Penyearah Bridge 1 Fasa Terkendali

PENYEARAH SATU FASA TERKENDALI
FAKULTAS TEKNIK UNP
JOBSHEET/LABSHEET
JURUSAN
: TEKNIK ELEKTRO
NOMOR : VIII
PROGRAM STUDI
:DIV
WAKTU : 2 x 50 MENIT
MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/ TOPIK
: PENYEARAH BRIDGE
TEI051
SATU FASA TERKENDALI
PENUH
I. TUJUAN
1. Mahasiswa terampil merangkai penyearah satu fasa full bridge terkendali penuh
menggunakan SCR
2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik penyearah satu fasa full bridge
terkendali penuh dengan berbagai variasi beban
3. Mahasiswa dapat menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan
penyearah satu fasa full bridge terkendali penuh pada berbagai variasi beban
II. TEORI SINGKAT
Penyearah bridge satu fasa terkendali menggunakan empat buah SCR sebagai
saklar dayanya. Skema penyearah bridge satu fasa terkendali penuh diperlihatkan
pada Gambar 1(a). Bentuk gelombang input dan outputnya ditunjukkan oleh Gambar
1(b).
a. Skema rangkaian
(b) Bentuk gelombang saat beban R
Gambar 1. Penyearah bridge satu fasa
terkendali penuh
(c) Bentuk gelombang saat beban RL
Saat tegangan sumber pada siklus positif, thyristor T1 dan T2 terbias maju; dan
jika thyristor-thyristor ini dinyalakan secara bersamaan pada ωt = α, arus akan
mengalir ke beban melalui T1 dan T2. Selama setengah siklus tegangan masukan
negatif, thyristor T3 dan T4 akan terbias maju; dan jika gate thyristor T3 dan T4 diberi
pulsa, maka arus akan mengalir ke beban melalui T3 dan T4.
Tegangan keluaran rata-rata dapat ditentukan dari :
π +α
2V
2V
2
π +α
Vdc =
Vm sin ωtd (ωt ) = m [− cos ωt ]α = m (cos α )
∫
2π α
2π
π
40
Vdc
dan daya dc : Pdc = Vdc I dc
R
Vdc bervariasi dari 2Vm/π ke - 2Vm/π sesuai dengan variasi sudut penyalaan α dari 0
sampai π. Tegangan rata-rata keluaran maksimum adalah Vdm = 2Vm/π dan tegangan
V
keluaran rata-rata ternormalisasi adalah : Vn = dc = cos α
Vdm
Nilai rms tegangan keluaran diberikan oleh
Arus dc : I dc =
sin 2α ⎞
⎛
1/ 2
⎜π −α +
⎟
⎡ 2 π +α 2 2
⎤
2 ⎠
⎝
sin
Vrms = ⎢
V
ω
td
ω
t
=
V
(
)
⎥
m
∫ m
2π
⎣ 2π α
⎦
Dengan beban yang resistif murni, thyristor T1 dan T2 akan tersambung dari α
ke π, dan thyristor T3 dan T4 akan tersambung dari α + π ke 2π.
V
V
Arus rms : I rms = rms , daya ac : Pac = Vrms I rms dan factor bentuk : FF = rms
Vdc
R
P
Faktor ripel : RF = FF 2 − 1 , Faktor kegunaan trafo : TUF = dc
Vs I s
V
Vm
dengan Vs =
dan I s = s
R
2
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 penyearah satu fasa terkendali setengah gelombang
a. Buatlah rangkaian sesuai dengan diagram rangkaian seperti yang ditunjuk
kan oleh Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian percobaan
41
b. Buat rangkaian power suplai untuk output satu fasa dengan tegangan 200
Volt, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 3. 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 0-180°.
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)
dengan menekan pushbutton ON
h. Variasikan tegangan referensi penyalaan SCR mulai dari 0 sampai 10 Volt,
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.
3. Percobaan dengan beban Resistor dan Induktor
a. Posisikan semua saklar kapasitor dalam kondisi OFF dan lepaskan hubungan terminal link induktor.
b. Setting nilai induktor dalam keadaan minimum dan buat nilai menjadi 700
mH saat rangkaian sudah beroperasi
c. Ulangi langkah e sampai j pada percobaan 2 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 .
42
b. Posisikan semua saklar resistor dalam kondisi ON, sehingga resistor
memiliki nilai 182 Ω
c. Ulangi langkah e sampai j pada percobaan 2 dan masukkan hasil penga
matan ke dalam tabel 3
Vref
SCR
0
2
4
6
8
10
Vref
SCR
0
2
4
6
8
10
Vref
SCR
0
2
4
6
8
10
Input
Vrms
Irms
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
Tabel 3. Hasil Percobaan Beban RC
Output
Bentuk Gelombang
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 dan nilai rata-rata tegangan dan arus pada percobaan diatas.
2. Hitung daya output DC, daya output AC, efisiensi, komponen tegangan AC,
factor bentuk, factor ripple dan factor kegunaan trafo.
3. Tentukan sudut penyalaan kedua SCR pada setiap variasi tegangan referensi
penyalaan SCR
4. Tentukan sudut pemadaman SCR pada beban R, RL dan RC
43
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel
Gambar 5. Konfigurasi rangkaian pada panel thyristor
44