Penyearah Bridge 1 Fasa Semi Terkendali

PENYEARAH SATU FASA TERKENDALI
FAKULTAS TEKNIK UNP
JOBSHEET/LABSHEET
JURUSAN
: TEKNIK ELEKTRO
NOMOR : VII
PROGRAM STUDI
:DIV
WAKTU : 2 x 50 MENIT
MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/ TOPIK
: PENYEARAH BRIDGE
TEI051
SATU FASA SEMI
TERKENDALI
I. TUJUAN
1. Mahasiswa terampil merangkai penyearah bridge satu fasa semi terkendali
menggunakan SCR
2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik penyearah bridge satu fasa semi
terkendali dengan berbagai variasi beban
3. Mahasiswa dapat menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan
penyearah bridge satu fasa semi terkendali pada berbagai variasi beban
II. TEORI SINGKAT
Pada penyearah bridge satu fasa semi terkendali terdapat dua buah SCR dan
dua dioda sebagai saklar dayanya. Skema penyearah bridge satu fasa semi terkendali
diperlihatkan pada Gambar 1(a). Bentuk gelombang input dan outputnya ditunjukkan
oleh Gambar 1(b).
T1
T2
220
Vac
R
D1
D2
(a) Skema rangkaian
Gambar 1. Penyearah satu fasa full bridge
Semi terkendali
(b) Bentuk gelombang
Selama setengah siklus positif, thyristor T1 terbias maju. Ketika thyristor T1
dinyalakan pada ωt = α, beban dihubungkan dengan suplai masukan melalui T1 dan
D2 selama periode α ≤ ωt ≤ π. Selama setengah siklus negatif tegangan masukan,
thyristor T2 terbias maju dan bila thyristor T2 dinyalakan pada ωt = π + α maka arus
akan mengalir ke beban melalui thyristor T2 dan diode D1.
34
Tegangan rata-rata output : Vdc =
π
2V
2
π
Vm sin ωtd (ωt ) = m [− cos ωt ]α
∫
2π
2π α
=
Arus dc : I dc =
Vdc
R
Vm
π
(1 + cos α )
dan daya dc : Pdc = Vdc I dc
Vdc dapat bervariasi dari 2Vm/π hingga 0 dengan mengubah α dari 0 sampai π.
Tegangan rata-rata output maksimum adalah Vdm = 2Vm/π dan tegangan output ratarata ternormalisasi adalah Vn =
Vdc
= 0,5(1 + cosα )
Vdm
Tegangan rms output dirumuskan dengan :
Vrms
⎡ 2 π 2
⎤
= ⎢ ∫ Vm sin 2 ωtd (ωt )⎥
⎣ 2π α
⎦
1/ 2
V ⎡1 ⎛
sin 2α ⎞⎤
= m ⎢ ⎜π − α +
⎟
2 ⎠⎥⎦
2 ⎣π ⎝
⎡V 2
=⎢ m
⎣ 2π
π
⎤
∫α (1 − cos 2ωt )d (ωt )⎥⎦
1/ 2
1/ 2
Vrms
V
, daya ac : Pac = Vrms I rms dan factor bentuk : FF = rms
R
Vdc
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
Arus rms : I rms =
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 bridge satu fasa semi terkendali
a. Buatlah rangkaian sesuai dengan diagram rangkaian seperti yang ditunjuk
kan oleh Gambar 2.
b. Buat rangkaian power suplai untuk output satu fasa dengan tegangan 200
Volt, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.
35
Gambar 2. Rangkaian percobaan
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
36
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 ulangi langkah e sampai
g pada percobaan 2
c. Atur nilai inductor menjadi 700 mH dan ulangi langkah h sampai k pada
percobaan 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. Selesai praktek kembalikan alat dan bahan ke tempat semula dan bersihkan
ruangan
Tabel 1. Hasil Percobaan Beban R
Vref
SCR
Input
Vrms
Irms
Output
Vm
Vrms
Vdc
Bentuk Gelombang
Irms
Idc
Vs
Vout
Iout
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
8
9
10
Tabel 2. Hasil Percobaan Beban RL
37
Vref
SCR
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
8
9
10
Vref
SCR
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
8
9
10
Input
Vrms
Irms
Input
Vrms
Irms
Output
Vm
Vrms
Vdc
Bentuk Gelombang
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
5. Jelaskan perbedaan bentuk gelombang tegangan output saat diberi beban R, RL
dan RC. Menurut anda apa yang menyebabkan perbedaan tersebut
6. Jelaskan perbedaan bentuk gelombang penyearah tak terkendali dengan
penyearah semi terkendali
38
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel thyristor
39