Penyearah 1 Fasa Terkendali Setengah Gelombang

PENYEARAH SATU FASA TERKENDALI
FAKULTAS TEKNIK UNP
JOBSHEET/LABSHEET
JURUSAN
: TEKNIK ELEKTRO
NOMOR : VI
PROGRAM STUDI
:DIV
WAKTU : 2 x 50 MENIT
MATA KULIAH /KODE : ELEKTRONIKA DAYA 1/ TOPIK
: PENYEARAH SATU FASA
TEI051
SETENGAH GELOMBANG
TERKENDALI
I. TUJUAN
1. Mahasiswa terampil merangkai penyearah satu fasa setengah gelombang
terkendali menggunakan SCR
2. Mahasiswa dapat memahami karakteristik penyearah satu fasa setengah
gelombang terkendali dengan berbagai variasi beban
3. Mahasiswa dapat menggambarkan bentuk gelombang arus dan tegangan
penyearah satu fasa setengah gelombang terkendali pada berbagai variasi beban
II. TEORI SINGKAT
Penyearah satu fasa terkendali umumnya menggunakan SCR sebagai saklar
dayanya. Tegangan pada penyearah terkendali dapat bervariasi tergantung pada sudut
penyalaan dari SCR. SCR dinyalakan dengan memberikan pulsa pada gerbangnya dan
dimatikan melalui komutasi natural atau komutasi line. Gambar 1 menunjukkan
skema penyearah satu fasa setengah gelombang terkendali..
+
VT1
_
T1
2π
π
io
ωt
+
Vs = Vm sin ωt
Vo
_
R1
α
β
π
2π
ωt
2π
ωt
(a) Rangkaian
π
(b) Bentuk Gelombang
Gambar 1. Penyearah satu fasa terkendali setengah gelombang
Gambar 1 memperlihatkan ketika penyearah terkendali dibebani resistif.
Selama setengah siklus positif tegangan masukan, anode SCR relatif positif terhadap
katode sehingga SCR terbias maju. Ketika SCR T1 dinyalakan pada ωt = α, SCR T1
akan tersambung dan arus akan mengalir ke beban. Ketika tegangan masukan mulai
negatif pada ωt = β, anode SCR akan negatif terhadap katodenya dan SCR T1 akan
disebut terbias mundur dan arus tidak mengalir ke beban. Waktu tegangan masukan
28
mulai positif hingga thyristor dinyalakan pada ωt = π disebut sudut delay atau sudut
penyalaan.
Tegangan keluaran rata-rata Vdc dirumuskan :
π
V
V
1
π
Vdc =
Vm sin ωtd (ωt ) = m [− cos ωt ]α = m (1 + cos α )
∫
2π
2π α
2π
V
Arus dc : I dc = dc dan daya dc : Pdc = Vdc I dc
R
dan Vdc dapat bervariasi dari Vm/π hingga 0 dengan mengubah-ubah α antara 0
sampai π. Tegangan keluaran rata-rata akan menjadi maksimum bila α = 0 dan
V
tegangan keluaran maksimum Vdm akan menjadi : Vdm = m
π
Normalisasi tegangan keluaran terhadap Vdm, diperoleh tegangan keluaran
V
ternormalisasi menjadi : Vn = dc = 0,51(1 + cos α )
Vdm
Tegangan keluaran rms: Vrms
⎡1 π 2 2
⎤
= ⎢ ∫ Vm sin ωtd (ωt )⎥
⎣ 2π α
⎦
V
= m
2
1/ 2
⎡Vm2
=⎢
⎣ 4π
⎡1 ⎛
sin 2α ⎞⎤
⎢ π ⎜ π − α + 2 ⎟⎥
⎠⎦
⎣ ⎝
π
⎤
(
)
(
)
−
1
cos
2
ω
t
d
ω
t
⎥
∫
α
⎦
1/ 2
1/ 2
Vrms
V
, 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
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 satu fasa terkendali setengah gelombang
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.
29
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,
30
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
c. Ulangi langkah e sampai g pada percobaan 2
d. Atur switch indukto sehingga nilainya 700 Mh.
e. Ulangi langkah h sampai k 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
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
31
Tabel 2. Hasil Percobaan Beban RL
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 3. Hasil Percobaan Beban RC
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
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 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
32
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel
Gambar 4. Konfigurasi rangkaian pada panel thyristor
33