Vo av (V) Vo rms (V) Io av (A) Io rms (A) Is rms (A) PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 28 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 2.7 Analisa Data dan Pembahasan 1. Hitunglah nilai tegangan Vo av dengan beban R secara teori dengan persamaan 2.4 dan masukkan pada tabel 2.3. 2. Hitung nilai Vo pada tabel 2.3 av/Vo av 0 beban R secara teori maupun praktik dan masukkan ๏ Tabel 2.3 Perbandingan Vo av/Vo av 0 secara teori dan praktek untuk beban R= Sudut Penyalaan 0 30 45 60 90 VoAV Praktek VoAV/VoAV0 VoAV Teori VoAV/VoAV0 3. Buat grafik perbandingan Vo av/Vo av0 sebagai fungsi sudut penyalaan α (โซ)๏นพโฌ pada beban R baik secara teori mapun praktik. Berikan kesimpulan. 4. Hitung nilai Vo 2.4 av/Vo av 0 beban R-L secara praktik dan masukkan pada tabel ๏ Tabel 2.4 Perbandingan Vo av/Vo av 0 secara praktek untuk beban R = yang diseri dengan L = mH Sudut Penyalaan 0 30 45 60 90 VoAV Praktek VoAV/VoAV0 PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 29 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 9. Buat grafik perbandingan Vo av/Vo av0 sebagai fungsi sudut penyalaan α (โซ)๏นพโฌ pada beban R-L secara praktik. Berikan kesimpulan. 10. Hitung dan Lengkapi Tabel 2.5. Tabel 2.5 Perhitungan Ripple Factor Untuk Beban R Sudut VAV VRMS Penyalaan ( ) (V) (V) FF = VRMS/VAV RF = (FF 2 ๏ญ 1) 0 30 45 60 90 11. Buat grafik Riple Factor terhadap Vo kesimpulan. av/Vo av0 untuk beban R. Beri 12. Hitung dan Lengkapi Tabel 2.6. Tabel 2.6 Perhitungan Ripple Factor Untuk Beban R-L Sudut VAV VRMS Penyalaan ( ) (V) (V) FF = VRMS/VAV RF = (FF 2 ๏ญ 1) 0 30 45 60 90 13. Buat grafik Riple Factor terhadap Vo av/Vo av0 untuk beban R-L. Beri kesimpulan. Powered by ELDA 2016 PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 30 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 31 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 1.8 Kesimpulan dan Perhitungan Percobaan. PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 32 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 33 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 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 PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA Nilai Pada Oscilloscope .......... kali sebenarnya 34 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa 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 PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA Nilai Pada Oscilloscope .......... kali sebenarnya 35 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa GRAFIK KARAKTERISTIK PENGATURAN DARI PENYEARAH TERKONTROL PENUH TIGA FASA BEBAN R Kesimpulan Karakteristik Pengaturan PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 36 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa GRAFIK KARAKTERISTIK PENGATURAN DARI PENYEARAH TERKONTROL PENUH TIGA FASA BEBAN R-L Kesimpulan Karakteristik Pengaturan PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 37 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa GRAFIK RIPLE FACTOR TERHADAP VAV/VAV 0 BEBAN R Kesimpulan PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 38 Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa GRAFIK RIPLE FACTOR TERHADAP VAV/VAV 0 BEBAN R-L Kesimpulan PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA 39